基于响应面法的埋弧焊磁控传感器参数优化

为解决磁控埋弧焊传感器焊缝跟踪信号不稳定性、成形质量差等问题,采用BBD(Box-Behnken design)设计试验方案,基于响应面法建立了的埋弧焊焊缝自动跟踪磁控传感器参数(励磁频率、励磁电流、磁极高度、焊接电流)与预测响应值(焊缝跟踪信号、熔宽)的数学模型,并检验数学模型在试验点上的拟合情况,以能够根据跟踪信号质量和焊缝成形的要求优选传感器参数. 并通过优化传感器参数来预测埋弧焊焊缝跟踪信号质量以及焊缝的熔宽,实现跟踪信号与焊缝成形的最佳组合,以提高磁控埋弧焊的焊缝跟踪精度及焊接质量.     

磁控电弧传感器在细丝埋弧焊焊缝跟踪中的研究

为了实现细丝埋弧焊焊缝自动跟踪,针对目前研究较多的机械式电弧传感器存在的机械结构复杂、体积大、噪声大、磨损大等诸多问题,设计制作了一种新型的磁控电弧传感器.通过对磁控电弧机理的研究.把外加磁场对焊接电弧的控制技术和摆动电弧传感器技术有机地结合起来,并将其应用于细丝埋弧焊智能焊缝跟踪领域,建立了相关的数学模型,得到了与数学模型相匹配的实际数据,证明了磁控电弧传感器应用于焊缝跟踪的可行性,为磁控电弧扫描埋弧焊焊缝跟踪的实现提供了理论和实验依据,为电弧传感器焊缝自动跟踪的研究开创了新的方向.     

埋弧焊磁控电弧焊缝跟踪系统中的横向磁场ANSYS模拟

针对埋弧焊磁控电弧焊缝跟踪系统中磁控电弧传感器产生的外加横向磁场,文中采用有限元分析方法建立了由磁控电弧传感器产生的横向磁场计算模型.应用ANSYS软件对横向磁场进行了模拟;对该横向磁场的纵截面分布、磁流密度矢量的分布规律进行了仿真;并对模拟结果的偏差进行了分析.实际测试结果说明了磁感应强度模拟值与实测值的一致性.针对励磁电流对焊接电弧运动状态的影响进行了实际焊接试验.结果表明,焊接电弧随励磁电流的增大而摆动,且励磁电流越大电弧摆动幅度也越大.     

基于Kriging代理模型的磁控电弧传感器参数优化方法

为提高磁控电弧焊缝自动跟踪系统的稳定性与跟踪精度,引入拉丁超立方取样试验设计方法和Kriging代理模型技术,建立磁控电弧传感器的参数（励磁频率、励磁电流、磁极间隙、线圈匝数）预测模型;分析磁控电弧传感器的主要参数对焊缝跟踪信号的影响规律及其在焊接过程中的稳定性;选取传感器参数的优化设计点,试验验证磁控电弧传感器参数优化的可靠性.结果表明,优化后的焊缝跟踪传感信号波形明显,且干扰少,由于提高了信号的信噪比,从根本上提高了焊缝跟踪的准确性和稳定性.     

细丝埋弧焊电弧传感器动态模型的实验研究

为细丝埋弧焊过程的自动跟踪及调节过程奠定基础，本文对细丝埋弧焊电弧传感器动态模型进行了实验研究。在建立电源及电弧传感器幅频特性曲线的基础上，获得了电弧传感器的二阶模型及实际应用的频带范围。通过分析比较，认为电源外特性下降斜率及电源品质、不同的焊接方法都对电弧传感器系统增益和转折频率有一定的影响。     

新型埋弧焊焊缝跟踪系统的信号处理方法

基于直接电弧式传感器埋弧焊焊缝自动跟踪系统,针对传统的焊接电流检偏法精度不高的缺点,提出了一种全新的电弧信号处理方法和控制策略,即电流-电压双控检测法.并利用MATLAB提供的仿真工具建立了仿真模型,研究了不同情况下的调整因子对检测效果的影响,并得出仿真波形.经试验验证,将仿真结果与试验结果相比较,两者基本达到一致,焊缝跟踪精度得到了显著地提高,从而为研究埋弧焊焊缝自动跟踪系统提供一个强有力的工具.     

基于经验小波变换的磁控埋弧焊焊缝跟踪信号分析

针对磁控埋弧焊跟踪信号非线性,不平稳及常用滤波方法难以滤除其相近低频干扰信号的缺点,提出一种基于经验小波变换（EWT）的磁控埋弧焊焊缝跟踪信号分析方法.该方法继承了EMD分解与小波变换各自的优点,分解出电弧跟踪信号的固有模态,在频域自适应地构造带通滤波器组从而构造正交小波函数,提取具有紧支撑傅立叶频谱的调幅-调频（AM-FM）成分.将此方法用于埋弧焊磁控电弧传感器焊缝跟踪平台信号分析中,提取出了更精确的焊缝跟踪信号,并通过试验验证了此方法的有效性及精确性.同时分析了相近低频噪声的信息,为进一步的信号处理及跟踪系统的优化提供了理论依据.     

基于变分模态分解的磁控埋弧焊焊缝跟踪信号分析

磁控埋弧焊焊缝跟踪信号是非线性、时变的典型非平稳信号,严重影响焊接跟踪信号的提取。基于此,提出一种基于变分模态分解(VMD)的磁控细丝埋弧焊焊缝跟踪信号分析方法,并与经验模态分解(EMD)进行对比分析。仿真结果表明,变分模态分解明显优于EMD,不仅能快速有效地分解出固有模态,而且分解的模态数量少,不存在虚假模态。将此方法应用于磁控埋弧焊焊缝跟踪平台上进行实际信号分析,并进行跟踪实验验证,结果表明,该方法提取出了更加精确的跟踪特征信号,提高了系统跟踪精度,为整个跟踪系统的优化提供了一种新的解决方案。     

摆动电弧埋弧焊的数学建模与仿真

针对变速送丝调节系统埋弧焊的特点,利用MATLAB软件建立了V型坡口扫描单元的仿真模型、焊接电源单元的仿真模型、焊接电弧单元的仿真模型,并在此基础上形成了系统的整体仿真模型,全面研究了坡口形状、焊接电源和熔滴过渡形式对输出焊接电流的影响机理;分析了电弧传感器的主要参数对焊缝偏差信息、焊接工艺参数的影响规律;探讨了常见干扰因素的影响,为建立摆动电弧埋弧焊焊缝自动跟踪系统提供理论依据.     

基于双线结构光传感器的埋弧焊缝跟踪系统研究

针对船舶制造中长板对接焊缝的埋弧焊生产效率低、劳动强度大,且使用单线结构光传感器易受小车行走轨道安放的影响而产生导前误差,研制了一种基于双线结构光传感器的埋弧焊缝跟踪系统。基于结构光成像原理,建立了双线结构光传感器的数学模型,从中得到了焊缝轨迹空间位姿和焊缝偏差。设计了双线结构光传感器,并结合埋弧焊的焊接特点,设计了针对V形坡口焊缝的图像处理算法。介绍了焊缝跟踪系统的组成和工作原理,并对传感器和焊缝跟踪系统进行了试验验证。结果表明,传感器数学模型正确且检测精度较高,能够实现对焊缝轨迹空间位姿的检测,焊缝跟踪系统运行稳定,能够满足实际焊接要求。     

窄间隙埋弧焊温度场数值分析

建立考虑电弧倾斜及坡口侧壁对电弧能量分配影响的热源模型,模拟两种焊丝姿态下的窄间隙埋弧焊温度场,通过试验验证模拟结果的正确性.结果表明,焊丝姿态的差异形成不同的温度分布特点.双丝焊时温度场呈沿焊接方向非对称分布,热量集中在远离侧壁侧,熔宽较大,侧壁熔深较小;单丝焊时温度场呈沿焊接方向对称分布,熔宽较小,侧壁熔深较大.双丝焊时侧壁熔合区受电流波动的影响较小.在前丝、后丝选用与单丝焊相同的电流及电压时双丝焊熔敷效率高,且具有产生更小过热区的倾向.     

基于实际熔敷形状的旋转电弧传感器数学模型

旋转电弧传感器数学模型是提高焊接质量、旋转电弧信号处理和焊缝偏差提取的理论基础, 焊接熔敷金属堆积形状是决定旋转电弧长度主要因素之一,影响其数学模型精确度. 采用双线结构光传感系统对焊接收弧阶段焊缝进行三维重建获得焊接熔池熔敷形状,运用单纯形法最优化电弧长度,在此基础上建立了旋转电弧传感器数学模型及仿真模型. 结果表明,该数学模型相对于假设的三角锥熔敷形状数学模型,消除了焊接过程工件变形引起的电流信号误差,减小了焊缝转角和焊缝偏差检测误差,提高了旋转电弧传感器数学模型精度.     

一种用于焊缝跟踪的磁控电弧传感器

针对目前机械式电弧传感器普遍存在的易磨损、噪声大且稳定性差等问题,提出了将磁场控制电弧的技术应用于焊缝跟踪;设计了磁控电弧传感器,对其基本原理进行了详细阐述,并依据电磁场理论和磁控电弧规律分析了相关影响参数.对通过霍尔传感器获取的焊接电流信号采用了巴特沃思滤波器硬件滤波和小波分析的电流信号软件处理相结合的信号处理方法,对磁控摆动电弧、未加磁场电弧和机械旋转电弧三种情况下的实测电流信号进行了分析比较,应用有效区间双重去极值积分比较法提取实际焊缝坡口的偏差信息.结果表明,磁控电弧传感器用于焊缝跟踪正确可行,跟踪效果好,为目前对焊缝跟踪技术的研究提供了新的方向.     

GMAW焊高速旋转电弧传感信号特征分析

电弧传感直接使用焊接电信号进行焊缝跟踪,旋转电弧还可用于改善焊缝成形,具有重要的应用价值.基于气保护熔化极焊接(GMAW)的数学模型以及焊丝端部的运动学模型,对旋转电弧传感的电流信号进行了模拟.在不同焊接参数下进行了焊接试验,采集了电流波形.结果表明,数值模拟结果与实际焊接电流波形吻合.电弧传感电流波形左右半周的不对称性与焊炬偏差成正比.电弧旋转频率越高,电流变化幅度越小.旋转半径越大,电流波形的不对称性越明显.研究结果对于高速旋转电弧传感系统的设计具有指导意义.     

双细丝埋弧焊+陶瓷衬垫焊接工艺

双细丝埋弧焊+陶瓷衬垫可用于无间隙装配、坡口内定位焊、背面应用陶瓷衬垫+正面大能量输入的双细丝单面埋弧焊焊接,焊缝正反面一次成形.双细丝埋弧焊是利用单电源单送丝机送出两条具有一定距离的并联细丝,在保持大能量输入同时,把焊接电流进行分流,从而降低电弧能量过多集中于中坡口根部的问题.由于细焊丝干伸长度电阻热增加,焊丝熔化速度加快;电极之间电弧辐射热相互作用,能量利用率高,熔滴过渡更细,焊接过程更平稳,焊缝成形更美观;对于板厚12～18 mm,可大幅度提高焊接效率10倍以上,焊接质量稳定,应用前景良好.     

旋转电弧传感器特征谐波法的改进

利用特征谐波检测法进行焊缝偏差的检测是旋转电弧传感器焊缝偏差检测方法之一.通过在焊接倾角存在情况下对特征谐波法的数学分析和模拟仿真,深入探讨了特征谐波中焊缝偏差、焊缝倾角和初始相位、跟踪调整的相位角的关系,对特征谐波方法进行了改进,证明了特征谐波方法结果中的实部和虚部可以分别用来对焊缝偏差和焊枪倾角检测.并且在只对焊缝偏差检测情况下,采用特征谐波方法结果中的实部表征特征量比采用其幅值效果好.结果表明,这种方法对偏差检测的效果比传统的特征谐波方法抗干扰能力更强.