非旋转管道环缝焊接自动控制技术

建立了非旋转管道环缝焊接自动控制系统,并介绍了其系统结构和工作原理。该系统可控制焊炬沿三个方向运动,并具有记忆跟踪功能。为满足全位置焊接工艺的要求。焊接电流、电弧电压、焊接速度及焊炬摆动的速度和摆幅等参数能根据焊接位置的不同自动调节。实验表明,该系统运行可靠,能有效提高生产效率,很好地满足了管道环缝打底、填充和盖面焊接的需要,具有重要的工程应用前景。     

管道施工中的CRC自动焊设备和焊接工艺

随着输气管道建设用钢管管径、壁厚的不断增加,管道自动焊技术得到了迅速的发展.自动焊系统焊接质量稳定、焊接速度快,是一项比较成熟的管道施工技术.介绍了在我国应用的美国CRC-Evans公司的自动焊技术和设备,及其双焊矩自动焊系统的焊接工艺和工程应用情况.工程实践证明,CRC双焊炬自动焊系统是目前管道自动焊先进水平的代表,采用微处理器和电弧跟踪系统实现了对焊接参数和焊接过程的精确控制,可以提高焊接效率,减少焊接工作站数量.     

管道全位置自动焊机的专用电源及焊接工艺

为实现管道全位置自动根焊,突破了传统的气体保护焊"恒压、等速送丝"系统的电压和送丝速度(即电流)的搭配关系,采用短路能量与燃弧能量自适应调节技术,研制成功专用的电弧能量调节器,通过IGBT的高速开关作用调节短路过渡MAG焊接过程中短路能量和燃弧能量的分配,保证电弧在更低电压、更大电流条件下稳定燃烧,以适应管道全位置根焊在小熔池基础上的高能量输入,实现了长输管线的全位置立向下自动根焊工艺.结果表明,其焊接效率较传统的手工纤维束焊条或TIG焊接工艺打底有明显的提高.     

水下干式高压焊接电弧摄像研究

在介绍高压焊接试验装置及其对电弧摄像要求的基础上,研制了与管道全位置高压GTAW自动焊机配套的电弧摄像系统,并通过电弧摄像试验证明:该系统可以成功地用于高压环境下管道全位置CTAW自动焊机焊接过程监视.     

长输管道安装焊接方法现状及展望

描述了当前长输管道安装焊接涉及的焊条电弧焊、手工钨极氩弧焊、自保护药芯焊丝半自动焊、STT技术气体保护实心焊丝半自动焊、RMD技术气保护金属粉芯焊丝半自动焊、单焊炬熔化极活性气体保护自动焊、双焊炬活性气体保护自动焊、管道环缝自动内焊机根焊、CMT技术气保护实心焊丝自动焊、埋弧自动焊、闪光接触对焊等焊接方法的特点及应用情况,并对长输管道未来会应用的双丝焊接方法、激光-电弧复合焊焊接方法、多焊炬自动焊外焊方法进行了介绍,藉此为广大从事长输管道施工技术人员选用高效、高质量的安装焊接方法提供一定的技术支持,为从事焊接技术开发的科研人员提供参考.     

短路过渡电弧焊炬高度的燃弧占空比识别

短路过渡CO2／MAG焊接要实现焊接过程自动化,必须解决连续焊接时焊炬高度的自动调整问题,为此首先要识别焊炬高度。CO2／MAG焊在短路过渡焊接时,其它焊接方法常用的焊炬高度识别参数（如电弧电压、电弧电流、电弧弧长等）都处于连续变化过程中,很难庆用于此种接方法。本文介绍了一种短路过渡燃弧占空比识别焊炬高度的方法,从理论上分析了短路过渡燃弧占空比与焊炬高度的关系,设计了一套燃弧占空比采集、处理、分析单片机－－计算机工作系统。通过反复试验证明焊炬高度与燃弧占空比的相关性,为此种焊接条件下的焊炬高度自动控制打下了基础。     

基于自动化控制的熔化极惰性气体保护焊焊接电源设计及实验测试

为实现焊接电流波形和电弧电压的精确有效控制,将DSC系统和FPGA系统用于熔化极惰性气体保护焊焊接电源的硬件和软件设计中,分别用于实现模糊控制电弧电压和变参数PI控制电流波形。通过实际测试表明,采用该控制系统进行实际焊接具有焊接过渡平稳、焊接质量较高及焊缝表面光洁度好等特点,并且实现了电流波形和电弧电压的稳定控制,从而为全数字化熔化极惰性气体保护焊焊接电源控制系统的设计与开发提供了参考。     

全位置管焊机控制系统的研制

采用ＰＣ机对全位置管焊机进行控制,从而实现了焊接过程的实时控制,保证了焊接电流的反馈调节及电弧电压的自动调节。并能够实现焊接小车机头的横向摆动及焊接参数的顺序调整。经过实验验证,焊接过程稳定、焊缝质量较好,具有一定的实用价值。     

管道全位置遥控焊接装置控制系统

核环境中的管道焊接修复,需要采用遥控方式来完成.根据核环境下管道修复的特点,在自主开发的小口径管道全位置焊接机头的基础上,对遥操作控制系统进行了研究.系统由工控机上插接PC—6501D板卡组成,通过VC++6.0编程提供驱动器的信号,实现整个系统的运动.加入闭环弧压反馈调节机构,以保证全位置焊接过程中电弧长度稳定,提高焊缝成形质量.结果表明,控制系统可以实现全位置焊接的速度和方向可调,并且在闭环弧压反馈调节的控制下,电弧电压的偏差不超过±0.2V,焊缝成形好.     

小直径钢管全位置脉冲TIG焊

采用德国ORBIMATIC管-管全位置自动焊机对小直径薄壁钢管环缝焊接进行试验.结果表明,小直径薄壁钢管环缝的全位置对接焊分二步走较好.第一步控制成形,运用全位置脉冲TIG焊及单面焊双面成形技术,通过在各分段区间合理选择焊接工艺参数,获得内外成形美观的焊接接头;第二步进行组织调控,在第一步完成后,用适当电流、电弧对焊缝...     

管道全位置焊接熔池监测试验研究

在管道全位置自动焊接过程中,焊接熔池形态监测对焊接质量控制有重要意义。设计一套熔池监测试验装置,方便采集清晰的熔池图像。运用图像处理技术检测熔池边缘。用熔池长度、熔池宽度以及熔池头部轮廓二项式系数等特征参数重新定义熔池形态。应用正交试验法和极差分析法,研究在仰焊区段焊接电流、电弧电压以及焊枪摆速等因素组合变化时对熔池形态的影响程度。结果表明:采用优化的焊接工艺参数组合,可以获得良好的焊缝成形质量。     

无辅助光源图像法TIG焊焊缝跟踪传感系统

焊接过程中焊炬自动跟踪焊缝对保证焊接质量,提高自动化程序有着极其重要的实际意义。焊缝自动跟踪技术的关键是焊缝位置的传感方法,本文在深入研究ＴＩＧ焊电弧发光行为的基础上,结合的实际的焊接工况,建立了一套利用电弧弧光检测焊缝位置的图像传感系统。该系统在硬件方面解决了图像采集与焊接电流的同步以及图像品质的提高等问题,在计算机软件方面解决了阀值与图像品质相匹配以及焊缝位置的提取等问题。生产实际应用结果表明     

无辅助光源图像法TIG焊焊缝跟踪传感系统

焊接过程中焊炬自动跟踪焊缝对保证焊接质量 ,提高自动化程度有着极其重要的实际意义。焊缝自动跟踪技术的关键是焊缝位置的传感方法 ,本文在深入研究TIG焊电弧发光行为的基础上 ,结合实际的焊接工况 ,建立了一套利用电弧弧光检测焊缝位置的图像传感系统。该系统在硬件方面解决了图像采集与焊接电流的同步以及图像品质的提高等问题 ,在计算机软件方面解决了阈值与图像品质相匹配以及焊缝位置的提取等问题。生产实际应用结果表明 ,该系统在检测精度、处理速度、稳定性、可靠性及实际工况的适应性等方面完全满足高质量焊缝对焊接过程自动对中的要求。     

基于熔池图像尖端特征规律的焊接偏差测定方法

通过对管道全位置熔化极气体保护焊(gas metal arc welding,GMAW)熔池图像的研究分析,发现并验证了其根焊熔池图像尖端与焊缝坡口中心位置重合的现象,依据此规律性特征,提出了一种基于熔池图像尖端信息的焊接偏差测定方法.该方法的基本原理是,在对焊接过程熔池CCD图像进行中值滤波、小波变换、连通区域分割等图像处理后,以搜索算法测得的根焊熔池图像尖端位置信息作为焊缝坡口中心位置的坐标值,此值与焊丝中心坐标值之差即为焊接偏差量.试验证明,此方法能从根焊熔池图像中实时测定焊接偏差量,为实现机器人自动焊缝跟踪控制提供了可靠依据.     

管道全位置自动焊的研究现状及展望

管道全位置自动焊是一种近几年发展比较快的管道现场焊接技术。本研究从全位置自动焊的分类出发,分别介绍了全位置氩弧焊、全位置熔化极气体保护焊、全位置高能束焊和激光复合焊的成形原理、适用范围及优缺点,并对以上焊接方法进行了总结对比。在此基础上展望了管道全位置自动焊接未来的发展方向:高精度的传感器的研究、焊缝成形机理研究以及高能束焊接方法的在管道全位置焊接的应用是今后研究的热点;等离子弧焊接是管道全位置焊接未来的发展方向之一;钛及钛合金等有色金属的全位置自动焊技术也是未来的发展方向之一。     

镀锌钢GMAW焊缝成形特征与焊枪方向同步实时检测

针对基于激光视觉传感的镀锌钢薄板搭接GMAW特点,提出了一种搭接接头焊缝成形全位置特征与焊枪方向同步实时检测方法. 该方法利用激光视觉系统同步检测焊缝与焊丝信息,采用尺度不变特征变换与方向特征检测算法,同步实时获取焊缝轮廓与焊丝方向;采用Harris角点检测算法实现焊缝轮廓特征点识别;针对接头焊缝面积偏小的特点,采用线性插值方法实现了焊缝高度与宽度的全位置、焊缝面积的亚像素级测量,并基于零、一阶矩实现了焊缝重心检测. 结果表明,该算法适应性强、测精度高,为基于焊枪姿态和焊接过程参数优化在线控制焊缝成形提供了依据.     

侧向风场作用下横向焊接旋转电弧传感及焊缝跟踪

文中利用侧向风场的吹袭作用来抑制横焊熔池的下淌,研究了在侧向风场作用下焊缝成形质量和旋转电弧的传感特性. 提出了一种基于平面拟合的焊枪偏差和电极高度检测算法,实现了同一电流信号下焊枪偏差和电极高度的同时检测. 结果表明,适当控制侧风流量有助于抑制熔池下淌、改善焊缝成形. 但是随着风速的增加,焊接电弧的熄弧率升高、电弧传感的准确性降低. 针对焊接电流的噪声干扰,还设计了软阈值小波滤波算法,并开发了相应的模糊控制算法对焊枪偏差和电极高度进行调节,初步实现了横焊焊缝的成形控制和跟踪.     

基于视觉与重力融合传感的焊枪位姿反馈控制

为了实现焊缝跟踪、焊枪高度及其空间姿态的检测和闭环反馈控制,有效控制任意空间姿态焊接接头的焊缝成形质量,构建了基于视觉传感与重力感应融合的焊枪空间位置、姿态在线检测与闭环反馈控制系统;结合建立的检测数学模型,检测系统实现了对焊枪相对于工件的空间位置和姿态、焊枪相对于重力加速度方向的空间姿态、焊接接头相对于重力加速度方向的空间姿态的在线实时检测. 结果表明,系统实现了焊枪空间姿态的实时反馈控制,控制精度可达0.1°,并实现了电弧焊接过程中的焊缝横向实时跟踪和焊枪高度实时调控,焊缝横向跟踪与焊枪高度调控的平均偏差分别为0.20和0.78 mm. 实现任意空间姿态焊接接头的自动化焊接,可有效提升焊接装备的智能化水平.     

旋转电弧传感焊炬空间姿态与仿真分析

为了使得旋转电弧传感焊炬便于在狭小空间进行焊接作业,焊炬空间姿态信息分析及识别处理研究必不可少. 通过建立焊炬高度数学模型,分析在不同焊炬跟踪角、焊炬工作角、焊炬行走角、焊缝左右横向偏差、坡口夹角的情况下焊炬高度变化关系及对焊缝偏差提取精度的影响. 仿真结果表明,对于偏差识别精度,焊炬工作角影响最大,其它均在合理范围之内. 但在焊炬空间姿态均有所变化时,偏差识别精度不稳定. 基于此为焊炬空间姿态信息合理解耦和精确识别提供了理论依据.