焊缝偏差和熔深识别及其集成智能控制系统

介绍一种焊缝跟踪和熔透控制的集成智能控制系统。该系统从同一传感器中获取焊缝偏差和熔深信息，实现了焊缝跟踪和熔透的同时控制。主要介绍控制系统的构成、信息识别方法、神经模糊控制器设计及其在实际中的应用结果。     

电弧传感器和超声波传感器信息融合在焊接中的应用

利用超声波熔深测量传感器和电弧焊缝跟踪传感器联合控制焊缝跟踪精度和焊接质量。电弧传感器获取焊缝偏差信息,超声波传感器获取焊缝熔深信息,将超声波获取的焊缝熔深信息转换为焊缝偏差信息后,采用最优加权与递推最小二乘法相结合的融合算法对两种传感器得到的焊缝偏差信息进行融合处理,能有效提高焊缝跟踪精度。融合处理后的焊缝偏差信息和焊缝熔深信息输入到三输入两输出模式的模糊控制器,实现了焊接质量的在线检测,提高了焊缝跟踪精度。     

基于神经网络模型的CMT脉冲焊接焊缝几何形状预测

为了研究冷金属过渡(CMT)脉冲焊接过程中工艺参数对熔透、焊缝熔宽和焊缝余高的影响,提出了一种用于预测焊缝几何形状(焊缝高度和宽度)和熔透状态(深度和面积)的反向传播神经网络模型。该模型以峰值焊接电流,焊接速度和热量输入作为输入参数,且以焊缝高度和宽度、熔深和稀释面积作为输出参数,并给出了设计框架。结果表明,神经网络与训练数据有很好的一致性,可以有效地用于焊缝和熔透几何参数的预估。预测值与实验值之间的误差百分比较小,验证了提出模型的有效性。     

GTAW熔深神经网络—模糊控制技术的研究

提出一种神经网络－模糊控制技术, 并用于钨极气体保护电弧焊（ＧＴＡＷ） 的熔深控制过程。重点论述熔深神经网络建模法。试验结果表明： 所设计的熔深智能控制系统具有良好的控制特性, 熔深控制精度得到了显著提高。     

模糊逻辑用于弧焊过程的控制

介绍了模糊逻辑的理论发展和软硬件开发水平,分析了焊接电源,焊缝 跟踪和焊质量的模糊控制技术,探讨了模糊逻辑在弧焊过程控制的应用途径。     

焊缝跟踪模糊控制器的研究

介绍了一种新型的焊缝跟踪模糊控制器。该控制器彩了自调整模糊控制理论,在焊缝跟踪中可以通过调整修正因子来改变模糊控制规划,以满足焊缝跟踪过程的需要。埋弧焊焊缝跟踪实验表明,该控制器具有良好的动态性能和控制精度,完全能够满足实际焊接工程的需要。     

基于模糊推理的CO2焊自动跟踪系统研究

根据ＣＯ２焊试验结果，利用模糊集合理论及建立在该理论基础上的模糊控制技术，详细介绍了ＣＯ２焊焊缝自动跟踪系统模糊控制器的设计、模糊变量的选择及模糊量和模糊判决的过程，利用实际的调整量Ｄ与电流差值ΔＩｆ的关系，即可实现ＣＯ２焊焊缝的自动跟踪控制。     

基于BP神经网络的镁合金焊缝成形预测

为了研究镁合金的焊缝成形效果,搭建了焊接试验平台和数据采集系统,通过试验采集焊缝的数据样本,作为BP神经网络的学习训练和预测样本。建立了基于BP神经网络的镁合金焊缝成形预测模型,利用神经网络的映射能力和分析能力,采用焊接过程的焊接电流、焊接电压、焊接速度、焊丝干伸长作为预测输入,把焊缝成形中的焊缝熔深、熔宽、余高作为信息输出对神经网络进行训练,从而建立基于BP神经网络的焊接参数和焊缝成形的映射模型,通过BP神经网络的预测试验,预测值与实际值的误差能够控制在5%以内,可以满足设计要求。     

基于视觉传感的焊缝跟踪控制系统

研究一种智能型焊缝跟踪控制系统,采用视觉传感器ＣＣＤ检测弧焊区,并通过图像处理准确识别焊缝位置,同时设计一个参数自调整模糊控制器对焊枪运动进行控制,有效地提高了焊缝跟踪精度。     

熔池目标特性的伪色温测量方法

基于比色测温原理，提出以“伪色温”数值分布描述熔池区域红外辐射的方法，通过模拟和弧焊实验，发现了与接缝位置，熔宽和背面熔透状态相关的特征值分布区间，该方法对于弧焊过程中焊缝的自动跟踪和焊缝成形参数控制具有重要的应用前景。     

Fuzzy neural networks for control of penetration depth during GTAW

0　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｗｅｌｄｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌａｒｅｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃｓｏｆｗｅｌｄｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｈｏｗｔｈｅｙｃａｎｂｅｂｅｓｔｕｔｉｌｉｚｅｄ.Ｔｈｅｓａｔｉｓｆｉｅｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｗｅｌｄｐｒｏｃｅｓｓｉｓｎｏｔｅａｓｉｌｙａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄ,ｌａｒｇｅｌｙｄｕｅｔｏｔｈｅｉｎａｄｅｑｕａｃｉｅｓｏｆｔｈｅａｖａｉｌａｂｌｅｐｒｏｃｅｓｓｍｏｄｅｌｓ.Ｔｈｅａｒｃｗｅｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｔ…     

基于高斯基模糊神经网络的移动焊接机器人焊缝实时跟踪

对所研制的焊接移动机器人建立了运动学模型并设计了基于高斯基模糊神经网络的焊缝跟踪控制器.采用Denavit-Hartenberg(D-H)齐次坐标变换法分析了机器人本体和滑块对焊炬点位姿的运动学行为,建立了较为完整地运动学模型.在此基础上.提出了采用高斯基模糊神经网络实现焊缝实时跟踪的方法.采用高斯函数作为隶属函数,以滑块位置和小车方位角作为输入,焊炬的转向调整角作为输出,利用神经网络的自学习和自适应能力,实现模糊隶属函数和控制规则的在线修改.焊缝跟踪试验验证了所设计控制器的有效性,其跟踪精度可始终控制在±0.5 mm以内,满足实际焊接工程的需要.     

轮式机器人折线焊缝跟踪协调控制方法

研究了以旋转电弧作为传感器,采用轮式移动机器人对折线焊缝进行跟踪的协调控制方法.设计了自适应模糊控制器对十字滑块和车轮进行协调控制,通过控制机器人移动对焊缝进行粗略跟踪,同时调整十字滑块带动焊枪对焊缝进行精确跟踪.为了使机器人的移动方向与焊缝走向一致,采用Sugeno型模糊逻辑系统作为滤波器对机器人本体的方位角偏差进行滤波处理,使机器人本体在跟踪焊缝的直线段时做直线运动,在跟踪焊缝的曲线段时做转弯运动.结果表明,该算法能够成功应用于最大为60°的折线焊缝和Z形焊缝的自动跟踪焊接.     

The integrated intelligent system for welding seam error and penetration depth identification

A integrated intelligent system for seam tracking and penetration control is given. The system received information of welding seam error and penetration depth from only one sensor, then, it realized seam tracking and penetration control simultaneously. This paper introduces constitution of the system, methods of information recognition, design of the neuralfuzzy controller and results practically.     

旋转电弧传感器焊枪偏差信息识别方法

焊枪偏差信息识别是实现焊缝跟踪的必要条件,考虑到焊接电流信号易受外界噪声的干扰,采用软阈值小波滤波方法对旋转电弧传感器采集到的电流信号进行滤波处理,使电流波形得到了明显的改善,提高了电流信号的信噪比.为了更加准确地得到焊枪偏离焊缝的信息,提出了模糊聚类和神经网络焊枪偏差识别算法,并且分别采用左右积分法、特征谐波法、模糊聚类法和神经网络法进行焊枪偏差识别,最后对四种识别方法检测到的偏差进行融合,获得焊枪偏离焊缝的信息.结果表明,该方法可以提高偏差识别的精确度和可靠性.     

An optical sensing system for seam tracking and weld pool control in gas metal arc welding of steel pipe

A visual sensing system was developed for automatic gas metal arc welding (GMAW) of the root pass of steel pipe. The system consisted of a vision sensor that consisted of a charge-coupled device (CCD) camera and lenses, a frame grabber, image processing algorithms, and a computer controller. A specially designed five-axis manipulator was used to position the welding torch and to provide the vision sensor with automatic access to view the welding position. During the root pass welding, an image of the weld pool and its vicinity was captured using the camera without interference of the intensive arc light by viewing at the instance of a short-circuit of the welding power. The captured image was then processed to recognize the weld pool shape. For seam tracking, the manipulator was used to adjust the torch position based upon the pool image to the groove center. The measured gap size was used to determine the appropriate welding conditions to obtain sound penetration. The welding speed was chosen using fuzzy logic with the knowledge of a skilled welder and measured gap. The automatic welding equipment demonstrated that both welding conditions and torch position could be appropriately controlled to obtain a sound weldment and a good seam tracking capability.     

Real-time seam tracking control technology during welding robot GTAW process based on passive vision sensor

This paper presents a technology about real-time seam tracking, which is necessary to overcome the deficiencies of the teaching-playback welding robots in seam tracking control during gas tungsten arc welding (GTAW) process. A set of vision sensor system has been designed for the welding robot, which can acquire clear and steady welding images. By analyzing the features of welding images, a new improved Canny algorithm has been proposed to detect the edges of seam and pool, and extract the characteristic parameters of welding images. Based on the analysis of the characteristic of the real-time seam tracking, a segmented self-adaptive PID controller is introduced to the system, and some experiments have been done to testify whether the accuracy of the technology can meet the requirements of quality control of seam forming.     

侧向风场作用下横向焊接旋转电弧传感及焊缝跟踪

文中利用侧向风场的吹袭作用来抑制横焊熔池的下淌,研究了在侧向风场作用下焊缝成形质量和旋转电弧的传感特性. 提出了一种基于平面拟合的焊枪偏差和电极高度检测算法,实现了同一电流信号下焊枪偏差和电极高度的同时检测. 结果表明,适当控制侧风流量有助于抑制熔池下淌、改善焊缝成形. 但是随着风速的增加,焊接电弧的熄弧率升高、电弧传感的准确性降低. 针对焊接电流的噪声干扰,还设计了软阈值小波滤波算法,并开发了相应的模糊控制算法对焊枪偏差和电极高度进行调节,初步实现了横焊焊缝的成形控制和跟踪.     

移动机器人波纹板折线角焊缝跟踪控制

在对集装箱波纹板形式的焊缝进行焊接时,不仅要控制焊枪跟踪焊缝移动,同时还要保证焊枪相对于焊接面的倾角.设计了一种移动焊接机器人,该机器人以轮式移动小车作为平台,配以可以伸缩和转动的执行机构控制焊枪运动.采用旋转电弧作为传感器对焊枪偏差和倾角同时进行检测,通过控制三个关节协调动作,实现焊缝跟踪的同时对焊枪倾角进行调整.还对机器人的运动学模型进行了研究,在此基础上结合模糊控制理论设计了控制器,最后通过实际焊接试验证明了所提出的方法的有效性.