模糊控制在横向埋弧自动焊机焊缝跟踪系统中应用研究

对焊缝跟踪过程中遇到的周期性及偶然性干扰及焊枪摆动中心偏差补偿问题提出针对横向埋弧自动焊的智能焊缝跟踪方法.应用递推平均数字滤波技术进行了滤波处理,采用模糊控制的方法对读取的偏差量进行分析和补偿.并基于PLC,A/D转换模块、激光测距传感器、伺服系统设计了焊缝跟踪系统.经试验调试和现场应用,社会效益及经济效益良好.     

直缝焊管多丝埋弧焊焊接工艺

针对多丝埋弧焊焊接工艺进行了分析和探讨,同时分析了焊丝、焊剂以及电源等对直缝焊管焊接质量具有直接影响的因素。通过上述的研究,希望能够有效的促进多丝埋弧焊焊接工艺在各种不同材质以及不同口径等方面的进一步发展。     

自动埋弧焊在压力容器上的焊接工艺应用

为解决在焊接冶金设备转炉炉身等厚壁压力容器时存在的问题,经过反复试验,总结了一套切实可行的埋弧焊焊接方案。主要从焊接坡口要求、焊接材料选用、钢板施焊前的要求、焊接参数及焊后处理等几个方面进行了介绍。     

不锈钢埋弧焊金属芯焊丝的研制及其工艺性能

研制了一种不锈钢用埋弧焊金属芯焊丝GDMA308,配合HJ260用于0Crl8Ni9不锈钢的焊接。对研制的焊丝与常用的实芯焊丝HOCr21NilO进行了力学性能、晶间腐蚀性能和工艺性能比较。结果表明:GDMA308焊丝焊接接头克服了实芯焊丝焊接接头产生的“黑皮”现象,脱渣性能优良;接头力学性能符合GB／T 17853-1999、抗晶间腐蚀性能符合GB 4334．5-2000要求。     

基于旋转电弧传感的弧焊机器人焊缝跟踪系统

研制了一套基于旋转电弧传感的弧焊机器人空间曲线焊缝智能跟踪控制系统。介绍了系统的硬件构成、软件设计及模糊控制方法。研究了不同焊接位置时，焊接熔池金属对坡口的影响作用，提出采用补偿因子加权处理方法，可有效提高平焊、横焊位置焊缝偏差的识别能力。针对立焊位置的脉冲焊接方法，采用形态滤波技术，通过提取脉冲焊接电流的上包络线，利用一次谐波法准确地对立焊焊缝进行了识别。试验结果表明，该焊缝跟踪控制系统对平焊、横焊及立焊位置的曲线焊缝跟踪效果良好，达到焊接工艺要求。     

潜弧焊极限厚度接头工艺试验

通过对极限厚度TA15合金焊接接头的工艺试验,分析了潜弧焊焊接极限厚度接头过程不稳定的主要原因,找出焊机控制机理及各焊接工艺参数对焊接过程及焊接质量的影响规律,并改进极限厚度焊接接头工艺方案;观察和分析了焊接接头的组织特征,测试了接头的力学性能。结果表明:TA15合金焊缝组织较母材差别明显;焊缝强度与母材相当,但塑性降低;应用改进后的焊接工艺方案成功焊接极限厚度焊接试件,焊接过程稳定,焊缝质量优良。     

全数字大功率交流脉冲埋弧焊接电源

为改善埋弧焊的焊接质量,结合脉冲焊接和交流焊接两者优势,提出一种交流脉冲埋弧焊焊接方法,并研制了一台大功率交流脉冲埋弧焊接电源。功率变换电路采用双主电路并联设计,可实现1 250 A交流脉冲电流输出;主电路次级采用耦合电感结构,加快交流过零点速度并提高极性切换时的电弧稳定性;搭建了以STM32F405RGT6芯片为核心的数字化控制系统,通过多特性数字均流策略实现了双主电路的可靠均流和多种电流波形的平稳输出,采用分离式增量PID算法进一步提升动态响应性能。工艺试验结果表明,在同等的焊接条件和交流参数下,交流脉冲埋弧焊比交流方波埋弧焊可获得更深的熔深、更宽的熔宽以及更细化的焊缝晶粒。     

冷丝埋弧自动焊接装置优化设计

针对冷丝埋弧焊的工艺机理要求,对其机头进行若干整体方案设计,用SolidWorks软件绘制其原理演示图,进行机构运动的干涉检查;比较并选择最佳方案,根据冷丝插入位置及机构调节的要求,进行机头部分的具体设计。对横梁等关键部位进行校核计算,对整个设计过程进行详细说明,为实现冷丝埋弧自动焊提供了必要的支持。     

TA15钛合金框潜弧焊焊接工艺

对3条不同厚度的TA15合金接头进行焊接工艺试验,观察和分析了焊接接头的组织特征,测试了接头的力学性能和变形量。结果表明:TA15合金焊缝组织较母材差别明显;焊缝强度与母材相当,但塑性降低;焊后接头收缩量较大。优化后的焊接参数用于某型机零件生产,焊接质量优良。     

接管埋弧自动焊机电气系统改造

通过分析论证,确定闲置接管埋弧自动焊机的最佳改造方案。     

大直径BHW-35壳体的窄间隙埋弧焊工艺

详细介绍了低合金高强钢BHW - 35壳体的窄间隙埋弧焊工艺及试验 ,根据试验结果制订施焊工艺 ,并成功用于大直径气化炉壳体的焊接。     

摆动式焊缝自动跟踪电弧传感器的研制

介绍了焊缝自动跟踪系统的组成及电弧传感器的工作原理;针对熔滴过渡所产生的高频干扰,设计了二阶巴特沃思低通滤波器对传感信号进行滤波,取得了良好的滤波效果;利用离散积分求差值的方法对焊枪左摆和右摆过程中的电流进行离散积分,通过比较积分差值判断焊枪偏移方向和偏移量。针对焊接过程中具有非线性、时变性等特征,很难建立跟踪过程的精确数学模型,采用了参数自调整的模糊控制方法对系统进行控制,明显的改善了系统的性能。     

焊接温度场焊缝识别及焊缝跟踪技术研究

论述焊接温度场焊缝识别方法及焊缝跟踪控制系统。系统采用焊接温度场传感器获得焊接工件背面热图像，通过改进的梯度算法对热图像的分析计算获得焊缝偏差，利用规则自校正模糊控制器实现焊缝跟踪。试验和实际生产运行表明系统能够准确识别焊缝，焊缝跟踪运行稳定可靠。     

窄间隙埋弧焊成套设备配置方案研究

对窄间隙埋弧焊成套设备的组成及工作原理进行分析、论证,确定最佳配置方案,在保证设备使用性能前提下,降低企业成本。     

以旋转电弧为传感器的移动机器人角焊缝跟踪

研究以旋转电弧作为传感器,采用轮式移动机器人对具有直角转弯的角焊缝进行跟踪焊接的控制方法。采用分段控制的方法设计控制器对水平滑块进行控制,以实现直线段焊缝的跟踪。该控制器在大偏差时采用比例控制,在小偏差时采用参数自调整模糊控制,并利用免疫反馈规律对比例因子进行修正,实现了直线焊缝、小曲率焊缝和小折角焊缝的跟踪。分析直角转角处焊缝跟踪时机器人的运动学模型,并利用旋转电弧传感器检测到的焊枪倾角信息检测直角拐点,利用超声波传感器检测前方焊缝位置,设计控制器对车轮和水平滑块进行协调控制。最后,通过实际焊接试验证明了该方法的有效性。     

基于正弦摆焊的弧焊机器人焊缝跟踪系统的研究

针对弧焊机器人在焊接过程中示教轨迹和实际焊缝位置存在偏差的问题,提出一种基于正弦摆焊的电弧传感方案。首先规划了弧焊机器人正弦摆焊轨迹,对采集到的焊接电流进行谐波提取来获得焊缝位置的横向偏差,然后根据偏差信息纠正机器人的示教轨迹。把这种方案应用在具有对称坡口的焊缝上进行跟踪,取得了良好的效果。     

压力容器窄间隙埋弧焊热处理脆化机理研究

用于制造高参数压力容器的低合金高强度铜采用窄间隙埋弧焊,为了消除焊接残余应力,在焊后需对焊接接头进行热处理,其冲击韧性大幅下降。为探讨其脆化机理,选用BHW-35钢为母材,H10Mn2NiMoA镀铜焊丝和SJ101焊剂为填充材料,焊后热处理工艺为920℃正火＋620℃和560℃二次回火。利用扫描透射电镜,对焊缝熔敷金属焊态和焊后热处理的显微组织变化进行了研究。结果表明,低合金高强度钢焊缝焊态时组织为针状铁素体,在晶内有细小碳化物弥散分布;经焊后热处理,由于回复作用板条状组织变粗或消失,在晶界磷元素的偏聚和大量的碳化物在晶界析出导致其冲击韧性下降。窄间隙埋弧焊是一种优质高效的焊接方法,焊接效率高,节约焊材,解决了大厚度工件焊接的技术问题。     

视觉传感螺旋钢管埋弧焊内焊焊缝自动跟踪系统

针对螺旋钢管埋弧焊内焊,研制一种基于视觉传感的焊缝自动跟踪系统。以视频摄像机为传感器,在焊接点前方300 mm处检测递送边钝边棱边。对视频信号进行放大、整形和二值化处理,获得对应于钝边棱边的脉冲信号,以帧中心为基准,利用单片机进行偏离方向判断及偏差值计算,并将偏差信号以脉冲方式送入交流伺服电动机驱动器,由交流伺服电动机控制焊枪滑移台移动,确保焊丝实时对准焊缝。试验结果表明：采用视频摄像机识别钝边棱边实现焊缝自动跟踪的方法是可行的。系统响应周期小于50 ms,跟踪精度达±0.3 mm。     

Development of an Intelligent System for Selection of the Process Variables in Gas Metal Arc Welding Processes

Gas metal arc (GMA) welding is extensively employed in the metal industries for a variety of ferrous and non-ferrous metals because of its potential for increasing the productivity and quality of welding which is controlled by the process parameters. The objective of this paper is to develop an algorithm that enables the determination of process variables for optimised bead geometry for robotic GMA welding. It depends on the inversion of empirical Eq. derived from multiple regression analysis of the relationships between the process variables and the bead dimensions using the least-squares method. The method determines directly those variables which will give the desired set of bead geometry. This avoids the need to iterate by a succession of guesses which are employed in the finite element method (FEM). These results suggest that process variables from experimental equations for robotic GMA welding may be employed to monitor and control the bead geometry in real-time.     

弧焊机器人焊炬姿态规划系统的研究

为提高弧焊机器人的适应性和自动规划功能，研究了一种空间全位置焊接条件下的焊炬姿态自动规划系统。该系统借助于相应的摄像机标定软件，计算测试软件和焊炬姿态规划软件，协调计算机视觉，信号采集，图像处理等模块检测焊缝的空间信息，然4后查询焊炬姿态优化数据库，运行离线偏程等离子模块，实现自动规划弧焊机器人的焊炬姿态，采用研制的爆炬姿态规划系统在空间全位置条件下进行焊接实验，结果表明，该系统能保证爆接中焊缝的成形良好。