基于虚拟焊接技术的焊缝坡口设计

焊缝坡口的设计对焊接结构件的焊接成本和焊接质量有直接影响。目前的工程机械产品制造中,存在超出相关设计规范的大厚度差的焊接结构件对接。提出了一种虚拟焊接技术,运用其优化焊缝坡口的设计,并对现行的焊缝坡口设计国家标准的部分规定提出了一些建议。     

V型焊接坡口中心的高精度提取方法

焊缝跟踪精度对焊缝成形质量有很重要的影响,V型坡口是一种最常见的焊接接头。提出了一种提高激光视觉机器人跟踪V型坡口精度的软件措施,介绍了提取V型坡口中心亚像素级坐标的方法。采用多尺度的LOG(Laplacian of Gaussian)算子检测焊接坡口特征边缘,在分析图像灰度直方图的基础上选取适当的阈值进行二值化。用曲率极值的角点检测法从细化后的图像中提取焊接坡口中心点像素级图像坐标,然后对此点邻域的梯度值进行拉格朗日多项式插值求得亚像素级坐标。实验结果表明,该方法简单可行,能满足机器人焊缝跟踪的实时性要求。     

基于激光位移传感器的焊缝跟踪实验研究

自动焊接技术是一种提厚壁管道焊接生产率和焊接质量的解决方案。采用基恩士线位移传感器,基于激光三角法原理可以精确提取焊接母材的坡口边缘特征及焊缝中心位置。爬行机器人根据测得的坡口深度和宽度的变化,来自动调节焊头的高度和摆幅。对30°的焊接母材坡口进行了实验,可以扫描得到焊接接头的3D轮廓,测得中心基准偏差为0.6~1 mm左右,为最终实现焊缝视觉跟踪提供了依据。     

V型焊接坡口图像处理方法的研究

焊缝跟踪是焊接自动化中的核心技术,而焊缝的角点提取对于焊缝成形好坏有着重要的影响。在焊接中,V型焊接坡口是一种最为常见的焊接接头。为提高焊缝角点提取的准确度,针对V型焊接坡口,研究了曲率极值法的角点检测算法。在获取到一副焊缝原始图片,对图片进行预处理,包括图像分割、图像去噪和骨架细化。再应用曲率极值的角点检测方法从细化后的V型焊缝激光线上提取角点坐标并标记。实验结果表明,该方法简单有效,准确度高。     

超声传感埋弧焊焊缝跟踪的研究

本文提出了一种非接触超声传感埋弧焊焊缝跟踪系统。介绍了超声波传感器及其焊缝跟踪工作原理。在焊缝跟踪中既可以采取检测焊缝坡口的跟踪方法,也可以采取检测磁性胶条的跟踪方法。埋弧焊焊缝跟踪实验表明,该系统具有良好的动态性能和控制精度。该焊缝跟踪方法能够满足压力容器焊接工程的需要。     

基于LabVIEW的窄坡口管道焊接电弧传感测控系统

针对窄坡口管道焊接电弧跟踪的技术需求，搭建了基于高速摆动的多轴运动控制和电弧传感测控系统。基于LabVIEW的软件开发平台，开发了信号采集、滤波、偏差提取、多轴运动焊缝跟踪、起/停弧控制及人机交互程序。完成了基于CANopen协议的多轴运动控制程序开发。进行了平焊位置窄坡口短路过渡焊缝跟踪试验。试验结果表明：该测控系统可实现电流信号采集、滤波处理及偏差提取。偏差提取程序和死区PID控制策略可行有效，实现了焊缝跟踪，平焊位置最大跟踪误差为15.04%,跟踪精度为±(0.12～0.15)mm。验证了电弧跟踪测控系统各程序功能和跟踪算法的有效性。基于LabVIEW的电弧传感测控系统，编程量小，程序结构简单，能够满足窄坡口焊缝跟踪功能的理论分析和快速开发要求。     

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。     

坡口形式对不锈钢焊接温度场影响的分析

依托大型有限元分析软件ANSYS,对中厚板304不锈钢焊接过程中U型及V型坡口的焊缝区域温度场进行数值模拟。研究表明,V型坡口焊缝最高温度为1950℃,U型坡口焊缝最高温度为2073℃;U型坡口焊缝中心最高温度比V形坡口高,且热影响区域加宽,对后续应力分析的影响更显著;热循环曲线及焊接温度场等值图符合焊接实际过程温度变化规律,为进一步预测焊接变形和残余应力的分布提供热学方面的理论借鉴。     

弧焊机器人摆动跟踪时摆幅与频率的模糊模式识别

针对10 mm厚钢板V形坡口接头的弧焊机器人摆动跟踪焊接,实时测量电弧电压和焊接电流的瞬时值,对其进行两次统计处理,构建不同摆幅和摆动频率时的焊接电参数特征矢量,采用模糊模式识别技术,建立了焊接电参数特征矢量与摆动焊接摆幅和频率的内在联系,为定量研究摆幅和频率对V形坡口焊缝成形的影响提供依据。     

某飞机舱门作动筒焊缝渗漏原因分析及工艺改进

通过对某飞机舱门作动筒内泄漏故障进行复试检查,确定漏油部位是活塞杆焊缝处。针对活塞杆焊缝漏油部位进行剖切检查,确定焊缝存在缺陷,并通过工艺试验给出焊接坡口改进及焊缝余量去除量控制方案,有效地解决了焊接缺陷引起的舱门作动筒内泄漏故障。文中给出的活塞杆焊缝焊接坡口改进方案,同样可用于其他有密封要求的零部件焊接坡口设计。     

焊接坡口加工方法的选择

焊接接头设计时,为了保证构件的强度和避免过大的角焊缝尺寸,一般中厚板的对接接头和T形接头都要进行开坡口焊接。坡口形式主要由接头强度、焊接方法、焊接效率、焊接成本等综合因素来决定。如果坡口精度(坡口角度、钝角尺寸、坡口表面粗糙度和平直度等)高,则焊缝质量就能保     

基于二维小波变换及图像模式识别的焊缝坡口识别

采用二维小波变换及二值化方法处理初始条件下管道焊缝坡口图像,获取焊缝坡口纹理信息,作为模板。 对后续坡口图像进行同样的小波变换及二值化处理,利用模式识别方法获取后续图像焊缝坡口及其中心线的基本 位置信息,研究的焊缝坡口识别算法为实现自然光下焊缝坡口实时跟踪提供了理论依据。     

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。     

采用微型排水罩的药H焊丝水下焊接焊缝自动跟踪系统

针对水下焊接图像噪声大、清晰度差的特殊情况,设计并研制成功一套药芯焊丝水下焊接的视觉传感焊缝自动跟踪系统.该系统由视觉传感、图像预处理及偏差识别系统,控制系统和执行机构等组成.采用小波多尺度变换进行水下焊缝图像边缘提取,结果保留大多数的细节,得到有利于焊缝位置特征提取的预处理图像,在一种基于二值图像的焊缝中心位置识别算法计算后,得出焊缝偏差.在理论分析视觉传感焊缝自动跟踪系统模型的基础上,设计满足跟踪精度要求的规则自调整模糊算法.对影响跟踪系统精度的因素进行分析,并采用相应的措施以提高系统的精度.通过药芯焊丝湿法水下焊接焊缝自动跟踪试验表明,采用规则自调整模糊控制能够达到较高的焊缝跟踪精度.在斜线、折线和曲线三种不同形状待焊焊缝的跟踪试验中,系统都能满足药芯焊丝水下自动焊接的要求.经过改进微型排水罩,进行微型排水罩局部干法药芯焊丝水下焊接焊缝跟踪试验,采用规则自调整模糊控制,不仅得到满意的焊缝跟踪效果,还改善焊缝成形质量.     

液压油缸深焊缝窄坡口设计

液压机油缸是液压机上的一个关键件,要求承受较高的抗拉强度,为节约生产成本目前大型油缸多采用拼焊工艺。按GB/T985.2-2008《埋弧焊的推荐坡口》进行坡口设计坡口宽度宽,需要填充的焊料较多又增加焊接时间。为提高效率,通过对焊接过程的工况进行分析,采用深焊缝窄坡口设计,对焊接设备进行合理选择,调整焊接工艺,从而有效地减少了焊缝的宽度,提高了焊接效率。     

保证焊缝宽度的质量措施

对于开坡口的对接焊缝宽度,由于钢板厚度、焊缝强度、焊接方法、坡口角度大小等因素不同,因此焊后的焊缝宽度也不相同。特别是焊后的坡口大小完全被焊缝覆盖着,其覆盖宽度能否达到每边2～4mm的标准要求,是无法进行直观焊缝宽度检查的,当时又无国家标准。为此,会引起一些不必要的扯皮,从而影响焊接质量和生产进度。近一年来,笔者承担了国家专业标     

视觉系统在窄间隙焊缝自动跟踪中应用的研究

本文论述了一种经济有效的视觉系统的研究及其在窄间隙TIG焊接中焊缝自动跟踪的应用,该系统以IBM-PC AT为主机,带有图象存取扩充板,用CCD摄像机摄取电弧区域及焊接坡口的图象,然后把它数字化,成为具有七位（即128级）灰暗度的256×256个象点（或象素）,并存入图象存取板。IBM-PC对获得的数字图象进行实时图象处理,应用了寻边及模板耦合两种方法。所得到的视觉信息被反馈到焊接控制器,进而对焊接过程进行有效的焊缝自动跟踪。     

Ansaldo窄间隙埋弧焊接中心在水泥设备生产中焊接坡口问题的探讨

在水泥设备的生产中,广泛存在着中厚板的焊接,而这些中厚板焊缝又多为环焊缝或直焊缝,这样就为实现自动焊接创造了有利条件。为此,唐山水泥机械厂从意大利Ansaldo公司购进了一套窄间隙埋弧焊接中心,用于中厚板环焊缝和直焊缝的自动焊接。而在中厚板的焊接过程中,当焊接方法和焊接设备确定后,焊接坡口则成为保证焊接质量和生产效率的关键因素。为此,本文针对Ansaldo窄间隙埋弧焊接中心在水泥设备生产中用于中厚板焊接的焊接坡口及其实用性、经济性进行分析和探讨。     

压力容器组合焊缝焊接工艺评定的理解和实施

本文介绍了对JB4708－92《钢制压力容器焊接工艺评定》组合焊缝焊接工艺评定规定的理解和体会，对如何判别坡口形式和尺寸是否类同，如何采用与焊件接头坡口形式和尺寸类同的对接焊缝试件进行评定，如何选用组合焊缝试件，如何进行插入式接管的组合焊接工艺评定等具体问题作了讨论。     

斜率表征与卡尔曼滤波的焊缝跟踪方法研究

针对V型坡口中厚板对接焊焊接过程中存在的系统噪声和测量噪声的问题,采用了斜率分析与卡尔曼滤波相结合的方法进行了焊缝跟踪。使用激光视觉传感系统采集了V型坡口的条纹图像,获取了测量系统内外标定参数,通过锯齿靶标建立了焊缝特征点坐标转换模型;提出了一种基于极值法的边界约束灰度平方加权重心法,提取出了激光条纹线的中心点,采用斜率分析法寻找到了激光条纹中心线拐点,对每一段条纹中心线通过最小二乘法拟合求交,提取出了焊缝特征点;利用卡尔曼滤波方法对系统噪声和测量噪声进行了优化;对V型坡口进行了厚板对接焊试验,焊炬能始终对准焊缝中心。研究结果表明:基于斜率分析法与卡尔曼滤波的焊缝跟踪方法能够减小系统噪声干扰的影响,实现了焊缝特征点的准确提取,提高了焊缝跟踪精度。