不等厚板激光拼焊生产线中的机器人设计

主要介绍了不等厚板激光切割拼焊生产线中用来搬运板材的机器人的设计方案及控制方法。     

基于预偏移的激光拼焊板焊缝优化补偿方法

激光拼焊板成形时,由于两侧母材性能不同会产生焊缝移动现象,造成实际焊缝与设计焊缝位置不符。利用增量有限元解算工具,针对激光拼焊板的拉深成形过程,提出一种基于预偏移的激光拼焊板焊缝补偿方法。建立激光拼焊板成形有限元分析网格模型,通过对比成形前后设计焊缝和实际焊缝之间的差异,推导拼焊板焊缝偏差评价模型。以毛坯焊缝节点的位移预偏移量作为设计变量,以成形后的焊缝位置与设计焊缝位置的偏差最小作为优化目标,建立优化设计的数学模型。利用坯料网格的变形实现焊缝的预偏移,自定义外部优化程序实现预偏移策略。通过有限元迭代求解,补偿拼焊板成形过程中的焊缝移动,使成形后的焊缝位置与设计焊缝位置保持一致,对所提方法的有效性进行实例验证。     

基于结构光视觉的激光拼焊焊缝质量检测方法研究

焊缝质量自动检测是实现焊接自动化的关键技术。文中在分析结构光视觉检测原理的基础上,建立了基于结构光视觉的激光拼焊焊缝质量检测系统并对检测系统的图像处理方法进行了研究。对原始图像进行了开窗处理和中值滤波,并使用迭代阈值法获得了结构光光纹。提出了一种简化的模板获得了光纹的边界点并使用几何中心法提取了光纹中心线。使用平均斜率法识别出光纹中心线的特征点。分析了激光拼焊焊缝截面轮廓的特点并建立了截面轮廓几何参数计算方法。实验结果表明该检测系统可以完成焊缝截面轮廓相关参数的计算。     

基于结构光视觉的激光拼焊焊缝质量检测方法研究

在基于结构光视觉的激光拼焊焊缝表面质量检测系统中,需要准确获得焊缝结构光条纹中心线和特征点的位置.由于焊接过程中的各种噪声干扰,使得焊缝图像复杂多变,因此选择合理高效的图像处理算法是非常重要的.针对这一问题,对结构光视觉焊缝质量检测系统图像处理方法进行了深入研究.在图像预处理中,首先通过开窗处理来获得兴趣区域,采用中值滤波去除图像噪声.在结构光条纹中心线提取过程中,提出了一种新的模板法获得了条纹的边界并用几何中心法提取了条纹中心线;最后,使用斜率分析法提取了特征点.试验表明,该方法具有较高的特征点检测可靠性,并且运算速度快、抗干扰能力强,具有较高实用价值.     

不等厚板激光拼焊在线碾压机构碾压轮结构参数优化设计

碾压技术是解决不等厚板激光拼焊间隙问题的有效方法,碾压轮是碾压机构的核心构件,其结构参数直接影响碾压效果。通过对碾压过程的仿真分析,确定了碾压轮结构参数与宽展及碾压力的关系。利用仿真试验的结果数据,通过学习和训练,建立了碾压机构的RBF神经网络模型,基于该模型获取了10 000组试验数据。在大数据的基础上,以碾压力小、宽展量大为优化目标,完成了碾压轮结构参数优化。基于优化结果设计了碾压机构,并对碾压效果和碾压后的焊接效果进行了验证。     

基于结构光视觉的激光拼焊焊缝背面质量检测方法研究

在激光拼焊中,背面焊缝成形质量直接影响焊件的机械性能.文中在分析结构光视觉检测原理的基础上,建立了基于结构光视觉传感的焊后焊缝背面质量检测系统并对焊缝背面质量检测系统图像处理方法进行了深入研究.在图像处理过程中,首先通过开窗处理来获得兴趣区域,采用中值滤波去除图像噪声;其次使用迭代自动阈值法分割出结构光;在结构光条纹中心线提取过程中,提出了一种新的模板法获得了条纹的边界并用几何中心法提取了条纹中心线;然后,将斜率分析法引入到条纹中心线特征点检测中并获得了中心线上的一系列特征点.最后通过背面焊缝的图像序列,计算获得了背面焊缝不同位置处的几何参数及缺陷值.试验表明,该焊缝背面质量检测系统图像处理方法可靠性高、运算速度快、抗干扰能力强,具有较高实用价值.     

长焊缝激光拼焊焊缝碾压预成型技术研究

为降低长焊缝激光拼焊对板材边缘直线度的要求,提出了焊缝碾压预成形技术,其通过利用碾压轮碾压板材边缘使其发生属性变形来消除焊缝间隙,并且能够实现碾压量随间隙量大小而实时调整以保证板材碾压变形后的延展量正好填补两板间的间隙量.介绍了其机构原理及控制原理:通过实验测量与数学拟合的方法建立了碾压过程的数学模型.碾压和焊接实验表明长焊缝激光拼焊焊缝碾压预成形技术能方便消除焊前两板间间隙,大大降低激光焊接对板材边缘直线度的要求,保证焊接质量和提高焊接速度.     

不等厚激光拼焊板咬边缺陷研究

不等厚激光拼焊板广泛应用于汽车车身制造,实现了按照强度需求合理分配钢板厚度,在不降低强度和安全性的前提下实现了汽车的轻量化和节能减排。咬边缺陷是不等厚激光拼焊板的常见缺陷之一,严重影响其冲压时的抗拉强度。基于激光拼焊的工艺特点,对咬边缺陷的成因和解决办法进行了研究,确定了偏移量、线能量、错配及精剪误差与咬边的关系,并对薄板发生咬边的最小熔宽进行了实验研究。该研究结果可为优化激光拼焊工艺参数提供理论支持。     

厚板窄间隙埋弧焊焊缝阶梯形断口形成机理研究

为提高2.25Cr-1Mo-0.25V耐热钢埋弧焊接头的韧性,采用冲击试验和三点弯曲试验找到接头韧性的薄弱环节,并通过进一步的微观分析,试图揭示接头韧性的弱化机理。冲击试验显示,焊缝的韧性低于母材和热影响区,因此利用三点弯曲试验,对裂纹在焊缝中的扩展过程进行更深入的研究。在三点弯曲试验时观察到焊缝中出现阶梯形断口。通过扫描电镜观察到断口表面呈现出韧窝和准解理共存的混合形貌。金相观察发现,阶梯形断口出现在焊缝的柱晶区,其方向与柱晶生长方向平行或垂直。利用苦味酸腐蚀试样,观察到阶梯形断口与结晶方向平行的部分是沿原奥氏体晶界开裂,电子背散射衍射(Electron backscattered diffraction, EBSD)试验结果也证明了这一点,而垂直于结晶方向的部分是沿层状线开裂。因此,原奥氏体晶界和层状线是焊缝中需要特别关注的部位。通过调整焊丝成分和工艺参数,减少了焊缝中的层状线,焊缝韧性明显提高。     

焊缝形式对拼焊板性能影响的研究

研究焊缝形式对拼焊板的性能和成形性的影响,利用ABAQUS有限元软件仿真和进行单向拉伸试验对激光拼焊板强度、综合延伸率进行分析、验证,对拼焊板基板板材、焊缝及其焊缝热影响区进行金相学和硬度研究,运用Dynaform有限元软件对其冲压成形极限进行仿真并进行冲压试验来验证焊缝对拼焊板成形性的影响.试验结果表明,对于同质同厚...     

焊缝装配间隙对焊缝质量影响的工艺研究

文章针对城轨车辆生产过程中铝合金型材焊前装配间隙问题,采用熔化极惰性气体保护焊进行工艺验证试验,获取铝合金型材熔化极惰性气体保护焊对焊缝母材装配间隙的工艺要求。     

基于焊缝碾压预成型的长焊缝激光拼焊系统设计

提出基于焊缝碾压预成型的长焊缝激光拼焊系统,其通过焊前对较厚板材边缘进行碾压使材料向焊缝方向塑性变形来填补焊缝间隙,极大地降低了长焊缝激光拼焊对板材直线度的要求。系统结构简便,成本较低,可有效提高焊接速度和焊接质量。介绍了系统组成结构、工作原理及控制方法。焊接结果表明,对于焊前间隙0.5mm板材的焊接,系统能大大提高焊接速度并保证焊接质量。     

焊缝图像处理技术在激光拼焊中的应用

基于拼板激光焊接工程中的视觉跟踪系统,应用相关图像处理技术,建立了一种焊缝跟踪的图像处理流程模型,并通过实验验证了该模型的正确性.     

基于局部阈值的激光拼焊焊缝条纹中心线快速检测方法研究

基于视觉的激光拼焊焊缝表面质量在线实时检测系统中,结构光条纹中心线能否快速、准确提取是影响检测系统性能的关键因素之一。传统的高斯拟合法和Hessian矩阵法虽然具有较高的亚像素提取精度,但其计算量非常大,无法满足实时性的要求。文中在分析激光拼焊焊缝质量检测系统中结构光条纹图像特点的基础上,将传统的几何中心法引入到结构光条纹中心线提取中,提出了一种精度介于像素级到亚像素级之间的局部阈值几何中心法。实验表明:该算法具有较高的精度和较强的抗干扰能力,实现了视觉检测系统中结构光条纹中心线的快速提取,为激光拼焊焊缝质量视觉检测系统在线实时检测奠定了基础。     

拼焊板焊缝力学性能实验研究

介绍了一种测量拼焊板焊缝性能的试验方法。对拼焊板进行了单向拉伸实验,并基于等应变假设,结合焊缝平行于拉伸方向的差厚拼焊板的单向拉伸试验数据,计算了焊缝的力学性能参数,分析了所得焊缝力学性能对试样尺寸和焊缝几何尺寸测量精度的敏感程度,最后通过模拟和试验结果的对比,验证了该方法的实用性。     

Al-Si涂层22MnB5钢激光拼焊焊缝性能研究

利用激光填丝焊技术对Al-Si涂层22MnB5热成型钢进行拼焊,并对焊缝性能进行研究。采用金相显微镜观察焊缝微观形貌,结果表明,焊缝未出现裂纹、气孔等焊接缺陷,组织为马氏体;通过杯突试验对焊缝进行检测,发现开裂方向均与焊缝方向垂直;通过拉伸试验发现断裂位置均在母材区域;通过维氏硬度计检测发现母材及焊缝硬度差异在±50 HV以内。上述试验结果表明,该焊接工艺获得的焊缝性能满足汽车行业的要求。     

压边力对圆弧焊缝拼焊板成形性能影响研究

成形性能下降是汽车轻量化过程中遇到的重要问题之一。针对固定圆弧半径R=180mm差厚拼焊板,利用Dynaform数值模拟仿真技术,对横向圆弧焊缝拼焊板在压边力情况下的成形性能进行了研究。分析了压边力在随位置变化情况下,圆弧焊缝拼焊板的成形能力。研究发现在圆弧焊缝拼焊板的冲压成形过程中,在薄侧加载大的压边力有利于拼焊板成形及抑制薄厚板的起皱现象。在拼焊板成形分析中,无论薄侧压边力固定还是厚侧压边力固定,圆弧焊缝拼焊板的焊缝移动都随着薄侧压边力的增大而得到控制,但进一步增大薄侧压边力,焊缝移动量反而增大。在压边力控制焊缝移动提高拼焊板成形方面,不是单纯的增大薄侧压边力就会提高拼焊板的成形质量,薄厚两侧的压边力必须适当才能有效控制焊缝的移动量,进而提高拼焊板的成形质量。在圆弧焊缝拼焊板成形过程中,由于圆弧焊缝的存在,拼焊板在薄厚两侧压边力为140/150k N的情况下成形性较好。拼焊板的成形质量不仅与薄厚两侧施加压边力的大小有关还与薄厚两侧的面积有关。     

焊缝影响拼焊板成形性的母材匹配研究

运用数值模拟的方法并结合胀形试验分别研究了同质差厚拼焊板在不同板厚比以及异质等厚拼焊板在不同强度比情况下,焊缝参数对拼焊板成形能力的影响规律,确定了焊缝对拼焊板成形能力产生主要影响的板厚比及强度比范围。结果表明:焊缝对拼焊板成形能力的影响是具有一定母材匹配范围的。当板厚比或强度比小于1.3时,焊缝是影响拼焊板成形能力的主要因素,应从改善焊缝性能方面着手提高拼焊板成形能力;当板厚比或强度比达到或大于1.3时,母材差异程度是影响拼焊板成形能力的主要因素,应从合理搭配母材以及优化成形工艺方面着手设计拼焊板。     

一种快速获取激光拼焊焊缝错配的新算法

本文讨论了基于视觉和结构光的焊缝形貌视觉检测系统的组成原理,针对拼板激光焊接工程中对焊缝检测的实时性要求高的特点,创新性地提出了一种快速获得焊缝错配缺陷的算法,主要步骤为:首先基于有关标准的检测指标阈值的设定,再次,针对在线提取到的图像进行预处理,主要是加窗和中值滤波;最后为Radon变换与错配检测.该算法能减少计算任务,从而快速获得错配检测指标.实验给出了不等厚板拼焊时的线性错配的数值和分布,同时验证了该算法的有效性.