超声波点焊技术及其在锂电池制造中的研究现状

文中主要介绍了超声波点焊技术较电阻点焊和激光焊接的优点、焊接设备、焊接机理及超声波点焊在锂电池制造中的研究现状，详细阐述了影响超声波点焊接头宏观特征、微观组织及力学性能的关键因素。为了提高超声波点焊接头质量的鲁棒性，实时监控器和球面形的焊头是解决此问题的两种有效途径，但还存在较多未解决的问题。文章还针对如何进一步提高超声波点焊接头质量的鲁棒性提出了一些观点。     

高速网络流采集系统的设计与实现

针对基于软件的网络流采集系统不能高效处理高速网络流量,以及为了提高采集效率需要同时对多种网络流进行采集的问题,提出一种基于软硬件结合的高速网络流采集框架,探讨在NetFPGA-10G平台实现高速网络流采集系统,称之为HSNTCS。该系统在硬件上通过精确串匹配引擎或正则表达式匹配引擎过滤、分类出所需的多种网络流后,将其传至内核驱动层对应的数据缓冲区,然后直接拷贝至用户空间并存储至对应的数据库。经实验测试,在精确串匹配情况下,用硬件方式实现的高速网络流采集系统的用户数据报协议(UDP)、传输控制协议(TCP)吞吐率都达到1.2Gb/s,约是用软件方式实现的3倍;在正则表达式匹配情况下,用硬件方式实现的高速网络流采集系统的UDP、TCP吞吐率都达到640Mb/s,约是用软件方式实现的3倍。结果表明,相对于软件实现方式,硬件实现具有更高的采集性能。     

基于熔池视觉特征的铝合金双丝焊熔透识别

熔透是焊接质量的重要评价指标之一,铝合金对焊接工艺敏感性较高,容易出现熔透不均匀情况.试验利用近红外视觉传感方法获取了铝合金单面焊双面成形焊接过程中未熔透、熔透和过熔透三种情况下的清晰熔池图像,通过图像处理获得了准确的熔池轮廓,定义并提取了熔宽、半长、面积、周长和抛物线系数等能反映熔透状态的熔池特征参数,建立了基于BP神经网络的铝合金双丝焊熔透识别模型.结果表明,5-13-3结构的BP神经网络对熔透状态识别的正确率最高,达到89.05%.     

等效电阻模糊熵双丝PMIG焊稳定性评价方法

文中将基于模糊隶属度函数的模糊熵应用于铝合金双丝PMIG(pulse metal inert gas, PMIG)焊接过程稳定性和质量的评价,提出焊接电弧等效电阻模糊熵的概念. 模糊熵具有对数据长度和相似容限r值的依赖性小、相对一致性好、抗噪性强等特点,适用于存在强干扰的焊接过程参数分析. 采用相同的电流电压参数改变其它条件对3A21铝合金进行了一系列双丝PMIG焊接试验研究,并计算其等效电阻模糊熵值. 结果表明,焊接过程越不稳定等效电阻的模糊熵值越大,且对稳定性的区分度较大,为铝合金双丝PMIG焊接过程稳定性和质量评价提供了新的方法.     

高频复合双钨极氩弧焊电弧行为规律

高频复合双钨极氩弧焊是一种高效优质的新型焊接方法,为研究该焊接过程中的复合电弧行为规律,设计了电弧静态特性和动态特性试验,电弧静态特性试验中分别引入0～80kHz的高频脉冲电流并采用高速摄像技术拍摄电弧形态。结果表明,复合电弧形态明显异于不加高频的双钨极电弧形态,整体呈对称三角形,电弧外轮廓更趋直线化,电弧直径更小。脉冲频率低于50kHz时,随着脉冲频率的提高,复合电弧收缩效果越明显,电弧能量密度和电弧挺度越高。采用电弧上台阶的方法研究复合电弧的动态迁移行为,发现复合电弧稳定性强,电弧刚度高,具有尖端效应、非跳弧效应和高频自定位效应,深入分析其产生机理。     

等效电阻VMD-奇异谱熵双丝PMIG焊稳定性评价方法

变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)方法能有效地抑制模态混叠现象,信噪分离效果良好,利用VMD分解铝合金双丝PMIG(Pulse Metal Inert Gas,PMIG)焊接电弧等效电阻,得到包含不同频率特征的本征模态函数(Intrinic Mode Fuction,IMF)可以完整地重构原信号并有效分离噪声。在此基础上进一步计算IMF构成的特征模式矩阵奇异谱熵,提出等效电阻VDM-奇异谱熵方法评价铝合金双丝PMIG焊焊接过程稳定性。通过试验验证了该方法的可行性与可靠性,焊接过程越稳定其对应的等效电阻VMD-奇异谱熵值越小,反之则越大。     

基于视觉的焊接三维重建技术研究现状

焊接技术是工业生产不可或缺的工艺技术手段,传统焊前制定工艺、焊后品质检测的品质控制方法已经不能满足高效高质精密焊接的需求.利用光学传感器对熔池、工件、接缝等目标特征进行传感,通过三维重建方法获得目标的三维尺寸和形状,有利于提取焊接过程的品质信息并实现在线调整和机器人遥控焊接.文章分析了单目视觉、双目视觉和多目视觉三维重建方法,归纳了国内外焊接领域三维重建研究应用现状,重点针对弧焊特别是气体保护焊,综述了结构光、阴影恢复法和双目立体法三种焊接接缝坡口和熔池三维重建的研究现状,并分析了焊接领域中三维重建研究存在的问题,提出了完善重建方法、提高重建准确度和效率是今后研究的重点.     

基于FCM-CV的GMA-AM熔池图像边缘提取

针对熔化极气体保护电弧(Gas Metal Arc,GMA)增材制造(Additive Manufacturing,AM)熔池图像,提出了一种基于模糊C-均值聚类(fuzzy C-Means,FCM)协作主动轮廓(Chan-Vese,CV)模型的熔池图像分割方法。该算法利用FCM粗分割理论设定CV模型的初始化位置,然后利用CV主动轮廓模型提取GMA-AM熔池轮廓。结果表明,FCM-CV算法消除了CV模型对初始位置敏感的问题,能够有效地提取不同工艺条件下的熔池轮廓,与传统分割方法相比,提取到的熔池轮廓准确、边缘光滑封闭,同时该算法能够准确提取电弧区、浮渣区和熔池尾部的轮廓,具有很好的适应性和稳定性。     

焊接过程参数传感采集系统以太网接口设计

焊接电压、焊接电流等焊接参数决定电弧形态和熔滴过渡形式,对焊接过程的稳定性和焊缝质量有决定性的影响。焊接电压、焊接电流等电信号的高速、实时采集传输是实现焊接过程监控和焊接过程数字化的突破性关键技术。传统焊接过程参数传感时由于通讯接口的限制造成传输频率低,无法满足焊接电信号精细化分析和焊接质量在线感知的需要。设计了一套采用MCU和以太网芯片DM9000通讯接口的焊接过程参数高速传感采集系统,采用基于TCP/IP的网络传输协议进行数据传输,测试结果表明,设计的以太网通信接口成功实现了采样频率为1 000 Hz的焊接电压和电流波形的高速传输。     

高频复合双钨极氩弧焊方法与数字电源研制

提出了一种优质高效低耗的新型非熔化极复合焊接工艺方法,并研制出新型高频复合双钨极TIG电源,可同时输出两路电流波形,一路为高频方波电流,其基值电流0~300 A,峰值电流0~100 A,频率0~80 kHz,占空比0~100%,脉冲电流变化率高达50 A/μs;另一路为变极性方波脉冲电流,其正负半波幅值为0~500 A,频率0~100 Hz,占空比0~100%,变极性电流变化率高达300 A/ms.测验结果表明,所设计的高频复合双钨TIG焊电源达到了预期设计目标,高频方波电流在80 kHz频率时仍然具有较快的上升和下降沿.最后采用铝合金板进行了堆焊试验,试验结果表明,焊接过程稳定,焊缝成形良好.