基于模糊控制的焊缝自动跟踪系统的设计

为了提高CO2气体保护焊的自动化水平,研制了用于CO2气体保护焊的电弧传感焊缝跟踪系统.采用TMS320F240数字信号处理器作为CO2焊接电源和焊接摆动器的控制核心.CO2焊接电源采用IGBT全桥逆变主电路,根据电弧电压、电流反馈信号进行PID逻辑运算,据此调节PWM的脉冲宽度,使得逆变焊接电源具有恒压电源外特性.采用参数自调整模糊控制器对焊接电流信号分析,获得步进电机的调整步数和调整方向.设计了焊缝跟踪的执行机构焊接摆动器.实验证明,系统实现了0°到8°偏角以内的焊缝跟踪.     

基于奥氏体焊材的Cr13型马氏体不锈钢MAG焊工艺

基于MAG焊接方法对水轮机抗磨板用Cr13型马氏体不锈钢进行焊接,焊接材料为E309LT1-1药芯焊丝,采用以下4组混合气体作为保护气体进行焊接对比试验:φ(Ar)97.5%+φ(CO2)2.5%、φ(Ar)95%+φ(CO2)5%、φ(Ar)90%+φ(CO2)10%、φ(Ar)80%+φ(CO2)20%,焊接接头经过RT探伤后,通过力学性能、金相和显微硬度试验分析不同保护气体组成对焊接接头质量的影响。结果表明,在CO2含量为2.5%、5%和20%时,在焊缝中发现了明显缺陷,而当气体组成为φ(Ar)90%+φ(CO2)10%时,接头没有发现缺陷,焊缝成形良好,达到了力学性能要求。     

高气压环境下脉冲MAG焊气体混合比对焊缝成形的影响

在高气压环境下,通过改变保护气体中Ar/CO2气体混合配比,对焊缝金属断面形状、熔深和熔宽等参数进行试验研究,分析压力环境下气体混合比对脉冲MAG焊缝成形的影响,试验表明压力环境下保护气体中CO2含量对焊缝成形的影响与常压时相同,随着保护气体中CO2含量的增加,焊缝表面成形变差,熔宽和熔深增加,焊缝余高略有降低;随着保护气体中Ar比例的增加,焊缝熔池底部由圆弧状熔深逐渐变成指状熔深,当保护气体为纯Ar时,熔池指状熔深更为明显。     

304不锈钢三元保护气体MAG焊工艺及其接头组织和力学性能

采用MAG焊在对接接头形式下,分别选用二元保护气体(Ar+O2)和不同比例的三元保护气体(Ar+CO2+O2),在4mm厚的304不锈钢板上进行焊接工艺试验。焊后观察并测量焊接接头,比较不同保护气体下的焊缝外观成形质量,测量焊缝合金元素及氧的含量,并测试了焊接接头的硬度、拉伸、弯曲以及低温冲击性能。     

保护气体对440MPa HSLA钢GMAW焊缝组织及韧性的影响

采用不同保护气体对440 MPa级低合金高强钢(HSLA钢)进行气保焊焊接,通过光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射技术(EBSD)对焊缝微观组织及夹杂物形貌进行了观察,研究了保护气体组成对焊缝组织及韧性的影响,并分析了不同成分保护气体对焊缝夹杂物大小、数量及其成分的影响.结果表明,保护气体为100％ CO2,焊缝金属韧性较差;保护气体(体积分数)为80％ Ar+20％ CO2和90％ Ar+ 10％ CO2,焊缝金属韧性较好.100％ CO2气体保护焊焊缝组织主要为铁素体和贝氏体,混合气体保护焊(20％ CO2和10％ CO2)焊缝组织主要为针状铁素体和少量侧板条铁素体.随着保护气体中CO2含量的减少,焊缝金属中夹杂物数量、尺寸均降低,且成分发生变化.对于440 MPa级HSLA钢,合理的保护气体组成可以得到良好的焊接质量.     

CO2焊接超声传感焊缝跟踪控制规则与参数

介绍了一种CO2焊接非接触超声传感焊缝跟踪系统.该系统采用了Fuzzy-P控制理论.由于控制系统的控制规则、控制参数与控制系统性能密切相关,因此,要提高系统的控制性能,必须对系统的控制规则、控制参数进行优化处理.文中首先介绍了Fuzzy-P控制理论和参数自调整模糊控制规则;然后通过计算机仿真研究,确定了参数自调整模糊控制的比例因子α1和α2、系统输出比例因子K等控制参数,确定了Fuzzy-P控制的阈值ev.试验结果表明,采用计算机仿真研究确定的Fuzzy-P控制规则和控制参数是正确的,能够满足实际CO2焊接超声传感焊缝跟踪系统的控制要求.     

CO2气体保护的激光焊接12mm厚低碳钢板

采用CO2 作为保护气体消除大熔深激光焊接低碳钢时易发生的气孔问题 ,并对比研究了CO2 和Ar气保护条件下 12mm厚低碳钢板激光焊缝的组织和韧性。焊接试验利用 4kWNd :YAG激光器 ,采用双面深熔焊的方法 ,焊接条件为 4kW激光功率和0 .3 ,0 .5m/min的焊接速度。冲击试验采用一种自行设计的带侧面缺口的三缺口冲击试样 ,以保证断裂全部发生在焊缝。结果表明 ,利用CO2 作保护气体焊接低碳钢板 ,可以有效消除大熔深激光焊接时的气孔问题 ,并获得比Ar气保护下硬度较低 ,冲击韧性高的焊缝。研究工作为解决大功率激光深熔焊时容易发生的气孔问题提供了一条有效途径     

Fuzzy-P控制超声传感埋弧焊焊缝的跟踪系统

研制了一种非接触超声传感埋弧焊焊缝跟踪系统。介绍了新型的超声波传感器的工作原理，在焊缝跟踪系统中引入了自调整比例因子Ｆｕｚｚｙ－Ｐ控制理论。在理论分析和试验的基础上，设计了焊缝跟踪Ｆｕｚｚｙ－Ｐ控制器的硬件及软件，提高了系统的响应速度和跟踪精度。     

Ar+CO_2混合气体保护焊工艺试验及分析

对Ar+CO_2气体保护焊、Ar+CO_2气体保护脉冲焊及CO_2气体保护焊三种方法的飞溅率、焊缝成形、焊缝化学成分及机械性能进行试验,并分析其影响因素,试验结果为采用飞溅率低、成形美观、机械性能良好的焊接参数,提供了依据。     

S31803双相不锈钢焊接接头组织及耐蚀性能研究

采用钨极氩弧焊,保护气体分别为纯Ar和φ(Ar)98%+φ(N_2)2%,对焊接接头组织和耐蚀性能进行研究。结果表明,保护气体为φ(Ar)98%+φ(N_2)2%时焊接接头焊缝区域以及热影响区奥氏体(γ)含量高于保护气体为纯Ar焊接工艺;保护气体添加φ(N_2)2%的焊缝点腐蚀速率为6.4 mdd(mg/dm2·d),满足美标ASTM A923C相关要求;保护气体添加φ(N_2)2%的焊缝的点蚀电位Eb为1 179.60 mV,电位差Eb-Ep为32.40 m V,焊缝耐点蚀能力和钝化膜修复能力均优于保护气体使用纯Ar焊接工艺的焊缝。     

电弧传感器和超声波传感器信息融合在焊接中的应用

利用超声波熔深测量传感器和电弧焊缝跟踪传感器联合控制焊缝跟踪精度和焊接质量。电弧传感器获取焊缝偏差信息,超声波传感器获取焊缝熔深信息,将超声波获取的焊缝熔深信息转换为焊缝偏差信息后,采用最优加权与递推最小二乘法相结合的融合算法对两种传感器得到的焊缝偏差信息进行融合处理,能有效提高焊缝跟踪精度。融合处理后的焊缝偏差信息和焊缝熔深信息输入到三输入两输出模式的模糊控制器,实现了焊接质量的在线检测,提高了焊缝跟踪精度。     

基于激光传感器的弧焊机器人焊缝跟踪研究

采用激光扫描式传感器,设计了一套机器人焊缝自动跟踪系统。开发了相应的焊缝跟踪算法,包括直线、圆弧和直线圆弧组合连续焊缝的跟踪算法。探讨实现这些算法的相关技术问题。计算机仿真结果表明,该算法合理有效,可用于弧焊机器人焊缝在线跟踪作业,改善和提高机器人的焊接精度和质量。     

基于旋转电弧传感的空间位置曲线焊缝跟踪

采用空心轴电机驱动的旋转式扫描焊炬作为电弧传感器，以示教再现式弧焊机器人为控制对象，介绍了焊缝跟踪系统的组成。以理想状态的旋转电弧传感信号处理方法为基础，研究了平焊、横焊及立焊位置焊缝偏差的识别方法。采用模糊控制方法，设计了机器人焊缝跟踪控制系统。实现了空间曲线焊缝的自动跟踪，大大提高了示教再现式弧焊机器人的自动化程度。     

基于小波变换的MAG焊焊缝跟踪

提出了一种基于CCD视觉传感的MAG焊焊缝跟踪方法.由于MAG焊过程中通常伴有大量的飞溅、烟尘以及强烈的弧光干扰,所以很难从CCD中获取到清晰的焊缝图像.基于M带Bubble小波变换的方法,检测捕获MAG焊过程熔池的图像边缘.结果表明,该方法在检测焊接熔池边缘以及焊缝识别中,即便图像中出现大量噪音也是有效的.在焊缝识别的基础上,采用PID控制算法跟踪所设计的S形焊缝的成形.试验结果表明其焊缝跟踪方法具有较高的精确度.     

窄间隙埋弧焊的磁控与电感复合式焊缝跟踪方法

针对窄间隙埋弧焊焊缝横向和高低跟踪中存在的问题,设计一种基于电感原理的新型电磁传感器,通过初级线圈磁场控制电弧摆动扫描焊接坡口,采集电流信号经过单片机处理后获得焊枪的左右偏差,控制左右调节滑块的水平运动,能够较好地解决窄间隙焊缝焊接时侧壁不易熔合的问题;通过次级线圈感应电动势的变化反映焊炬的高低位置信息,实时识别焊枪相对焊缝的高低偏差,根据焊枪高低位置变化情况,进行PID算法设计,使系统能够快速平稳实现左右和高低双向跟踪. 结果表明,该传感器结构简单,灵敏度高,抗干扰能力强,为厚板窄间隙埋弧焊的跟踪提供了一种新的解决方案.     

磁控电弧焊缝跟踪传感器的有限元分析

为了研究磁控电弧焊缝跟踪传感器的电磁特性,采用ANSYS软件对传感器进行了谐波磁场分析,当线圈匝数、空气隙长度、铁心磁导率等因素分别发生改变时,得出了磁控电弧焊缝跟踪传感器的磁力线分布和磁场矢量图;分析了电弧传感器主要参数对磁场分布和磁感应强度大小的影响规律,并与采用高斯计测得的实际磁感应强度进行了对比.结果表明,采用有限元方法对磁控电弧传感器的电磁特性的分析结果与试验结果吻合,为磁控电弧焊缝跟踪技术提供了基本的理论指导.     

The characteristics of welding currents in a rotating arc lead tandem GMAW process and the weld-seam tracking

Tandem gas metal arc welding (T-GMAW) process shows a high deposition rate that up to three times of the single electrode GMAW,so the welding speed could be significantly increased in this process.However,the majority of this process applications are based on the pre-programmed robotic welding,which does not allow them to track the seam real-time during welding.Rotating arc sensor,sensing the seam position by detecting the changing of welding currents,has been widely adopted in the automatic robot welding process.It is proposed in this paper to integrate the rotating arc sensor with a trailing torch to develop a new approach of rotating arc lead tandem gas metal arc welding (RLT-GMAW) process.The characteristics of the welding currents in the proposed new welding process were firstly studied,and then a self-turning fuzzy control seam tracking strategy was developed for the mobile robot automatic welding.The experimental results showed that the proposed RLT-GMAW process had an excellent seam tracking performance and high welding deposition rate.Even if there were some electromagnetic interactions between the two arcs,the deviation of the welding seam could also be reflected by the fluctuation of the welding currents on the leading arc once the correct welding parameters were selected.Based on the detected deviation,the welding tracking experiments showed that the proposed self-turning fuzzy controller had a good performance for the RLT-GMA W process seam tracking.     

摆动式TIG焊焊缝跟踪技术

介绍以弧压为传感信号的摆动式TIG焊焊缝跟踪技术。硬件设计方面，采用两级滤波的方法，前级主要用来保护控制电路，后级主要用来滤除杂波。软件处理方面，针对搭接TIG焊的特点，采用摆动焊接方法，利用积分比较法，实现了焊缝的自动跟踪；提出加权处理的方法，对积分比较法进行修正，进一步保证了跟踪的实现，提高了跟踪精度。试验证明，该技术控制可靠，焊缝跟踪效果好。     

Real-time seam tracking control technology during welding robot GTAW process based on passive vision sensor

This paper presents a technology about real-time seam tracking, which is necessary to overcome the deficiencies of the teaching-playback welding robots in seam tracking control during gas tungsten arc welding (GTAW) process. A set of vision sensor system has been designed for the welding robot, which can acquire clear and steady welding images. By analyzing the features of welding images, a new improved Canny algorithm has been proposed to detect the edges of seam and pool, and extract the characteristic parameters of welding images. Based on the analysis of the characteristic of the real-time seam tracking, a segmented self-adaptive PID controller is introduced to the system, and some experiments have been done to testify whether the accuracy of the technology can meet the requirements of quality control of seam forming.