基于旋转电弧传感器的NU-SVR水下焊缝偏差识别算法

文章提出了基于旋转电弧传感器的NU-SVR水下焊缝偏差识别算法。Nu-SVR通过对基于旋转电弧传感器采集到的不同偏差的水下焊接信号进行学习,然后对水下电流信号进行焊缝偏差识别得出偏差。相对于传统的回归算法-区间积分法和神经网络法,本算法具有具有更好的识别能力。最后通过水下焊接实验,其最大的识别误差仅为0.48mm,证明了该方法十分有效。     

窄间隙旋转电弧熔化极活性气体保护焊视觉焊缝偏差检测

摘要： 针对旋转电弧窄间隙熔化极活性气体保护焊多层单道焊焊缝跟踪需要,提出一种基于被动视觉传感的焊缝偏差识别方法. 首先通过旋转电弧位置传感器和处于触发工作模式的CCD摄像机获取电弧旋转到坡口左侧和坡口右侧时的焊接图像,然后根据图像灰度直方图特点,构建了自适应双阈值获取算法. 大阈值用于获取电弧区域进而得到电弧中心位置;小阈值用于获取坡口工件区域,进而通过计算水平方向一阶差分得到坡口边缘. 通过对比一个电弧旋转周期内获取的两幅图像,可计算电弧旋转中心和坡口中心的偏差,得到焊缝偏差. 该偏差检测算法高效、可靠且可避免坡口底部改变带来的误差,同时可用于不同偏差算法的比较和融合.     

基于支持向量回归机的焊缝偏差识别方法

为了提高焊缝偏差识别精度,首先对基于旋转电弧传感的焊接电流信号进行小波滤波,预处理后构建样本数据集.然后建立基于支持向量回归机的Laplace特征映射外延算法,对样本数据集和新样本进行维数约简,利用维数约简后的样本数据集训练支持向量回归机,并对新样本进行偏差识别.最后与不进行维数约简而是直接利用支持向量回归机进行偏差识别的方法进行对比试验.结果表明,利用特征映射进行维数约简能使焊缝偏差识别的精度平均提高25%.     

基于流形学习和支持向量机的焊缝偏差识别方法

首先对基于旋转电弧传感的焊接电流信号进行小波滤波,预处理后构建样本数据集。然后建立基于支持向量回归机的Laplace特征映射外延算法,并对样本数据集和新样本进行维数约简,利用维数约简后的样本数据集训练支持向量回归机,并对新样本进行偏差识别。与不进行维数约简而是直接利用支持向量回归机进行偏差识别的方法进行对比实验,表明利用Laplace特征映射进行维数约简能提高焊缝偏差识别的精度。     

基于PCA_RVM的焊缝偏差识别

为提高基于旋转电弧传感器的焊缝跟踪系统的精度,提出了主成分分析(PCA)线性降维方法与关联向量机(RVM)相结合的焊缝偏差识别方法.首先,对采集到的焊接电流信号进行小波滤波,进行周期划分和数据标准化处理.然后,对采集到的焊缝偏差数据集进行主成分分析,映射到低维的PCA空间,作为关联向量机的训练样本集;最后,利用实验数据进行测试.实验结果表明:基于PCA_RVM的焊缝偏差识别方法的最大误差为0.54mm,平均误差为0.43mm;PCA_RVM的精度与普通的关联向量机法相差不大,比区间积分法、神经网络法和支持向量机法更高,其运行速度比区间积分法慢,但比神经网络法、支持向量机法和普通的关联向量机法快,所以PCA_RVM更适用于基于旋转电弧传感器的焊缝跟踪系统.     

基于旋转电弧传感机器人立焊焊缝的跟踪

摘要： 为了实现机器人对立焊焊缝的准确跟踪,提高焊接的质量和效率,减少焊接工人的劳动强度,对采样电流进行组合滤波,利用“绝对差法”对第1个采样点到第32个采样点进行线性回归,拟合直线的斜率作为偏差,以偏差和偏差的变化率作为模糊控制器的输入,经过输入量的模糊化、模糊推理和输出量的清晰化,控制水平滑块伸缩跟踪立焊焊缝.通过路径规划,使焊枪从上倾45°变成下倾45°.利用基于水平滑块伸缩跟踪焊缝与路径规划组合的方法对立焊焊缝进行跟踪.实验结果表明：利用该算法,基于旋转电弧传感机器人跟踪立焊焊缝的可靠性好,精确度高.     

存在流水孔的角焊缝移动焊接机器人跟踪

为提高焊接的质量和效率,研究了一种能够准确跟踪存在流水孔和焊缝终点的角焊缝机器人。起弧后,利用旋转电弧传感器识别焊枪相对于角焊缝的位置,基于轮、水平滑块和垂直滑块的协调运动跟踪连续的空间弯曲角焊缝;同时,研究了利用视觉传感器识别流水孔的起点、终点和焊缝终点的工作原理;研究了基于多传感器融合技术对存在流水孔和焊缝终点的角焊缝的跟踪;并进行了弯曲角焊缝、存在流水孔和焊缝终点的角焊缝的跟踪实验以及焊角形貌观察实验.结果表明,所设计的机器人能够准确地跟踪存在流水孔的角焊缝.     

用于TIG焊缝跟踪的表面活性剂对电弧电压的影响

提出一种基于表面活性剂示踪的电弧传感焊缝跟踪方法,该方法能实现I型对接坡口TIG焊缝的焊接.建立电弧信号采集和分析的试验系统,实验研究表面活性剂不同涂覆方式对电弧电压的影响.结果表明,涂覆方式和摆动频率对电压信号影响较大,而焊接电流和涂覆厚度的影响较小.通过电弧摆动和焊缝表面涂覆活性剂的方式,可以得到明显的周期性电压信号,此信号可以用于焊缝跟踪传感.     

插值Loop曲面细分算法在堆焊自由曲面重建中的应用

针对堆焊自由曲面焊缝形貌不规则致使焊缝识别精度低、自动焊接困难的问题,提出了一种利用插值Loop曲面细分算法对旋转电弧传感器采集的堆焊焊缝三维形貌数据进行曲面重建的方法。首先,采用格拉布斯(Grubbs)检验算法对异常采样点进行滤波处理,得到质量较高的形貌数据;然后,采用局部最优Delaunay算法对形貌数据进行初始三角网格剖分;最后,利用插值Loop曲面细分算法对初始三角网格进行曲面细分,实现焊缝三维形貌重建。结果表明,此方法的曲面重建效果良好,降低了初始三角网格剖分的误差,实用性强。     

摆动电弧传感器及其信号处理

介绍了一种适用于窄坡口管道焊接的摆动电弧传感器,利用这种传感器在短路过渡模式下进行焊接试验,通过使用低通滤波和不同小波对实验中的焊接信号进行降噪,并利用区域积分均差值法提取焊枪左右偏差电流,分析不同滤波方法的效果.试验结果表明,采用coif5小波能够有效滤除信号中的高频噪声,同时保留信号原有的特征,为焊枪偏差信息的提取提供了依据.     

手工电弧焊与CO2气体保护焊焊缝成形特征研究

采用手工电弧焊与CO2气体保护焊对Q235钢板进行表面堆焊,研究了两种焊接方法的焊缝成形特征．结果表明,虽然手工电弧焊是气渣联合保护,有利于焊缝成形,但手工操作使得焊接速度难以保证匀速,导致焊缝表面粗糙,焊缝弯曲不平直;并且由于药皮焊条直径粗,导致手工电弧焊热影响区宽．而细丝CO2气保焊由于形成稳定的熔滴过渡,使得焊缝表面波纹细致、美观,焊缝平直,热影响区窄．CO2气保焊能精确控制焊接规范,可通过调节焊接规范来获得良好的焊缝成形,手工电弧焊不能精确控制焊接规范,不利于得到成形良好的焊缝．     

水下湿法手弧焊焊接过程稳定性的评价方法研究

为了解决水下湿法手弧焊焊接过程中电弧燃烧和熔滴过渡的稳定性容易受到干扰等问题,本文针对其焊接过程的特点,分析了影响湿法手工电弧焊焊接过程的因素,对焊接过程稳定性评价的研究现状进行了总结,并得出一种较为全面的评价焊接过程稳定性的方法,即利用统计图形的方式对焊接过程中的电参数及相关的时间参数进行统计分析,得出反映焊接过程的信息。该方法对焊接过程的描述直观、准确,对于研究新型水下湿法焊接材料,提高焊接过程稳定性和焊缝质量,以及水下湿法焊接技术的推广应用具有重要的意义。     

基于磁控电弧传感的焊缝偏差信息检测与实时跟踪系统

将磁场控制电弧技术应用于焊缝跟踪,利用磁场作用电弧使电弧摆动来扫描焊缝,通过检测焊接电流的变化规律来检测焊缝的偏差信息,设计了一套焊缝跟踪系统,该焊接系统即为跟踪系统,大大提高了跟踪的实时性.在信号处理方面,采用硬件滤波和软件处理相结合的方式,取得了较好的效果.在跟踪策略上,分别分析了横向和高低偏差的处理方法.通过实际的焊缝跟踪试验,验证了磁控电弧传感具有良好的工作特性和整个跟踪系统的有效性.     

水下焊接参数相关性分析及其电弧稳定性研究

摘要： 在高压舱内进行了不同水深的水下湿法药芯焊丝焊接（FCAW）试验,以电弧电压差异系数的倒数作为衡量电弧稳定性的指标,分析了不同水深条件下电弧电压与焊接电流之间的相关性对电弧稳定性的影响,并从送丝 熔化系统的角度探讨了电压与电流的相关性对电弧稳定性的影响规律;利用二次函数拟合电弧稳定性指标与电弧电压之间的关系,得到最佳的电压与电流关系.结果表明：最佳的水下湿法FCAW的电压与电流关系曲线呈上升的变化特性,随着水深增加,FCAW需要更高的电弧电压;水下湿法FCAW的电弧稳定性取决于电压与电流的相关性,而并非简单地随着水深的增加而下降;水深对电弧稳定性的影响主要表现在电压与电流相关性的不同;随着水深增加,相同焊接电流所需的电弧电压相应地增大.     

双丝间接电弧气体保护焊工艺研究

双丝闯接电弧气体保护焊是一种新的焊接工艺。介绍了使间接电弧双丝焊送丝速度与其熔化速度相等的送丝机构,主要研究了焊丝伸出长度、两焊丝交点与工件间莳距离以及焊接速度等对焊缝成形及其焊接电流、电弧电压的影响。结果表明,随着焊丝伸出长度的增加,焊接电流减小;随两焊丝交点与工件间距离的增加,焊接电流增大,焊缝宽度减小,熔合比降低;随焊速的增加,焊缝宽度减小,熔深减小,熔合比降低。     

步进式电弧螺柱焊枪及控制系统的研究

在深入研究电弧螺柱焊过程及传统电弧螺柱焊枪的基础上，提出了一种全新的设计思想，以此研制开发了步进式电弧螺柱焊枪及其控制系统．焊枪的机械结构部分以步进电机为动力机构，以螺旋传动装置为运动机构主体，实现了电弧螺柱焊所需的螺柱运动过程；控制系统以MCS-51单片机为主控元件，实现了对焊枪及焊接过程的控制．螺柱提起高度、送下深度、提起和送下速度等焊接参数的设定由程序控制，减少了人工调整的随机误差；同传统电弧螺柱焊枪相比，此焊枪的参数调节具有相互独立的特性，送下深度可以在更大范围内调整．     

耐候钢Q450NQR1深熔GMAW电弧行为

分别采用深熔GMAW和脉冲MAG对耐候钢Q450NQR1进行了焊接试验,焊接过程中采集电流、电压及其对应的电弧图像,观察和分析了电弧形态和焊缝成型,同时基于图像处理考察了深熔GMAW焊接电流和焊接速度对电弧行为、焊缝成型的影响.结果表明:相比脉冲MAG,深熔GMAW电弧能量更集中,热源位置下降,焊缝熔深增加,且焊缝几何对称性较好;随着深熔GMAW焊接电流的增加和焊接速度的降低,电弧面积减小,边缘周长变短,质心位置下降,焊缝熔透深度增加;焊接电流315 A、焊接速度650 mm/min时焊接电弧最为稳定,焊缝成型质量也最好.采用优化的焊接工艺完成了12 mm厚Q450NQR1钢板材的单面焊双面成型,焊缝成型较好,接头各区域无软化和脆化现象.