基于nRF24L01的焊接电弧电信号实时无线监控系统

为了实现焊接现场的远程实时监控,研究焊接过程中电弧电信号对焊接质量的影响,提出了一种以射频芯片nRF24L01为收发端,DSP为运算控制核心的焊接电弧电信号实时无线监控系统,分别介绍了系统接口电路的设计以及数据采集、无线传输的软件实现。采用P-GMAW的焊接方式进行试验,试验结果表明系统稳定可靠,可实现对焊接过程的实时监控。     

基于PIC16F883单片机的弧焊过程电弧参数监测系统

研发了一套应用于弧焊过程的电弧参数监测系统。该系统选用霍尔电压传感器和霍尔电流传感器分别采集电弧电压和焊接电流;设计电弧电压和焊接电流的信号调理电路以及以单片机(PIC16F883)为核心的数据采集电路;经串行发送串口RS-232向上位机发送数据。此外,为了避免TIG焊机引弧时高频高压对数据采集电路的影响,通过接触器触点的通断实现物理隔离,进而保护电弧参数监测系统。试验表明,系统的实时性较好,抗干扰能力强,可满足实际焊接生产中长时间、不间断地实时采集与监测焊接电弧参数的需要。     

基于高速摄像的焊接复合电弧与电信号同步采集分析系统

为了满足焊接过程中对复合电弧图像及多路电信号研究的需要,以计算机技术、Lab VIEW开发环境为基础,开发出电弧图像与焊接电信号同步采集与分析系统。系统硬件包括高速摄像机、同步控制器、电信号采集电路、激光背光源、运动控制平台、工控机等,系统软件包括同步采集模块、回放模块和数据分析模块等。实验结果表明,系统能够实现复合电弧的电弧图像与多路电信号的同步采集、回放以及焊接特征参数的统计与分析,可以作为深入研究复合焊和各种电弧焊的有效测试平台。     

一种新型传感器在CO_2焊数据采集中的应用

笔者研制了一种新型实时采集焊接过程中电信号的焊接电弧传感器,并详细介绍了其信号调理电路的工作原理。以图形化语言的LabVIEW软件为平台,设计了焊接电流、电弧电压信号的采集及分析系统。试验证明,所设计的传感器抗干扰能力强,采集的电流、电压信号线性度好,精确度高。     

基于LabVIEW的焊接过程多信息分析平台

基于焊接多信息同步采集系统,采用LabVIEW图形化语言,以熔化极气保焊的焊接电流、电弧电压、电弧光谱为信号源,构建了包括电信号参数设置、电信号数据分析模块、光信号参数设置与自动选择、光信号数据分析的焊接过程多信息分析平台。可实时显示焊接电流波形、电弧电压波形、电弧辐射光谱等;系统还通过数据分析处理得到U-I相图、焊接电流和电弧电压概率密度、短路时间频次图、电弧辐射光强与波长对应图、计算焊接温度的玻尔兹曼图等,通过上述信息分析,检测电弧状态和信息,可用于焊接过程诊断和焊接电弧物理研究等。     

基于Lab VIEW的熔化极等离子弧焊接电弧电信号分析

在熔化极等离子弧焊接(plasma-MIG)试验系统基础上,设计电流、电压信号采集系统,对其电弧电特性信号进行采集,用虚拟仪器软件LabVIEW对其进行处理,得到U-t,I-t,U-I相图.比较了熔化极等离子弧焊与常规熔化极气体保护焊电弧电信号的不同,前者电流、电压波动很小,后者波动很大;研究了熔化极等离子弧焊接方法中MIG电流增大对电弧电信号的影响,并对熔化极等离子弧焊接的不稳定电弧电信号进行了分析,发现内弧对外弧的影响有一定规律性.     

管道电弧声发射特征采集系统设计

鉴于焊接电弧声信号中蕴涵着丰富的焊接状态信息,是焊接质量监控重要的源信号,而管道结构特征为电弧声发射信号在管内低噪声传播创造了条件。设计了管道电弧声发射采集硬件系统,主要由传感器、信号适配电路、数据采集卡和一体化工作站组成。采用图形化虚拟仪器编程语言LabVIEW,通过封装功能模块及调用硬件驱动的动态链接程序,设计了一套采用中断触发方式进行高速数据采集的电弧声发射软件系统。结果表明,该系统不仅能实现对电弧电压、焊接电流和电弧声发射信号的高速实时同步采集,并可将采集结果图形化显示,很好地解决了实时图形绘制难的问题,为进一步研究管道TIG焊接电弧声发射机理创造条件。     

铝合金VPPA-MIG复合焊接电信号分析

为分析铝合金VPPA-MIG复合焊接过程中的电信号,在铝合金7A52复合焊接试验过程中,利用VPPA-MIG复合焊接电信号检测系统分别检测VPPA电弧与MIG电弧电信号,将检测到的电信号经小波降噪处理后进行功率谱分析。通过15组试验的电信号功率谱分析发现MIG电弧电信号中总有0 Hz直流分量存在,而且其功率占整个信号功率比例(功率占比)较大。当VPPA电弧正反极性变化频率恒为100 Hz时,MIG电流越大,MIG电弧电信号的主要高频成分及其谐波分量也越大;焊接速度变化会影响MIG电弧电信号的主要高频成分及其谐波分量的功率占比,而VPPA电流变化不会对MIG电弧电信号的主要高频成分产生影响。VPPA电弧电信号的主要频率成分总包含0 Hz直流分量和100 Hz及其各次谐波分量,且不受自身电弧电流、MIG电弧电流以及焊接速度的影响。     

弧焊过程监测嵌入式分析系统

以焊接过程中的焊接电流、电弧电压为信号源,设计了基于STM32的多通道高精度数据采集系统,通过以太网总线实现了局域网内焊接过程信息的实时监测和数据传输;设计了一套焊接过程信息数据分析软件,用于研究焊接过程电信号表现形式与焊接质量的关系,进而实现焊接质量的定量评价,为当前自动化与机器人焊接的信息化提供了一种定量分析工具。     

基于LabVIEW的VPPA焊接信号采集分析系统

在实验室原有的变极性等离子焊接试验系统上,利用虚拟仪器软件LabVIEW设计了焊接电信号采集与分析系统,包括电流电压信号采集、滤波、概率统计以及频谱分析等焊接电特性参数采集与分析模块。通过焊接试验,对具有高低频调制脉冲功能的变极性等离子焊接系统进行信号检测与分析,比较分析了不同高低频时电弧电流波形以及频谱的不同。实验结果表明,该数据采集分析系统工作稳定,数据完整可靠,具有主要的信号分析功能。     

基于LabVIEW的焊接过程分析系统软件设计

介绍了LabVIEW开发环境下弧焊电参数测试分析系统的程序设计方法。采用LabVIEW的图形化设计语言,以CO2气体保护焊的焊接电流和电弧电压为研究对象,设计了包括参数设置模块、数据采集模块和数据分析模块的虚拟测试分析系统。可实时显示焊接电流波形图和电弧电压波形图,通过数据处理可得到U-I相图、电压和电流频谱图以及直方图,系统具有在线可视化采集和离线多功能分析处理的功能,为焊接过程的稳定性判断提供了测试分析的方法。     

TIG焊电弧参数数据采集器防护设计

为了避免TIG焊机引弧时高频高压对数据采集器的损害,通过在焊接电路中接入霍尔电流传感器、电磁继电器和瞬变电压抑制二极管(TVS)等硬件,设计了系统保护电路.根据焊机引弧情况控制电路的通断:当焊机高频高压引弧时,继电器自动断开电弧电压与采集器的连接;焊接正常工作,没有高频高压时,焊机电弧电压与采集器自动连接.该系统能够使...     

双脉冲MIG焊电信号采集系统及特征分析

电信号采集系统是焊接设备的主要组成部分,采集的电信号可用于焊接过程及焊接效果的分析。根据小波包消噪原理,通过设计电信号采集电路、选取合适的采集卡模块搭建了焊接电信号采集系统装置,并开展了铝合金双脉冲MIG焊接试验,通过设定强、弱脉冲电流及对应的时间参数,依次采集到焊接过程汇总平稳过渡、送丝过快、大滴过渡及断弧等几种典型电信号波形图,并获得相应的焊缝外观形貌。结果表明,通过对采集到的电信号进行小波滤波处理并结合焊缝质量的优劣分析可知,可通过改变焊接电流波形参数来获得成形优良的焊缝,从而验证了焊接电信号的采集对焊接过程的重要性。     

旋转电弧窄间隙焊接系统的单片机控制研究

根据旋转电弧窄间隙焊接系统的功能要求,提出了旋转电弧窄间隙焊接系统单片机控制设计方案,设计了以PIC16F877A单片机为控制核心的主控电路、电机转速检测与显示电路以及引弧控制电路,实现了焊接功能参数预设调节、焊接过程控制、引弧控制以及电机转速的实时检测与数字化显示。另外,对控制系统进行了仿真调试和焊接试验,试验结果表明:该控制系统设计合理,硬件电路简单可靠,系统软件运行稳定高效,达到了设计要求。     

激光-MIG电弧的复合作用及对熔滴过渡的影响

试验研究激光与MIG电弧的相互影响与相互作用,以及激光的加入对MIG电弧形态与熔滴过渡形式的影响.搭建了YAG激光-脉冲MIG电弧复合焊接试验系统,进行了焊接试验并同步采集了焊接过程中的电信号和高速摄像图片信号.通过分析电信号和高速摄像图片可以发现,对于一脉一滴的焊接过程,加入激光后熔滴过渡形式由一脉一滴变为两脉一滴过...     

交直流双丝埋弧焊电弧干扰分析及控制策略

在交直流双丝埋弧焊系统中,由于两个电弧之间的干扰严重,使焊接过程不稳定,通过对两电弧之间的电磁力的分析,发现焊接电流是影响焊接过程稳定的主要因素,电弧电磁力与两电弧电流绝对值的乘积成正比,根据分析提出了一种相应的控制策略,借助于电弧电压检测和脉冲协调控制技术,可以控制脉冲电流的基值与峰值输出,最终减小电弧之间的电磁力,同时利用电子学、自动控制理论及单片机技术设计并制造用于埋弧焊系统的"交直流双丝脉冲电流控制器",在验证性试验过程中采用光电信号测试分析系统实现对焊接电流、电弧电压波形等电信号的采集.结果表明,该设备功能正常可靠.     

基于旋转电弧填丝TIG焊焊缝跟踪信号处理研究

设计了旋转电弧TIG焊接焊缝跟踪系统,将旋转电弧传感器应用于TIG焊接,利用旋转电弧扫描焊缝,通过采集、处理焊接电压的变化实现焊缝的跟踪。对实际焊接电压信号进行了分析,提出了数字滤波器和小波滤波器相结合的方法,建立了旋转电弧TIG焊接电弧高度与电压的模型。试验结果表明,设计的滤波算法实用性好,可靠性高,能有效地识别旋转电弧填丝TIG焊接高度的变化,为焊缝跟踪打下基础。     

高压水下湿法焊接系统设计与信号采集分析

设计了一种具有信号同步采集功能的高压水下湿法焊接系统。该系统由焊接系统、信号同步采集系统、伺服驱动系统和空气加压系统构成,可精准记录引弧到稳弧过程中的光、电、声信号以及焊接气泡状态信息。同时分别进行了0.3、20 m水深条件下的湿法焊接对比试验,综合分析水压条件对水下电弧的影响。结果表明,水压越大,电信号及焊接气泡稳定性越差,焊缝成型质量下降,但电弧粒子成分并未随水压的升高发生改变。     

用于焊接参数测试与分析的软件

在多年研究焊接电弧和电焊机的基础上,针对焊接研究中一些具体工作设计了专门的应用软件,配合相应的硬件设施可以进行电弧的多种测试：针对电弧电信号波形进行多种分析;结合同步高速摄像实现电弧图像和波形的同步再现。此外,还能对电焊机各种检测项目进行整套测试。这些软件有机地组合在一起,形成了焊接测试系统软件,为焊接研究工作提供了便利。     

旁路耦合电弧高速焊接工艺

为了实现传热、传质的解耦,提出了旁路耦合电弧焊接工艺(Arcing-wire PAW).介绍了旁路耦合电弧焊接工艺的原理和系统组成,利用数据采集系统和高速摄像机对电信号和熔滴过渡进行同步采集,结合电信号变化和熔滴过渡行为分析不同焊接参数对熔滴过渡的影响.结果表明,送丝速度和MIG电流的变化改变了焊丝熔化的平衡位置,使得熔滴的过渡状态和频率发生了变化,焊丝垂直高度的变化使得焊丝充分利用熔池的热量实现稳定快速过渡.由于传热和传质可以分开控制且电弧形态在焊接方向被拉长,保证了高速焊接时焊接过程的稳定性.