主被动复合视觉传感的脉冲GMAW反面熔宽智能控制
发布时间：2021-01-12 18:27
薄板自动化焊接是自动化焊接中的难点,其关键在于熔透情况的控制。现有的薄板自动化焊接主要采用非熔化极气体保护焊（Gas Tungsten Arc Welding,GTAW）和脉冲熔化极气体保护焊（Pulse Gas Metal Arc Welding,P-GMAW）来实现。与非熔化极气体保护焊相比,脉冲熔化极气体保护焊具有效率高、适应性强以及热输入量可控的优点,在薄板自动化焊接中的应用更为广泛且更具有研究意义。现有的焊接过程控制研究主要集中在GTAW而对于P-GMAW的研究相对较少,其主要原因是P-GMAW过程要比GTAW复杂,传感以及控制难度也远大于GTAW过程。本文以脉冲熔化极薄板自动化焊接为研究对象,以实现反面熔宽控制为目的,深入研究了脉冲熔化极薄板焊接过程中正面熔池的传感方式、反面熔宽的影响因素及预测建模以及反面熔宽智能化控制器的设计等。首先,综合考虑弧光光强的特性以及高温金属黑体辐射的特点设计了一套用于焊接过程传感的主被动复合视觉传感系统,实现了对于熔池和焊缝图像实时在线获取。为了实现P-GMAW反面熔池宽度智能控制,分别建立了焊接电源及控制系统和机器人及控制系统。为了研究焊接...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
单摄像机双目视觉传感系统[66]
哈尔滨工业大学工学博士学位论文 棒性的控制器来实现焊接过程控制。随着控制理论和控制方法的不断发展和提出，已有不少控制方法被用于焊接领域，并取得了良好的控制效果。 文献[94]将模糊神经网络和专家系统相结合设计了一套如图 1-18 所示的智能控制系统，并将其用于脉冲 GTAW 过程的控制。如图中所示，虚线框内分别为模糊神经网络控制系统和专家控制系统，前者用于调节脉冲电流占空比来确保焊接熔池反面熔宽的尺寸，而后者通过模拟焊工调节策略将焊接速度作为控制变量来保证良好的正面焊缝成形，并得到了良好的控制效果。
图 1-18 脉冲 GTAW 对接双变量闭环智能控制系统原理图[94] Fig. 1-18 Double variables closed-loop intelligent control system of pulsed GTAW [94] 哈尔滨工业大学的张广军等人[95]提出了一种如图 1-19 所示的双变量自适应模糊控制系统，并将其用于填丝脉冲 GTAW 过程中反面熔宽和正面熔池尺寸的控制。该控制系统利用闭环负反馈调节占空比控制反面熔宽，利用参数预置前馈控制调节送丝速度来消除间隙引起的正面下塌，最终实现填丝脉冲GTAW 过程的控制。
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]窄间隙MAG焊电弧声与电弧作用位置的相关性[J]. 兰虎,张华军,陈善本,盛凯,赵德龙. 机械工程学报. 2014(24)
[3]三光路熔池图像的视觉注意特征提取[J]. 章妍,吕娜,黄一鸣,陈善本. 焊接学报. 2014(08)
[4]基于红外透过滤光片的P-GMAW熔池图像传感[J]. 梁志敏,赵双双,张梅梅,高洪明. 焊接学报. 2014(02)
[5]数值模拟在焊接中的应用分析[J]. 宫大猛,雷毅. 电焊机. 2012(06)
[6]非熔化极气体保护焊接熔池表面形貌三维传感及其装置设计[J]. 王志江,张广军,张裕明,吴林. 机械工程学报. 2008(10)
[7]焊接过程熔深控制技术的研究[J]. 白天翔,高向东. 现代焊接. 2007(11)
[8]基于由阴影恢复形状法的焊接熔池表面高度获取[J]. 李来平,林涛,陈善本,杨学勤. 上海交通大学学报. 2006(06)
[9]焊接熔池传感与控制系统的研究现状[J]. 刘习文,王国荣,石永华,钟继光. 焊接. 2005(11)
[10]焊接数值模拟技术发展现状[J]. 吴言高,李午申,邹宏军,冯灵芝. 焊接学报. 2002(03)
博士论文
[1]多层单道GMA增材制造成形特性及熔敷尺寸控制[D]. 熊俊.哈尔滨工业大学 2014
[2]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
[3]脉冲熔化极气体保护焊接熔深自适应区间模型控制[D]. 王志江.哈尔滨工业大学 2010
[4]脉冲GTAW熔池动态过程无模型自适应控制方法研究[D]. 吕凤琳.上海交通大学 2008
[5]变间隙铝合金脉冲GTAW熔池视觉特征获取及其智能控制研究[D]. 樊重建.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]弧焊机器人增材制造成形信息检测及控制研究[D]. 韩庆璘.哈尔滨工业大学 2016
[2]GMAW熔池网格结构光三维视觉传感[D]. 吕明达.哈尔滨工业大学 2015
[3]GTAW熔池表面三维视觉传感与熔池动态建模[D]. 金泽石.哈尔滨工业大学 2014
[4]基于全局立体匹配算法的熔池表面三维形貌的重建[D]. 张梅梅.河北科技大学 2014
[5]基于铝合金GTAW焊三光路视觉传感的熔池特征提取[D]. 章妍.上海交通大学 2014
[6]铝合金双丝脉冲熔池视觉三维重建研究[D]. 孙科.南京理工大学 2010
[7]基于结构光反射的GTAW熔池表面三维形貌检测[D]. 刘鸣宇.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：2973311
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
单摄像机双目视觉传感系统[66]
哈尔滨工业大学工学博士学位论文 棒性的控制器来实现焊接过程控制。随着控制理论和控制方法的不断发展和提出，已有不少控制方法被用于焊接领域，并取得了良好的控制效果。 文献[94]将模糊神经网络和专家系统相结合设计了一套如图 1-18 所示的智能控制系统，并将其用于脉冲 GTAW 过程的控制。如图中所示，虚线框内分别为模糊神经网络控制系统和专家控制系统，前者用于调节脉冲电流占空比来确保焊接熔池反面熔宽的尺寸，而后者通过模拟焊工调节策略将焊接速度作为控制变量来保证良好的正面焊缝成形，并得到了良好的控制效果。
图 1-18 脉冲 GTAW 对接双变量闭环智能控制系统原理图[94] Fig. 1-18 Double variables closed-loop intelligent control system of pulsed GTAW [94] 哈尔滨工业大学的张广军等人[95]提出了一种如图 1-19 所示的双变量自适应模糊控制系统，并将其用于填丝脉冲 GTAW 过程中反面熔宽和正面熔池尺寸的控制。该控制系统利用闭环负反馈调节占空比控制反面熔宽，利用参数预置前馈控制调节送丝速度来消除间隙引起的正面下塌，最终实现填丝脉冲GTAW 过程的控制。
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]窄间隙MAG焊电弧声与电弧作用位置的相关性[J]. 兰虎,张华军,陈善本,盛凯,赵德龙. 机械工程学报. 2014(24)
[3]三光路熔池图像的视觉注意特征提取[J]. 章妍,吕娜,黄一鸣,陈善本. 焊接学报. 2014(08)
[4]基于红外透过滤光片的P-GMAW熔池图像传感[J]. 梁志敏,赵双双,张梅梅,高洪明. 焊接学报. 2014(02)
[5]数值模拟在焊接中的应用分析[J]. 宫大猛,雷毅. 电焊机. 2012(06)
[6]非熔化极气体保护焊接熔池表面形貌三维传感及其装置设计[J]. 王志江,张广军,张裕明,吴林. 机械工程学报. 2008(10)
[7]焊接过程熔深控制技术的研究[J]. 白天翔,高向东. 现代焊接. 2007(11)
[8]基于由阴影恢复形状法的焊接熔池表面高度获取[J]. 李来平,林涛,陈善本,杨学勤. 上海交通大学学报. 2006(06)
[9]焊接熔池传感与控制系统的研究现状[J]. 刘习文,王国荣,石永华,钟继光. 焊接. 2005(11)
[10]焊接数值模拟技术发展现状[J]. 吴言高,李午申,邹宏军,冯灵芝. 焊接学报. 2002(03)
博士论文
[1]多层单道GMA增材制造成形特性及熔敷尺寸控制[D]. 熊俊.哈尔滨工业大学 2014
[2]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
[3]脉冲熔化极气体保护焊接熔深自适应区间模型控制[D]. 王志江.哈尔滨工业大学 2010
[4]脉冲GTAW熔池动态过程无模型自适应控制方法研究[D]. 吕凤琳.上海交通大学 2008
[5]变间隙铝合金脉冲GTAW熔池视觉特征获取及其智能控制研究[D]. 樊重建.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]弧焊机器人增材制造成形信息检测及控制研究[D]. 韩庆璘.哈尔滨工业大学 2016
[2]GMAW熔池网格结构光三维视觉传感[D]. 吕明达.哈尔滨工业大学 2015
[3]GTAW熔池表面三维视觉传感与熔池动态建模[D]. 金泽石.哈尔滨工业大学 2014
[4]基于全局立体匹配算法的熔池表面三维形貌的重建[D]. 张梅梅.河北科技大学 2014
[5]基于铝合金GTAW焊三光路视觉传感的熔池特征提取[D]. 章妍.上海交通大学 2014
[6]铝合金双丝脉冲熔池视觉三维重建研究[D]. 孙科.南京理工大学 2010
[7]基于结构光反射的GTAW熔池表面三维形貌检测[D]. 刘鸣宇.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：2973311
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