基于焊点表面图像处理的点焊质量监测

以采集的电阻点焊接头表面的数字图像作为信息源,探索了一种新的点焊质量无损监测方法.首先,通过图像特征分析,焊点表面图像被划分为4个环形特征区域,提取环形特征区域面积作为表征焊点质量的特征参数.其次,根据特征区域面积与焊点抗剪强度的相关性分析结果,选择了相关性显著的3个特征参数作为输入向量,焊点抗剪强度作为输出向量,建立了点焊质量的RBF神经网络监测模型.仿真分析和验证结果表明,基于焊点表面图像特征信息处理监测点焊质量的方法是可行的.     

基于信号特征提取的电阻点焊质量在线评判

以焊点接头强度作为焊点质量评判的指标,通过对点焊过程焊接电流、动态电阻、电极位移信号的同步采集和特征分析,提取若干特征参量监测点焊过程,依据特征参量与焊点接头抗剪强度间的相关分析结果,选取来自不同监测信号的7个特征参量建立了表征点焊过程的特征模式,并将此转化为计算机可以识别的模式矩阵,同时以焊接电流参数为模式分类的依据,建立不同模式矩阵类别和焊点接头抗剪强度之间的映射,将模式矩阵作为Hopfield神经网络的记忆样本存储于网络,利用网络联想记忆的功能实现对未知样本点焊过程的模式识别,进而实现点焊质量的评判。网络测试结果表明,利用Hopfield网络进行焊点质量在线评判可以得到满意的效果。     

交流电阻点焊计算机监控系统

针对电阻点焊质量保证体系现状，研制了以工控机等硬件为基础，采用多种传感器全面监测焊接过程，获得表征焊接过程和质量的特征信息，以此构建了径向基函数神经网络质量评估等多种评判算法，实现对每一焊点进行监测和质量信息化的计算机软硬件系统。试验表明，该系统基于可视化界面，方便直观地实现了工艺参数的优化、过程的监测和诊断，以及焊点质量在线评估等功能，对焊点质量的在线评估准确率达到98．6％。     

热镀锌高强钢点焊的电极磨损机理分析

高强钢以其优良的性能广泛应用于工业生产,但在点焊过程中,高强钢的点焊特征难以提取,评价焊点质量较为困难. 电极压痕是焊点表面形貌与电极端面的直接反映,压痕图像中同时包含着焊点与电极磨损信息. 通过图像处理与识别的方法对压痕进行轮廓边缘检测与识别,采用椭圆拟合的方法提取压痕特征参数. 对压痕特征参数与焊点熔核直径进行分析,研究各个特征对焊点质量的影响. 结果表明,椭圆拟合的压痕轮廓能够近似代替实际轮廓,压痕特征中提取的平均轴长和点蚀面积与焊点质量之间呈显著的负相关性.     

图像处理在电阻点焊质量检测中的应用

现代制造业广泛使用电阻点焊技术,研究者长期致力于实现焊接质量快速无损检测技术的研究,本文以低碳钢为试验材料,在各种点焊工况下对焊点图像进行了采集与预处理,利用分形理论对焊点图像边缘进行检测,结果证明,利用分形几何可有效提取焊点边缘.文中研完了焊点图像特征区域面积与焊点强度之间的关系,结果表明,焊点表面图像面积与焊点强度之间呈正比例关系,可以利用焊点表面图像对点焊质量进行检测.     

基于无线局域网的点焊质量监测系统

设计了基于Zig Bee网络的电阻点焊无线监测系统,重点介绍系统的软、硬件构成、无线网络的拓扑结构以及系统的工作流程。无线监测系统主要由下位机监测模块、Zig Bee无线通信模块以及监测中心三部分构成,无线局域网采用网状拓扑结构。系统通过多参数监测焊接车间每台焊机的焊接过程,充分利用各参数所包含的质量信息,建立能够反映焊接质量的数学评估模型,实现了电阻点焊焊接质量的在线评估,并通过动态电阻特性曲线来表示评估结果。系统运行结果表明,Zig Bee无线网络抗干扰能力强,信号传输稳定,系统整体响应速度快,完全可以达到电阻点焊过程网络化实时监测的目的。     

Effects of modeling means on properties of monitoring models of spot welding quality

Analyzing and modeling the relation between monitoring information during welding and quality information of the joints is the foundation of monitoring resistance spot welding quality. According to the means of modeling, the known models can be divided into three large categories: single linear regression models, multiple linear regression models and multiple non-linear models. By modeling the relations between dynamic resistance information and welding quality parameters with different means, this paper analyzes effects of modeling means on performances of monitoring models of resistance spot welding quality. From the test results, the following conclusions can be drawn: By comparison with two other kinds of models, artificial neural network (ANN) model can describe non-linear and high coupling relationship between monitoring information and quality information more reasonably, improve performance of monitoring model remarkably, and make the estimated values of welding quality parameters more accurate and reliable.     

基于回归分析理论的点焊质量监测模型

以动态电阻与接头质量参数之间关系为例,用线性回归分析技术,系统地研究了点焊加热过程中的监测信息与点焊接头质量参数之间的一元和多元回归模型关系。结果表明：（1）各种回归模型总体线性关系经统计检验均为高显著,可以用于点焊接头质量监测;（2）一元回归模型的决定系数仅为0．15－0．33,多元回归模型的决定系数则可以提高到0．59－0．79,说明发展多参量综合监测技术是提高点焊质量监控精度的有效途径;（3）点焊过程监测信息与质量参数之间关系也含有较大的非线性,用线性模型去描述这样的关系导致模型误差的增加。     

高强钢点焊的压痕特征图像识别及其与焊点质量关系分析

高强钢以其优良的性能广泛应用于工业生产,但在点焊过程中,高强钢的点焊特征难以提取,评价焊点质量较为困难.电极压痕是焊点表面形貌与电极端面的直接反映,压痕图像中同时包含着焊点与电极磨损信息.通过图像处理与识别的方法对压痕进行轮廓边缘检测与识别,采用椭圆拟合的方法提取压痕特征参数.对压痕特征参数与焊点熔核直径进行分析,研究各个特征对焊点质量的影响.结果表明,椭圆拟合的压痕轮廓能够近似代替实际轮廓,压痕特征中提取的平均轴长和点蚀面积与焊点质量之间呈显著的负相关性.     

电阻点焊接头外观缺陷的诊断模型

电阻点焊过程中的喷溅、电极头粘损等现象,是导致其接头外观质量不合格的主要因素.以获取的点焊接头表面数字图像为信息源,通过对发生喷溅和粘损情况下的图像分析,提取了焊点图像的周长L,面积S0,伸长率A和致密度C等作为反映图像特征的参量.研究了这4个参量随焊接工艺参数变化的规律,选取了L,S0及A作为判识其外观缺陷的特征参量...     

基于贝叶斯图像模式识别技术的点焊质量评估

提出一种将点焊过程动态电极位移信号转化为二值图像的方法.基于图像特征分析,从焊点样本电极位移二值图像中提取出15个隐含特征.针对一系列对应不同焊接质量焊点样本电极位移二值图像特征,利用主成分分析消除图像特征间的互相关性,建立了基于最小风险贝叶斯图像识别技术的焊点质量分类器.分类器有效性测试结果表明,电极位移信号二值图像尽可能多的保留了焊点质量信息,特征提取算法简单、高效、易于实现;同时在小数据样本情况下,贝叶斯图像识别技术能够快速、准确地评判焊点质量,有较好的应用前景.     

基于贝叶斯图像模式识别技术的点焊质量评估

提出一种将点焊过程动态电极位移信号转化为二值图像的方法.基于图像特征分析,从焊点样本电极位移二值图像中提取出15个隐含特征.针对一系列对应不同焊接质量焊点样本电极位移二值图像特征,利用主成分分析消除图像特征间的互相关性,建立了基于最小风险贝叶斯图像识别技术的焊点质量分类器.分类器有效性测试结果表明,电极位移信号二值图像尽可能多的保留了焊点质量信息,特征提取算法简单、高效、易于实现;同时在小数据样本情况下,贝叶斯图像识别技术能够快速、准确地评判焊点质量,有较好的应用前景.     

一种先进热冲压钢的电阻点焊工艺多元非线性回归设计

采用多元非线性回归正交组合设计了试验方案,研究了点焊工艺参数对一种先进热冲压钢焊接接头质量的影响.将点焊接头抗剪切强度与点焊熔核直径作为影响接头质量的主要考察指标.以电极力、焊接电流及焊接时间作为工艺参数,并分析三者之间的相互制约关系.通过正交理论设计了9组试验,根据回归设计理论,建立三元二次非线性回归方程并进行了剩余标准差计算.结果表明,回归模型能够实现对点焊接头抗将剪切强度与点焊熔核直径的有效预测.绘制了其三维视图,在模型的基础上研究点焊工艺参数对焊缝质量的影响规律.     

铝合金点焊过程中影响因素的特征判识与熔核尺寸的评估

铝合金电阻点焊过程中，各种影响焊接质量的因素，既相互耦合，又表现出各自的特征。利用研制的一套点焊过程参数采集与显示系统，对这些影响因素的特征信息进行提取和分析。并在此基础上，应用模糊数学理论，建立了铝合金焊点质量在线监测系统，借助该系统不仅可以评估熔核尺寸，并且可以判识导致熔核尺寸发生波动的可能原因；如若发生喷溅，该系统可以判识喷溅的强度、喷溅发生的时刻以及引发喷溅的可能原因。     

点焊过程工艺参数采集及缺陷信息分析

采用基于图形化语言的虚拟仪器开发工具LabView开发了界面友好、操作简单的虚拟仪器——电阻点焊参数采集及缺陷信息分析系统。该系统实现了对铝合金点焊过程工艺参数的实时采集、数据传输与存储、波形同步显示，以及对工艺参数的分析和处理，对点焊过程中发生的缺陷状况做出评定和分析。在分析研究所采集的焊接电流和电极电压的基础上，建立了基于电压曲线斜率变化的判读飞溅缺陷的算法和基于积分变化的判读脱焊缺陷的算法。所建立的算法应用于实践，可准确地判读飞溅和脱焊缺陷。     

Experimental study on electrode displacement fluctuation characteristics during resistance spot welding

Abstract

Electrode displacement has been used to monitor resistance spot weld quality for long, but the fluctuation of the electrode displacement has not been well studied. This paper analysed the mechanism of the displacement fluctuation by collecting the welding current and electrode displacement during welding process and extracted the incremental pulse expansion of the electrode displacement, which was named as the displacement fluctuation peak. Through metallurgical experiments, the relationship of the displacement fluctuation peak with the weld nugget growth during resistance spot welding process was analysed. The whole process can be divided into four successive stages, and five characteristic points of the displacement fluctuation peak curve were selected to online predict the weld quality. The variation in the displacement fluctuation peak curve under different welding currents was studied, and the results showed that the displacement fluctuation characteristics can be used to effectively evaluate the weld quality.     

基于粗糙集的点焊多信息融合的质量判定

研究了基于粗糙集理论的在线铝合金点焊质量判定的新方法,选取焊接过程中电极位移、电极压力两个参数的八个特征量构成知识表示系统,采用自组织特征映射网络(SOM网络)离散连续属性值、基于差别矩阵的属性约简算法对获取的信息进行处理,提取判别规则,进而通过判别规则来完成焊点质量的分类.该方法不仅降低特征空间的维数、减少质量分类的工作量、降低了信息存储量,而且点焊质量判断准确率可以达到97.06%.

Abstract：

The new method of quality judgment about on-line aluminum alloy spot welding was studied, which was based on the rough set theory. The eight characters selected from two parameters (electrode displacement and electrode force in the weld process) constituted the knowledge representation system. The new method dealt with the obtained information by adopting the discretized continuous attribute algorithm with the self-organizing feature map net-work(SOM) and the attribute reduction algorithm based on discem-ibility matrix, picked up the distinguish rule, then completed the classification of spot welding quality by the rule. The method can not only reduce the dimensions of the feature space, the workload of quality classification and the information memory capacity, but also can make the accuracy of the spot weld quality judgment reach 97. 03%.     

钛合金微电阻点焊电极间电压质量检测技术

文中针对微点焊的特点采用电压信号监控点焊质量.焊接过程中电压通过自动数据采集系统获取.首先分析并解释了电压曲线的变化趋势,指出电压曲线的峰值就是β峰值;进而从电压曲线中提取了4个特征值用于预测熔核直径并将其作为人工神经网络的输入.预测输出的熔核直径与实测直径的误差为0.13 mm,结果表明,利用电压信号监测钛合金微电阻点焊质量是一种非常有效、经济的手段.     

钛合金微电阻点焊电极间电压质量检测技术

文中针对微点焊的特点采用电压信号监控点焊质量.焊接过程中电压通过自动数据采集系统获取.首先分析并解释了电压曲线的变化趋势,指出电压曲线的峰值就是β峰值;进而从电压曲线中提取了4个特征值用于预测熔核直径并将其作为人工神经网络的输入.预测输出的熔核直径与实测直径的误差为0.13 mm,结果表明,利用电压信号监测钛合金微电阻点焊质量是一种非常有效、经济的手段.     

电阻缝焊数值模拟研究进展

电阻缝焊过程的热影响区随着滚轮电极的旋转而不断移动,熔核彼此搭迭,形核过程处于封闭状态且无法观测,焊接参数及性能比点焊更加难以准确计算. 数值模拟作为一种功能强大的分析手段,解决了电阻缝焊领域中传统分析方法无法解决的问题,越来越受到焊接研究人员的重视. 文中综述了国内外近几年来的研究成果,对比了电阻缝焊与电阻点焊的特点,总结出电阻缝焊过程中电流场、温度场、应力场(应变场)三大领域的数值模拟方法,以及焊后焊缝形状、焊缝跟踪、无损探伤等智能控制技术,并对这些方法的原理进行了分析和探讨,提出开发多参数、多变量综合数学模型是将来电阻缝焊数值模拟技术的研究重点. 此外,指出发展与先进的在线实时监控系统及无损检测技术相适应的数值模拟技术将是电阻缝焊重要的研究方向.