基于GMAW不同条件下的熔透特征研究
发布时间：2021-05-19 10:13
在现代化的发展进程中,各种形式的焊接工艺过程逐渐由手工焊向自动焊的趋势发展,从而对焊接质量的要求逐渐提高。打底焊是焊接过程的第一道焊接工艺,但是目前仍然需要依靠人工进行打底焊接,导致焊接质量无法得到保证,所以研究打底焊的焊接自动化具有重要的意义。在焊接过程中实时有效的监测并快速获取熔透特征信息是实现打底焊接自动化的首要研究方向,由于视觉传感技术能够模拟焊工的观察方法,实时获取丰富的熔池视觉特征信息,并且不会影响焊接工艺过程,因此是实现熔透特征信息提取最广泛的传感技术之一。背面熔宽是表征熔透状态最直接的信息,但是在一些特定的工作环境中,背面熔宽难以进行实时监测。熟练焊工在实际焊接中依据正面熔池形状特征对当前焊缝的熔透状态进行判断,并通过改变焊接参数以实时调整正面熔池形状,从而对焊缝熔透状态进行有效控制。鉴于此,本文在原有实验平台的基础上,建立基于熔化极气体保护焊（Gas Metal Arc Welding—GMAW）双目熔池视觉传感系统,在焊接过程中分别对熔池正面与背面图像进行实时同步采集,研究在GMAW不同焊接条件下正面熔池形状特征与背面熔宽之间的变化规律,建立出基于BP神经网络的熔透...
【文章来源】：北京石油化工学院北京市
【文章页数】：124 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 熔透控制研究现状及发展趋势
1.2.1 熔透控制方法概述
1.2.2 二维视觉传感技术在焊接熔透中的应用
1.2.3 三维视觉传感技术在焊接熔透中的应用
1.3 人工神经网络在焊接领域研究现状
1.3.1 人工神经网络发展概述
1.3.2 人工神经网络在焊接中的应用
1.4 本课题主要研究内容
第二章 基于GMAW双目视觉传感焊接实验平台
2.1 GMAW双目视觉传感实验平台概述
2.2 系统主要部件
2.2.1 视觉传感模块
2.2.2 图像同步采集模块
2.2.3 GMAW焊接模块
2.2.4 焊接执行机构
2.3 图像同步采集实验
2.4 双目视觉传感系统的标定
2.4.1 标定原理
2.4.2 正面双目相机标定
2.4.3 背面单目相机标定
2.5 焊接实验及图像采集
2.5.1 焊接工艺参数以及工件尺寸的选择
2.5.2 实验方案设计
2.5.3 图像采集
2.6 本章小结
第三章 焊接熔池图像分析处理与特征提取
3.1 Halcon软件介绍
3.2 正面熔池形状特征
3.2.1 正面熔池二维形状特征
3.2.2 正面熔池三维形状特征
3.3 背面熔池形状特征
3.4 正面熔池图像处理及特征提取
3.4.1 正面熔池二维形状特征提取
3.4.2 正面熔池三维形状特征提取
3.5 背面熔宽提取
3.6 本章小结
第四章 基于BP神经网络的熔透预测模型建立
4.1 打底焊熔透定义
4.2 正面熔池形状特征参数与背面熔宽的关系
4.2.1 焊接电流作用下正面熔池特征参数与背面熔宽的关系
4.2.2 焊接速度作用下正面熔池特征参数与背面熔宽的关系
4.3 BP神经网络熔透预测模型
4.3.1 人工神经元模型
4.3.2 BP神经网络的结构
4.3.3 BP神经网络算法
4.3.4 BP神经网络熔透模型建立
4.3.5 熔透特征确定
4.4 本章小结
第五章 熔透特征与BP神经网络模型验证
5.1 焊接电流作用下熔透特征与熔透状态关系验证
5.2 焊接速度作用下熔透特征与熔透状态关系的验证
5.3 BP神经网络熔透模型验证
5.4 本章总结
第六章 结论与展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]焊接电流作用下熔池形状特征与熔透状态的关系[J]. 姜天胜,薛龙,黄军芬,黄继强,张卫义,马可. 焊接技术. 2017(11)
[2]钨极氩弧焊熔池动态行为和焊工调控特征信息检测与分析[J]. 樊丁,顿小春,张刚,石玗. 机械工程学报. 2018(02)
[3]连续脉冲GTAW熔池振荡频率的检测及分析[J]. 李春凯,石玗,朱明,顾玉芬. 焊接学报. 2017(10)
[4]焊接激光致熔池亚像素边缘提取方法研究[J]. 王邦国,吴蒙华,贾卫平. 大连交通大学学报. 2017(03)
[5]基于熔池视觉特征的铝合金双丝焊熔透识别[J]. 杨嘉佳,王克鸿,吴统立,周晓晓. 焊接学报. 2017(03)
[6]一种形态学与Canny算子融合的焊接熔池边缘检测算法[J]. 张亚红,覃科. 桂林航天工业学院学报. 2017(01)
[7]基于深度分层特征的激光视觉焊缝检测与跟踪系统研究[J]. 邹焱飚,周卫林,陈向志. 中国激光. 2017(04)
[8]焊接机器人在焊接自动化技术中的应用现状探讨[J]. 朱庆太,李伟. 装备制造技术. 2016(12)
[9]焊接熔池图像视觉传感技术的研究现状及发展趋势[J]. 闻倩艺,何建萍,王昂洋. 热加工工艺. 2016(22)
[10]弧光法与激光视觉法检测熔池振荡特征的对比分析[J]. 顾玉芬,杜雷明,李春凯,石玗. 焊接学报. 2016(09)
博士论文
[1]遥控焊接机器人任务空间的三维重建研究[D]. 梁志敏.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3195599
【文章来源】：北京石油化工学院北京市
【文章页数】：124 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 熔透控制研究现状及发展趋势
1.2.1 熔透控制方法概述
1.2.2 二维视觉传感技术在焊接熔透中的应用
1.2.3 三维视觉传感技术在焊接熔透中的应用
1.3 人工神经网络在焊接领域研究现状
1.3.1 人工神经网络发展概述
1.3.2 人工神经网络在焊接中的应用
1.4 本课题主要研究内容
第二章 基于GMAW双目视觉传感焊接实验平台
2.1 GMAW双目视觉传感实验平台概述
2.2 系统主要部件
2.2.1 视觉传感模块
2.2.2 图像同步采集模块
2.2.3 GMAW焊接模块
2.2.4 焊接执行机构
2.3 图像同步采集实验
2.4 双目视觉传感系统的标定
2.4.1 标定原理
2.4.2 正面双目相机标定
2.4.3 背面单目相机标定
2.5 焊接实验及图像采集
2.5.1 焊接工艺参数以及工件尺寸的选择
2.5.2 实验方案设计
2.5.3 图像采集
2.6 本章小结
第三章 焊接熔池图像分析处理与特征提取
3.1 Halcon软件介绍
3.2 正面熔池形状特征
3.2.1 正面熔池二维形状特征
3.2.2 正面熔池三维形状特征
3.3 背面熔池形状特征
3.4 正面熔池图像处理及特征提取
3.4.1 正面熔池二维形状特征提取
3.4.2 正面熔池三维形状特征提取
3.5 背面熔宽提取
3.6 本章小结
第四章 基于BP神经网络的熔透预测模型建立
4.1 打底焊熔透定义
4.2 正面熔池形状特征参数与背面熔宽的关系
4.2.1 焊接电流作用下正面熔池特征参数与背面熔宽的关系
4.2.2 焊接速度作用下正面熔池特征参数与背面熔宽的关系
4.3 BP神经网络熔透预测模型
4.3.1 人工神经元模型
4.3.2 BP神经网络的结构
4.3.3 BP神经网络算法
4.3.4 BP神经网络熔透模型建立
4.3.5 熔透特征确定
4.4 本章小结
第五章 熔透特征与BP神经网络模型验证
5.1 焊接电流作用下熔透特征与熔透状态关系验证
5.2 焊接速度作用下熔透特征与熔透状态关系的验证
5.3 BP神经网络熔透模型验证
5.4 本章总结
第六章 结论与展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]焊接电流作用下熔池形状特征与熔透状态的关系[J]. 姜天胜,薛龙,黄军芬,黄继强,张卫义,马可. 焊接技术. 2017(11)
[2]钨极氩弧焊熔池动态行为和焊工调控特征信息检测与分析[J]. 樊丁,顿小春,张刚,石玗. 机械工程学报. 2018(02)
[3]连续脉冲GTAW熔池振荡频率的检测及分析[J]. 李春凯,石玗,朱明,顾玉芬. 焊接学报. 2017(10)
[4]焊接激光致熔池亚像素边缘提取方法研究[J]. 王邦国,吴蒙华,贾卫平. 大连交通大学学报. 2017(03)
[5]基于熔池视觉特征的铝合金双丝焊熔透识别[J]. 杨嘉佳,王克鸿,吴统立,周晓晓. 焊接学报. 2017(03)
[6]一种形态学与Canny算子融合的焊接熔池边缘检测算法[J]. 张亚红,覃科. 桂林航天工业学院学报. 2017(01)
[7]基于深度分层特征的激光视觉焊缝检测与跟踪系统研究[J]. 邹焱飚,周卫林,陈向志. 中国激光. 2017(04)
[8]焊接机器人在焊接自动化技术中的应用现状探讨[J]. 朱庆太,李伟. 装备制造技术. 2016(12)
[9]焊接熔池图像视觉传感技术的研究现状及发展趋势[J]. 闻倩艺,何建萍,王昂洋. 热加工工艺. 2016(22)
[10]弧光法与激光视觉法检测熔池振荡特征的对比分析[J]. 顾玉芬,杜雷明,李春凯,石玗. 焊接学报. 2016(09)
博士论文
[1]遥控焊接机器人任务空间的三维重建研究[D]. 梁志敏.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3195599
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3195599.html
