数据驱动的焊缝涡流信号缺陷识别与诊断研究
发布时间：2021-01-18 03:27
随着现代工业的发展,焊接工艺是机械加工业不可或缺的工业技术手段,在国民经济建设中占有重要地位。在窄搭接电阻焊工艺中,对于焊缝质量的检测需要先停机,然后取样观察焊缝形貌或进行杯凸实验,然而这种方法缺乏实时性。本文依托窄搭接电阻焊实时检测项目,通过搭建涡流检测设备,在焊接时与焊机随动,实时采集焊缝的涡流检测信号数据和焊接过程数据,并以数据为基础建立焊缝缺陷的智能识别模型与原因诊断模型,实现了焊缝缺陷的实时检测并改进了焊接质量,主要研究工作如下:（1）在焊机上搭建涡流检测设备以采集窄搭接焊缝的实时涡流检测信号,并提出改进的小波阈值算法对原始焊缝涡流检测信号进行降噪。仿真实验证明改进的小波阈值去噪算法可行有效,能够更好地滤除涡流信号中的噪声,且去噪效果稳定。（2）基于降噪处理后的涡流检测信号,分别运用传统方法和深度学习方法识别焊缝缺陷。传统方法首先采用EMD对窄搭接焊缝的涡流检测信号进行分解,在获取的IMF的基础上构造特征向量,继而利用PCA对特征参数进行降维,最后运用SVM进行分类,取得了86.7%的缺陷识别准确率。深度学习方法采用小波时频图和卷积神经网络相结合的方法对焊缝缺陷进行识别。首先...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
窄搭接电阻焊实际工况图
上海交通大学硕士学位论文11阻抗图表现为很小的曲线变化。当被检测焊缝裂缝、夹渣等缺陷时，其阻抗特性就有所变化，在阻抗平面图上就会绘出相应曲线。2.2焊缝涡流信号获取2.2.1窄搭接电阻焊窄搭接电阻焊是指将前后卷带钢上下拼接后，通过上下的电极通电并施加压力，然后利用电流通过两块金属的接触面而产生的电阻热进行加热焊接的方法，是一种高效率的环保型焊接方法。窄搭接电阻焊实际工况如图2-3所示。图2-3窄搭接电阻焊实际工况图Fig.2-3Actualworkingconditiondiagramofnarrowlapresistancewelding该工序的工艺流程图如图2-4所示。图2-4开卷及焊接工艺流程图Fig.2-4Processchartforuncoilingandwelding
第2章焊缝涡流检测信号的获取与预处理12当前卷带钢带尾运行到窄搭接焊机中部时停止运行，等待后卷带钢带头进入，然后由夹钳夹住带钢，剪切机剪切带钢平整焊接边缘面。出口夹钳向上翘起一个角度，入口夹钳将带头向出口夹钳平移适当距离，出口夹钳恢复原位，实现带头和带尾搭接。通电的焊轮下降沿搭接处滚动焊接，随动的碾压轮碾平焊缝，消除残余应力，焊轮和碾压轮抬起复位，夹钳打开，完成焊接。窄搭接电阻焊的示意图如图2-5所示。~上焊轮下焊轮焊轮运行方向后行钢带头部先行钢带尾部焊轮变压器图2-5窄搭接电阻焊示意图Fig.2-5Schematicdiagramofnarrowlapresistancewelding2.2.2焊缝ECT信号实时采集为了保证生产的连续性，需要对焊缝缺陷进行实时检测，因此需要实时采集焊缝的涡流检测信号。根据对实际焊接现场的考察，在焊轮后面设计了如图2-6所示的涡流探头夹具，并将涡流探头固定在该夹具上，在焊接时，该夹具和焊机随动，从而实现了对焊缝缺陷的实时检测。图2-6涡流探头夹具Fig.2-6Fixtureofeddycurrentprobe
【参考文献】：
期刊论文
[1]窄搭接焊接质量影响因素分析[J]. 彭扬文,王银军,王孝建. 梅山科技. 2016(04)
[2]A review of control loop monitoring and diagnosis:Prospects of controller maintenance in big data era[J]. Xinqing Gao,Fan Yang,Chao Shang,Dexian Huang. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2016(08)
[3]基于脉冲涡流热成像的金属结构焊缝表面裂纹识别方法[J]. 刘兴乐,刘志平,黎玄,江蕾. 中国机械工程. 2016(14)
[4]工业大数据的四种用途和两大价值[J]. 王喜文. 物联网技术. 2016(04)
[5]过程工业大数据建模研究展望[J]. 刘强,秦泗钊. 自动化学报. 2016(02)
[6]工业4.0和智能制造[J]. 张曙. 机械设计与制造工程. 2014(08)
[7]热轧表面缺陷检测在连铸质量缺陷控制中的应用[J]. 郑金星. 金属材料与冶金工程. 2013(02)
[8]脉冲涡流金属厚度检测信号及其特征提取[J]. 周德强,李勇,张秋菊,尤丽华. 中国机械工程. 2012(15)
[9]基于频谱分析的脉冲涡流缺陷检测研究[J]. 周德强,田贵云,尤丽华,王海涛,王平. 仪器仪表学报. 2011(09)
[10]浅谈带钢缺陷分析方法[J]. 冯志强,姜丰. 科技传播. 2010(24)
本文编号：2984178
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
窄搭接电阻焊实际工况图
上海交通大学硕士学位论文11阻抗图表现为很小的曲线变化。当被检测焊缝裂缝、夹渣等缺陷时，其阻抗特性就有所变化，在阻抗平面图上就会绘出相应曲线。2.2焊缝涡流信号获取2.2.1窄搭接电阻焊窄搭接电阻焊是指将前后卷带钢上下拼接后，通过上下的电极通电并施加压力，然后利用电流通过两块金属的接触面而产生的电阻热进行加热焊接的方法，是一种高效率的环保型焊接方法。窄搭接电阻焊实际工况如图2-3所示。图2-3窄搭接电阻焊实际工况图Fig.2-3Actualworkingconditiondiagramofnarrowlapresistancewelding该工序的工艺流程图如图2-4所示。图2-4开卷及焊接工艺流程图Fig.2-4Processchartforuncoilingandwelding
第2章焊缝涡流检测信号的获取与预处理12当前卷带钢带尾运行到窄搭接焊机中部时停止运行，等待后卷带钢带头进入，然后由夹钳夹住带钢，剪切机剪切带钢平整焊接边缘面。出口夹钳向上翘起一个角度，入口夹钳将带头向出口夹钳平移适当距离，出口夹钳恢复原位，实现带头和带尾搭接。通电的焊轮下降沿搭接处滚动焊接，随动的碾压轮碾平焊缝，消除残余应力，焊轮和碾压轮抬起复位，夹钳打开，完成焊接。窄搭接电阻焊的示意图如图2-5所示。~上焊轮下焊轮焊轮运行方向后行钢带头部先行钢带尾部焊轮变压器图2-5窄搭接电阻焊示意图Fig.2-5Schematicdiagramofnarrowlapresistancewelding2.2.2焊缝ECT信号实时采集为了保证生产的连续性，需要对焊缝缺陷进行实时检测，因此需要实时采集焊缝的涡流检测信号。根据对实际焊接现场的考察，在焊轮后面设计了如图2-6所示的涡流探头夹具，并将涡流探头固定在该夹具上，在焊接时，该夹具和焊机随动，从而实现了对焊缝缺陷的实时检测。图2-6涡流探头夹具Fig.2-6Fixtureofeddycurrentprobe
【参考文献】：
期刊论文
[1]窄搭接焊接质量影响因素分析[J]. 彭扬文,王银军,王孝建. 梅山科技. 2016(04)
[2]A review of control loop monitoring and diagnosis:Prospects of controller maintenance in big data era[J]. Xinqing Gao,Fan Yang,Chao Shang,Dexian Huang. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2016(08)
[3]基于脉冲涡流热成像的金属结构焊缝表面裂纹识别方法[J]. 刘兴乐,刘志平,黎玄,江蕾. 中国机械工程. 2016(14)
[4]工业大数据的四种用途和两大价值[J]. 王喜文. 物联网技术. 2016(04)
[5]过程工业大数据建模研究展望[J]. 刘强,秦泗钊. 自动化学报. 2016(02)
[6]工业4.0和智能制造[J]. 张曙. 机械设计与制造工程. 2014(08)
[7]热轧表面缺陷检测在连铸质量缺陷控制中的应用[J]. 郑金星. 金属材料与冶金工程. 2013(02)
[8]脉冲涡流金属厚度检测信号及其特征提取[J]. 周德强,李勇,张秋菊,尤丽华. 中国机械工程. 2012(15)
[9]基于频谱分析的脉冲涡流缺陷检测研究[J]. 周德强,田贵云,尤丽华,王海涛,王平. 仪器仪表学报. 2011(09)
[10]浅谈带钢缺陷分析方法[J]. 冯志强,姜丰. 科技传播. 2010(24)
本文编号：2984178
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