一种用于焊缝跟踪的磁控电弧传感器

针对目前机械式电弧传感器普遍存在的易磨损、噪声大且稳定性差等问题,提出了将磁场控制电弧的技术应用于焊缝跟踪;设计了磁控电弧传感器,对其基本原理进行了详细阐述,并依据电磁场理论和磁控电弧规律分析了相关影响参数.对通过霍尔传感器获取的焊接电流信号采用了巴特沃思滤波器硬件滤波和小波分析的电流信号软件处理相结合的信号处理方法,对磁控摆动电弧、未加磁场电弧和机械旋转电弧三种情况下的实测电流信号进行了分析比较,应用有效区间双重去极值积分比较法提取实际焊缝坡口的偏差信息.结果表明,磁控电弧传感器用于焊缝跟踪正确可行,跟踪效果好,为目前对焊缝跟踪技术的研究提供了新的方向.     

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.     

磁控电弧传感器在细丝埋弧焊焊缝跟踪中的研究

为了实现细丝埋弧焊焊缝自动跟踪,针对目前研究较多的机械式电弧传感器存在的机械结构复杂、体积大、噪声大、磨损大等诸多问题,设计制作了一种新型的磁控电弧传感器.通过对磁控电弧机理的研究.把外加磁场对焊接电弧的控制技术和摆动电弧传感器技术有机地结合起来,并将其应用于细丝埋弧焊智能焊缝跟踪领域,建立了相关的数学模型,得到了与数学模型相匹配的实际数据,证明了磁控电弧传感器应用于焊缝跟踪的可行性,为磁控电弧扫描埋弧焊焊缝跟踪的实现提供了理论和实验依据,为电弧传感器焊缝自动跟踪的研究开创了新的方向.     

基于响应面法的埋弧焊磁控传感器参数优化

为解决磁控埋弧焊传感器焊缝跟踪信号不稳定性、成形质量差等问题,采用BBD(Box-Behnken design)设计试验方案,基于响应面法建立了的埋弧焊焊缝自动跟踪磁控传感器参数(励磁频率、励磁电流、磁极高度、焊接电流)与预测响应值(焊缝跟踪信号、熔宽)的数学模型,并检验数学模型在试验点上的拟合情况,以能够根据跟踪信号质量和焊缝成形的要求优选传感器参数. 并通过优化传感器参数来预测埋弧焊焊缝跟踪信号质量以及焊缝的熔宽,实现跟踪信号与焊缝成形的最佳组合,以提高磁控埋弧焊的焊缝跟踪精度及焊接质量.     

基于Kalman滤波的磁控旋转电弧传感器焊缝跟踪偏差预测

针对磁控摆动电弧扫描焊缝获取有用信息量少的问题,提出了一种基于Kalman滤波的磁控旋转电弧传感器焊缝跟踪偏差预测方法. 文中简述了磁控旋转电弧传感器的基本原理,对磁控旋转电弧的运动轨迹进行了仿真,利用位置传感器对电弧进行定位,采用四分圆周采样法,运用Kalman滤波原理进行滤波处理,分析了这种方法的基本原理和计算步骤,在此基础上得到空间曲线焊缝的偏差信息,并引入加权预测矫正因子对焊缝的偏差信息进行预测矫正. 结果表明,该方法用于磁控旋转电弧焊缝自动跟踪可行,提高了焊缝跟踪的精度,为预测方法用于焊缝偏差算法提供了科学依据.     

基于MP-NBFE法的磁控电弧焊缝跟踪的信号提取

针对磁控电弧焊缝跟踪信号非线性不平稳等特点,提出了一种基于匹配追踪和非参数基函数相结合的磁控电弧焊缝跟踪特征信号提取方法(MP_NBFE);在匹配追踪的每一次迭代中,首先自适应调整模板信号,使其逼近原始跟踪信号中的某一特征成分,然后用非参数基函数特征波形提取方法计算出与该模板信号最匹配的信号特征成分的最优估计;其次,依照匹配追踪的原理,用最优估计值去更新信号余量,在新的信号余量中继续寻找计算其他特征成分的最好估计.重复执行该过程,直到信号余量的能量小于预先设定的阈值.通过自行研制的磁控电弧传感器焊缝跟踪平台上的特征信号提取试验验证,结果表明,该方法提取的V形坡口扫描信号与V形坡口扫描的仿真信号变化趋势相同,可准确反映焊缝偏差信息.     

基于Kriging模型的翻边成形参数优化

基于数值模拟的参数优化是一个反复迭代的过程,往往要调用有限元模型进行反复迭代,计算周期较长。同时,在翻边成形数值模拟这样的非线性动态大变形分析中,成形优化问题应归为非线性规划问题,其目标函数和约束函数都不能显式的表达,目标函数和约束函数的导数绝大多数为严重的不连续。引用地质学中Kriging模型理论,建立工程问题中的Kriging模型,并介绍了Kriging模型的建立方法;利用对非线性函数的拟合,验证Kriging模型能很好的适应高度非线性的函数;将Kriging模型应用到翻边成形中,进行工艺参数的优化。结果表明,基于Kriging模型的优化,对翻边成形能取得满意的结果。     

基于电弧信号的焊接过程最优参数的灰关联分析

电弧焊是一个复杂的物理化学过程,焊接过程中有大量的因素影响焊缝的质量,其中,电弧信号是影响焊缝质量尤其是焊缝强度的因素之一。在利用电弧信号确定焊缝强度方面已有大量的数学模型,但这些数学方法非常复杂,很难应用于焊接这样复杂的过程。在此采用灰关联分析来分析电弧信号,结论显示,电源的脉冲电压是影响焊缝质量最重要的因素,优化的参数也可以通过该方法确定。在多个过程参数中寻找对焊缝强度影响最大的因素方面,灰关联分析是一种非常好的工具,这种方法对现实工业生产起到很好的指导作用。     

基于Kriging插值代理模型的轴流式止回阀多目标优化

基于Kriging插值代理模型,对轴流式止回阀的各项性能进行综合优化,具体的优化目标为：降低正向流阻;减小阀芯振动;提升止回性能。通过试验设计方案找到影响轴流式止回阀正向流阻的主要结构参数因素,并以其作为优化对象,通过Kriging插值法拟合主要结构参数对应的性能样本点,在保证拟合精度的情况下,使用NSGA-II遗传算法同时对3个主要结构参数进行多目标优化,得到了三目标Pareto前沿,经过权衡不同因素对性能指标的影响大小,最终得到了综合性能最优的结构参数为：阀瓣丰满度系数 α1=2.199,阀芯长度 L=386.322 mm,阀芯半径R=113.997 mm。其对应的止回阀性能为：正向出口流量Q=161.839 kg/s,正向出口流速v=3.302 35 m/s,止回阀进口压力p=97 632.228 7 Pa。相比优化之前,阀门正向流阻减小了1.2%,阀芯振动降低了0.24%,止回性能提升了2.3%。     

基于Kriging代理模型和遗传算法的注塑件翘曲优化

翘曲变形对具有配合关系的两塑件的装配有严重影响。文章针对传统优化方法提出一种高效、精准的优化方法。基于Kriging代理模型,通过实验设计,建立工艺参数与翘曲值之间近似的函数关系;应用遗传算法,对工艺参数进行全局寻优得到翘曲值最小的工艺参数组合;在优化设计的基础上,研究各工艺参数对塑件翘曲值的影响趋势。结果表明,注射时间和保压压力对其影响较大,同时Kriging模型中的相关函数参数能够反映各工艺参数对翘曲值的非线性程度。     

磁控电弧传感器对埋弧焊熔宽的影响

以磁控电弧传感器模型为基础,建立了磁控电弧传感器焊缝跟踪系统的细丝埋弧焊熔宽数学模型.利用该数学模型研究横向交变磁场下焊缝熔宽的变化规律,选取模型中的主要参数进行焊接试验,得到励磁频率和励磁电流对焊缝熔宽影响规律曲线,并将仿真模拟结果与实际焊接试验结果进行比较分析.结果表明,熔宽随励磁电流的增大而增大,随励磁频率的增大而减小;模拟结果和实际焊接试验结果基本吻合,从而验证了所建模型的正确性,为磁控传感器和细丝埋弧焊焊缝跟踪系统的设计和开发提供必要的理论指导.     

磁控摆动电弧MIG焊建模仿真系统

进行了将磁控电弧技术应用于焊缝跟踪的研究.针对磁控摆动电弧自身的特点,在建立数学模型的基础上,利用Simulink结合编写的相关M文件建立了系统的MATLAB仿真模型;通过编写相关对象回调函数设计了仿真系统对应的图形用户界面(GUI),使用户的操作形象生动,且方便灵活;最后对相关参数的影响规律进行了仿真分析.为磁控电弧传感器的设计和建立磁控摆动电弧焊缝自动跟踪系统提供理论依据.     

基于变分模态分解的磁控埋弧焊焊缝跟踪信号分析

磁控埋弧焊焊缝跟踪信号是非线性、时变的典型非平稳信号,严重影响焊接跟踪信号的提取。基于此,提出一种基于变分模态分解(VMD)的磁控细丝埋弧焊焊缝跟踪信号分析方法,并与经验模态分解(EMD)进行对比分析。仿真结果表明,变分模态分解明显优于EMD,不仅能快速有效地分解出固有模态,而且分解的模态数量少,不存在虚假模态。将此方法应用于磁控埋弧焊焊缝跟踪平台上进行实际信号分析,并进行跟踪实验验证,结果表明,该方法提取出了更加精确的跟踪特征信号,提高了系统跟踪精度,为整个跟踪系统的优化提供了一种新的解决方案。     

一种应用于薄板搭接的磁控电弧焊缝跟踪方法

薄板搭接的焊缝自动跟踪一直以来都是焊接领域的一个难点,针对其特点提出了一种应用于薄板搭接的磁控电弧焊缝跟踪方法,该方法是采用外加横向交变磁场来控制焊接电弧左右摆动扫描搭接坡口并通过检测焊接电流的变化规律来检测焊缝的偏差信号.分别采用双级二阶巴特沃思硬件滤波和小波滤波软件处理,并进行相关对比,最终选定小波阈值降噪滤波处理方法.针对薄板搭接特点和磁控电弧摆动规律,提出了一种基于中点均分面积积分单边比较法和焊枪控制法相结合的焊缝偏差控制方法.通过实际的焊缝跟踪试验表明,这种磁控电弧焊缝自动跟踪方法在薄板搭接上具有独特的优势.     

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Kriging近似模型的轿车翼子板冲压工艺优化

近似模型法是目前最有代表性的高效优化方法。因基于多项式的近似模型很难满足板料成形的高度非线性,所以基于Kriging近似模型法,以翼子板的各拉深筋单位长度上所受的拉深筋阻力及压边力为设计变量,以成形后板料的最小厚度为响应量,建立近似模型。通过自适应模拟退火算法寻优,并约束最小厚度的变化范围,提高优化效率。通过优化,成形后板料的最小厚度从0．521mm增加至0．544mm,消除了局部破裂趋势,有效地改善了翼子板的成形质量。研究表明,Kriging近似模型法对板料成形有较高的精度。     

基于实际熔敷形状的旋转电弧传感器数学模型

旋转电弧传感器数学模型是提高焊接质量、旋转电弧信号处理和焊缝偏差提取的理论基础, 焊接熔敷金属堆积形状是决定旋转电弧长度主要因素之一,影响其数学模型精确度. 采用双线结构光传感系统对焊接收弧阶段焊缝进行三维重建获得焊接熔池熔敷形状,运用单纯形法最优化电弧长度,在此基础上建立了旋转电弧传感器数学模型及仿真模型. 结果表明,该数学模型相对于假设的三角锥熔敷形状数学模型,消除了焊接过程工件变形引起的电流信号误差,减小了焊缝转角和焊缝偏差检测误差,提高了旋转电弧传感器数学模型精度.     

旋转电弧双丝串列焊焊缝跟踪

从时域波形、统计特征、自相关特性以及互相关特性等方面分析了旋转电弧双丝串列焊焊接电流的变化规律.结果声明,当空载电流增大时,前置焊丝上的焊接电流成正弦波动,并具有明显的自相关特性,表明空载电流的增大有助于提高电弧传感的灵敏度,但同时前后焊丝上的焊接电流互相关系数变大,说明二者相互影响增加.当空载电压增大时,电弧的挺度增加,前置焊丝上的焊接电流正弦波动变小,电弧传感的灵敏度变差.设计了软阈值小波滤波算法和分段参数自调整模糊控制算法,实现了双丝串列焊水平弯曲角焊缝跟踪,焊接速度达到90 cm/min.