基于薄板搭接的互感式焊缝跟踪传感器的分析

采用双矩形截面圆柱线圈互感式传感器作为焊缝跟踪传感器,实现了薄板搭接的焊缝跟踪.利用等效圆形回路法计算了轴线相交的矩形截面圆柱线圈之间的互感系数.使用Ansys有限元分析软件,建立了传感器的三维模型,对传感器线圈的参数进行了优化设计,分析了线圈轴线夹角对于传感器输出的影响,确定了适合于焊缝跟踪的互感式传感器结构.最后进行了互感式焊缝跟踪传感器的焊缝跟踪具体试验,传感器输出线性度良好,跟踪精度达到要求,为薄板搭接的自动焊缝跟踪技术提供了新的方法.     

基于薄板搭接的摆动式相邻电容焊缝跟踪传感器

针对薄板搭接自动焊缝跟踪目前存在的不足以及电容传感器边缘效应的特点,设计出一种应用于薄板搭接的摆动式相邻电容传感器. 首先建立了相邻电容传感器以及该传感器扫描焊缝坡口的数学模型,其次采用Matlab软件对模型进行了仿真分析,并通过试验验证了该模型的正确性及有效性. 最后搭建了跟踪试验平台进行了跟踪试验. 结果表明,采用摆动式相邻电容传感器能够实现薄板搭接焊缝的跟踪,这为薄板焊缝自动跟踪提供了一种新的技术.     

基于涡流式焊缝跟踪传感器的角焊缝焊接

介绍了涡流传感器的原理,选用差动式涡流传感器检测偏差信息,通过最小二乘法拟合得到传感器的线性曲线.信号的处理采用硬件滤波加软件滤波方法,采用门限区加比例控制的方法对焊缝进行跟踪.经实验证明,涡流传感器用于焊缝自动跟踪可行,跟踪效果好.     

一种基于摆动式涡流传感器的焊缝跟踪方法

采用非接触电涡流传感器应用于焊缝跟踪,利用指数运算电路补偿传感器的线性度,从而加大了传感器的量程,消除了传感器在焊缝跟踪过程中的失真情况.选用摆动式涡流传感器检测焊缝偏差信息,实现复杂形状焊缝的平板对接I形坡口的自动跟踪.应用区域积分差值加权比较法对焊缝的偏差信息进行分析,消除了因板厚不均匀以及错位的误判,在采样数据点不变的情况下,提高了焊缝跟踪精度.结果表明,摆动式涡流传感器用于焊缝自动跟踪可行,跟踪效果好,为目前对自动焊缝跟踪技术的研究提供了一种新的方法.     

一种应用于薄板搭接的磁控电弧焊缝跟踪方法

薄板搭接的焊缝自动跟踪一直以来都是焊接领域的一个难点,针对其特点提出了一种应用于薄板搭接的磁控电弧焊缝跟踪方法,该方法是采用外加横向交变磁场来控制焊接电弧左右摆动扫描搭接坡口并通过检测焊接电流的变化规律来检测焊缝的偏差信号.分别采用双级二阶巴特沃思硬件滤波和小波滤波软件处理,并进行相关对比,最终选定小波阈值降噪滤波处理方法.针对薄板搭接特点和磁控电弧摆动规律,提出了一种基于中点均分面积积分单边比较法和焊枪控制法相结合的焊缝偏差控制方法.通过实际的焊缝跟踪试验表明,这种磁控电弧焊缝自动跟踪方法在薄板搭接上具有独特的优势.     

一种用于薄版对接的电容式焊缝跟踪传感器

针对薄板对接难以实现焊缝跟踪的问题,提出了一种新型电容式焊缝跟踪传感器,设计了几种复杂形状(环形、方形及矩形)的电容极板,建立电容式传感器的数学模型,分析得到影响电容式传感器输出特性的四大主要因素,通过Ansoft仿真得出传感器输出特性曲线。在对接焊缝跟踪系统测试平台上,试验分析了不同形状极板、结构参数及介质下的传感器输出特性,与仿真结果一致,据此优选确定了传感器参数。最后,对不同高度偏差、复合偏差下的电容输出特性进行信号分析,提取高低偏差信号与电容输出值的拟合函数关系,引入希尔排序策略实现焊缝左右对中,为薄板对接的焊接自动化提供了新的研究思路。     

一种用于薄板对接的电容式焊缝跟踪传感器

针对薄板对接难以实现焊缝跟踪的问题,提出了一种新型电容式焊缝跟踪传感器,设计了几种复杂形状(环形、方形及矩形)的电容极板,建立电容式传感器的数学模型,分析得到影响电容式传感器输出特性的四大主要因素,通过Ansoft仿真得出传感器输出特性曲线。在对接焊缝跟踪系统测试平台上,试验分析了不同形状极板、结构参数及介质下的传感器输出特性,与仿真结果一致,据此优选确定了传感器参数。最后,对不同高度偏差、复合偏差下的电容输出特性进行信号分析,提取高低偏差信号与电容输出值的拟合函数关系,引入希尔排序策略实现焊缝左右对中,为薄板对接的焊接自动化提供了新的研究思路。     

焊接过程自动跟踪控制装置

提出了两种新型的具有高灵敏度和抗错边性能的对接接头电磁感应式传感器及用于角接接头、搭接接头和控制焊炬高度的电磁感应式传感器。设计了焊炬位移式和焊车前轮导向式自动跟踪系统,提出了由于点固焊缝或板边局部严重损伤使自动跟踪产生误差的克服途径。     

基于区域连通滤波的薄板焊缝跟踪图像处理算法

针对工件表面经过局部打磨或点固的薄板对接、搭接焊缝的焊缝中心线提取和焊接起始位置搜索问题,提出了一种基于区域连通滤波与Hough直线变换相结合的图像处理算法。采用自适应二值化算法有效分离打磨后灰度值非常接近的背景区域和目标区域;然后根据薄板对接、搭接焊缝宽度窄、直线型的形态学特征,采用区域连通滤波方法提取出焊缝区域;对于焊接图像中存在的点固点干扰,通过区域连通滤波与Hough直线变换相结合进行滤除。试验结果表明,该方法能实现快速准确的薄板对接、搭接焊缝跟踪,跟踪精度在±0.3 mm以内。     

不锈钢薄板大间隙接头激光-MIG电弧复合高速焊接工艺

采用填充ER316焊丝的光纤激光-MIG电弧复合焊方法,焊接间隙为0.5 mm、厚度为1 mm的SUS444铁素体不锈钢薄板对接接头和搭接接头,研究了获得成形良好的对接接头和搭接接头的工艺参数窗口和极限焊接速度,并对焊缝进行了着色渗透检验和拉伸试验. 结果表明,合理匹配焊接速度和焊接电流,是获得成形良好的大间隙接头的关键;当焊接速度过小或焊接电流过大时,较大的热输入导致焊缝过度熔透,焊缝成形不良;当焊接速度过大或焊接电流过小时,较小的热输入导致焊缝未熔透. 对接接头焊缝成形质量良好且熔透的极限焊接速度可达12 m/min,而搭接接头的极限焊接速度为5 m/min. 成形良好的焊缝均未发现表面裂纹. 拉伸试验表明,对接接头断裂在母材上;搭接接头绝大部分断裂在熔合线附近,极限焊接速度下获得的搭接接头的抗拉强度是母材的84.2%.     

基于ACFM技术的焊缝跟踪传感器空间磁场建模

针对窄间隙I形坡口对接焊缝因其结构特殊性而缺乏直接有效的跟踪方法这一难题,设计了一种基于交流电磁场检测（ACFM）技术的新型焊缝跟踪传感器．建立了传感器焊缝表面感应电流的三维空间简化磁场模型,推导出了空间磁场磁感应强度计算解析式,利用MATLAB软件分析了三维方向的磁感应强度分布规律,重点分析工件焊缝引起的磁场畸变信号与焊缝位置之间的内在联系,采用近似二次多项式曲线拟合表征垂直焊缝方向磁感应强度Bz与焊缝左右偏离距离两者的数学关系,提出了一种新的焊缝偏差检测方法,为I形对接坡口焊缝自动跟踪系统的设计提供理论依据．     

磁光成像自适应卡尔曼滤波焊缝跟踪算法

焊缝跟踪是保证焊接质量的前提.针对0~0.05 mm的微间隙焊缝,研究一种色噪声环境下应用卡尔曼滤波实现焊缝跟踪的方法.通过对焊件施加磁场,利用法拉第磁旋光原理构成磁光传感器并获取焊缝磁光图像,提取焊缝中心位置构成状态向量,建立基于焊缝中心位置的系统状态方程与测量方程.针对系统过程噪声为色噪声,使用Sage自适应卡尔曼滤波,采用新息序列估计过程噪声协方差矩阵,准确预测焊缝中心位置.结果表明,根据自适应卡尔曼滤波方法能够有效提高焊缝跟踪精度.     

抑制点固焊道干扰的弧焊跟踪控制系统的研究

本文介绍了一个能够识别并能够抑制点固焊道干扰的焊缝自动跟踪系统.这个控制系统是采用扫描跟踪的方式,以传感器越过对缝时产生的过零脉冲信号为中心进行扫描,所以它的优点是当传感器开始进入点固焊道时,传感器的中心能准确地对准对接接头的中心线。     

Welded seam 3D calculation and seam location for welding robot system

Abstract

Using laser scanning techniques, scanning lens rotating around a laser diode and a circular laser trajectory was projected onto the surface of a weldment to detect it. Furthermore, one novel vision sensor based on the circular laser is developed. The three-dimensional (3D), circular laser based seam location sensor is investigated. On the basis of the light path system, 3D calculation algorithm is brought forward and used to locate the welded joint. After image denoise, filter, segmentation and thinning, characteristic points of the welded joint could be detected real time using a proposed vision sensor and confirmed by real experiments of butt welded joints with I groove and V groove, and lap, and fillet and ramp welded joints. The results show that circular laser based vision sensor can be used in seam locating and its calculation precision meets the requirement of seam tracking.     

激光焊磁光彩色成像焊缝检测方法

针对激光焊接平板对接微间隙焊缝(间隙小于0.1 mm),研究彩色图像信息的磁光成像焊缝检测算法,为微间隙焊缝的精确跟踪提供一种新方法. 采用磁光传感器采集焊接过程的焊缝区域图像,对焊缝磁光图像在RGB(red, green, blue)和HSV(hue, saturation, value)彩色空间的灰度分布进行分析,提取RGB图各分量的灰度图,根据各分量灰度分布曲线确定阈值提取焊缝边缘,合成3个分量的焊缝边缘得到焊缝过渡带轮廓;对HSV图的每个分量图灰度直方图进行分析确定阈值,然后综合形成单一的焊缝过渡带分割图像. 结果表明,该方法能有效检测肉眼难以分辨的微间隙焊缝.     

电容电感复合桥式焊缝跟踪传感器

针对平板对接焊的错边问题,提出了一种组合电容和电感复合桥式焊缝自动跟踪方法,并设计了传感器的结构.这种复合桥式焊缝跟踪传感器利用电容对极板间距变化的灵敏检测和电感对边缘变化的灵敏检测,可以确定焊枪横向和纵向的位置关系.具有非接触、灵敏度高、抗干扰能力强、响应速度快、工作可靠的特点,并能在一定程度上克服平板对接焊的错边问题.最后,自行搭建了简单的平台进行了焊缝跟踪试验,效果良好,为焊缝自动跟踪技术提供了新的方法.     

一种用于焊缝跟踪的电容式传感器

在研究传感器与工件之间距离变化感应出电流、电压的变化规律以及信号采集与处理方法的基础上,提出了一种用于焊缝跟踪系统的新型电极结构的单片式电容传感器,并研制出一种焊缝跟踪系统.在考虑温度影响的前提下,跟踪系统采用差动式测量方法实时提取出焊枪相对焊缝坡口中心的偏差信息,并通过控制执行机构进行纠偏调节,从而实现焊缝跟踪.结果表明,电容式传感器结构简单,分辨率高,工作可靠,非接触测量,并能在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作,可实现复杂轨迹角焊缝的焊缝跟踪,为目前对焊缝跟踪技术的研究提供了新的方向.     

一种用于窄间隙焊缝跟踪系统的多极阵列电容传感器

焊缝跟踪系统是实现智能焊接的关键技术之一,针对窄间隙焊缝中焊缝实时跟踪困难等问题,文中设计了一种基于边缘电场技术的多极阵列电容传感器,并通过结合了小波滤波与非线性映射技术的电容信号处理技术,实现了该传感器对窄间隙焊缝坡口形貌的重构.首先,建立了该传感器的数学模型,得到了多极阵列电容传感器的相关理论数值,并结合有限元仿真分析,优化了传感器结构.随后,通过电容信号处理技术实现了对传感器电容信号的提取及优化,获得了焊枪偏移及焊缝偏差信号,完成了焊缝坡口形貌重构.结果表明,多极阵列电容传感器应用于窄间隙焊缝跟踪系统是可行的,对窄间隙焊缝跟踪具有重要意义.