K-TIG焊接焊缝偏差与熔透状态识别的研究
发布时间：2020-12-27 19:56
锁孔效应TIG（K-TIG）焊可不开坡口、一道焊透中厚金属板材、单面焊双面成形、焊接效率高,在中厚板焊接领域具有较大优势。但对K-TIG焊接过程的实时监测目前还有待深入研究。本文对K-TIG焊接焊缝偏差与熔透状态识别进行了研究,可为实现实时焊缝跟踪与熔透状态控制奠定基础,具有重要的研究意义和应用价值。本研究分别搭建了基于视觉传感的焊缝偏差识别系统以及基于声传感的熔透状态识别系统。在此基础上,通过试验确定适合的系统参数,并分别进行相机与传声器的标定。同时,开发了一套基于LabVIEW和MATLAB混合编程的K-TIG焊接电弧声信号采集与焊缝熔透状态识别软件。为识别焊缝偏差,使用高动态（HDR）CCD相机捕获清晰的焊接图像。针对K-TIG焊接强弧光干扰与窄间隙的特点,提出改进区域生长法提取电弧中心,提出抽样判定的边缘拟合算法提取焊缝中心线,然后将二者距离作为焊缝偏差。经试验验证,焊接轨迹沿焊缝中心线或沿与焊缝中心线成一定夹角的斜线时,焊缝偏差识别算法的精度均在±0.30mm范围内,满足工业生产需求。为识别焊缝熔透状态,设计试验,获得不同焊接电流、焊接速度及钨针尖端与工件的距离（CTWD）下...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
K-TIG焊与传统TIG焊的焊接示意图
图 b) 外图 1-2 K-TIG 焊的锁孔形貌-TIG 焊接过程中的关键技术之一[18]。锁数。正如上述锁孔形成与稳定过程的描述定的关键因素，此外，锁孔形成与稳定还时，受力示意图如图 1-3 所示，其中，P金属的重力。保持锁孔稳定的条件如式bw dg 宽，d 是工件的厚度，γ 是液体金属表面
图 1-4 焊缝偏差计算示意图 图 1-5 焊缝偏差计算示意图1.3.1.2 主动视觉传感主动视觉传感示意图如图 1-6 所示。激光器发射出的线结构光投射在工件表面上工件表面形成激光条纹，其形状随着焊缝的变化而变化。再利用摄像机拍摄激光条纹像，结合图像处理算法和三角测量原理，计算焊缝和焊枪的三维位置偏差，进而实时整焊枪的姿态。根据结构光的类型划分，主要有基于单条直条纹的主动视觉、基于多平行直条纹的主动视觉以及基于圆形条纹的主动视觉等。Li 等人[31-33]采用基于单条直条纹结构光的传感，实现焊缝偏差识别与三维跟踪。图 1-7 所示，德国 Scansonic 的 TH6D 激光传感器使用三条平行的直条纹结构光实现缝跟踪。Wu 等人[34]使用多线结构光实现焊缝偏差识别。而 Xu 等人[35, 36]则构建基于形条纹结构光的焊缝跟踪系统。
【参考文献】：
期刊论文
[1]同轴监测激光深熔焊熔池小孔的特征分析[J]. 李彬,袁丰波,李福南,韦海英,张屹. 激光技术. 2017(02)
[2]基于背面小孔图像的受控脉冲穿孔PAW控制系统[J]. 黄纯德,钟黎明,刘祖明. 机械工程学报. 2017(06)
[3]Welding Deviation Detection Algorithm Based on Extremum of Molten Pool Image Contour[J]. ZOU Yong,JIANG Lipei,LI Yunhua,XUE Long,HUANG Junfen,HUANG Jiqiang. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2016(01)
[4]基于熔池图像尖端特征规律的焊接偏差测定方法[J]. 邹勇,李运华,蒋力培,薛龙,黄军芬,黄继强. 焊接学报. 2015(08)
[5]基于统计特性随机森林算法的特征选择[J]. 宋源,梁雪春,张然. 计算机应用. 2015(05)
[6]Feature Extraction and Dimensionality Reduction of Arc Sound under Typical Penetration Status in Metal Inert Gas Welding[J]. LIU Lijun1,2,*,LAN Hu3,ZHENG Hongyan3,and JIAN Xiaoxia3 1 Ningbo Institute of Technology,Zhejiang University,Ningbo 315100,China 2 School of Material Science & Engineering,Harbin University of Science and Technology,Harbin 150080,China 3 Rongcheng College,Harbin University of Science and Technology,Rongcheng 264300,China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2012(02)
[7]MIG焊电弧声信号与熔透状态相关性[J]. 刘立君,兰虎,郑红艳,于忠伟. 机械工程学报. 2010(14)
[8]基于Welch算法的经典功率谱估计的Matlab分析[J]. 伊鑫,曲爱华. 现代电子技术. 2010(03)
[9]旋转电弧传感器焊枪偏差信息识别方法[J]. 高延峰,张华,毛志伟,彭俊斐. 焊接学报. 2008(04)
[10]中国钢材、焊接性与焊接材料发展及需要关注的问题[J]. 李午申,唐伯钢. 焊接. 2008(03)
博士论文
[1]基于电弧声信号的铝合金脉冲GTAW熔透特征识别及其实时控制研究[D]. 吕娜.上海交通大学 2014
[2]基于传声器阵列的激光焊接过程质量检测理论与方法[D]. 敖三三.天津大学 2012
硕士论文
[1]基于视觉传感的高效深熔锁孔TIG焊焊缝识别及熔透状态的研究[D]. 顾盛勇.华南理工大学 2018
[2]文本特征选择算法的研究[D]. 杨荣杰.辽宁师范大学 2012
[3]K-TIG焊接电弧特性的数值分析[D]. 栗海霞.兰州理工大学 2011
[4]数字图像边缘检测方法的若干改进与应用研究[D]. 王捷.浙江理工大学 2010
[5]高动态范围图像的合成及可视化研究[D]. 朱秀明.浙江大学 2008
[6]中厚板焊接温度场及应力场数值计算[D]. 李凌.天津大学 2006
[7]激光焊接过程熔透状态实时监测与模式分类[D]. 吴松坪.华中科技大学 2006
本文编号：2942386
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：116 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
K-TIG焊与传统TIG焊的焊接示意图
图 b) 外图 1-2 K-TIG 焊的锁孔形貌-TIG 焊接过程中的关键技术之一[18]。锁数。正如上述锁孔形成与稳定过程的描述定的关键因素，此外，锁孔形成与稳定还时，受力示意图如图 1-3 所示，其中，P金属的重力。保持锁孔稳定的条件如式bw dg 宽，d 是工件的厚度，γ 是液体金属表面
图 1-4 焊缝偏差计算示意图 图 1-5 焊缝偏差计算示意图1.3.1.2 主动视觉传感主动视觉传感示意图如图 1-6 所示。激光器发射出的线结构光投射在工件表面上工件表面形成激光条纹，其形状随着焊缝的变化而变化。再利用摄像机拍摄激光条纹像，结合图像处理算法和三角测量原理，计算焊缝和焊枪的三维位置偏差，进而实时整焊枪的姿态。根据结构光的类型划分，主要有基于单条直条纹的主动视觉、基于多平行直条纹的主动视觉以及基于圆形条纹的主动视觉等。Li 等人[31-33]采用基于单条直条纹结构光的传感，实现焊缝偏差识别与三维跟踪。图 1-7 所示，德国 Scansonic 的 TH6D 激光传感器使用三条平行的直条纹结构光实现缝跟踪。Wu 等人[34]使用多线结构光实现焊缝偏差识别。而 Xu 等人[35, 36]则构建基于形条纹结构光的焊缝跟踪系统。
【参考文献】：
期刊论文
[1]同轴监测激光深熔焊熔池小孔的特征分析[J]. 李彬,袁丰波,李福南,韦海英,张屹. 激光技术. 2017(02)
[2]基于背面小孔图像的受控脉冲穿孔PAW控制系统[J]. 黄纯德,钟黎明,刘祖明. 机械工程学报. 2017(06)
[3]Welding Deviation Detection Algorithm Based on Extremum of Molten Pool Image Contour[J]. ZOU Yong,JIANG Lipei,LI Yunhua,XUE Long,HUANG Junfen,HUANG Jiqiang. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2016(01)
[4]基于熔池图像尖端特征规律的焊接偏差测定方法[J]. 邹勇,李运华,蒋力培,薛龙,黄军芬,黄继强. 焊接学报. 2015(08)
[5]基于统计特性随机森林算法的特征选择[J]. 宋源,梁雪春,张然. 计算机应用. 2015(05)
[6]Feature Extraction and Dimensionality Reduction of Arc Sound under Typical Penetration Status in Metal Inert Gas Welding[J]. LIU Lijun1,2,*,LAN Hu3,ZHENG Hongyan3,and JIAN Xiaoxia3 1 Ningbo Institute of Technology,Zhejiang University,Ningbo 315100,China 2 School of Material Science & Engineering,Harbin University of Science and Technology,Harbin 150080,China 3 Rongcheng College,Harbin University of Science and Technology,Rongcheng 264300,China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2012(02)
[7]MIG焊电弧声信号与熔透状态相关性[J]. 刘立君,兰虎,郑红艳,于忠伟. 机械工程学报. 2010(14)
[8]基于Welch算法的经典功率谱估计的Matlab分析[J]. 伊鑫,曲爱华. 现代电子技术. 2010(03)
[9]旋转电弧传感器焊枪偏差信息识别方法[J]. 高延峰,张华,毛志伟,彭俊斐. 焊接学报. 2008(04)
[10]中国钢材、焊接性与焊接材料发展及需要关注的问题[J]. 李午申,唐伯钢. 焊接. 2008(03)
博士论文
[1]基于电弧声信号的铝合金脉冲GTAW熔透特征识别及其实时控制研究[D]. 吕娜.上海交通大学 2014
[2]基于传声器阵列的激光焊接过程质量检测理论与方法[D]. 敖三三.天津大学 2012
硕士论文
[1]基于视觉传感的高效深熔锁孔TIG焊焊缝识别及熔透状态的研究[D]. 顾盛勇.华南理工大学 2018
[2]文本特征选择算法的研究[D]. 杨荣杰.辽宁师范大学 2012
[3]K-TIG焊接电弧特性的数值分析[D]. 栗海霞.兰州理工大学 2011
[4]数字图像边缘检测方法的若干改进与应用研究[D]. 王捷.浙江理工大学 2010
[5]高动态范围图像的合成及可视化研究[D]. 朱秀明.浙江大学 2008
[6]中厚板焊接温度场及应力场数值计算[D]. 李凌.天津大学 2006
[7]激光焊接过程熔透状态实时监测与模式分类[D]. 吴松坪.华中科技大学 2006
本文编号：2942386
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