车用连续变截面板激光深熔焊接熔透性控制

发布时间：2020-07-02 11:37

【摘要】：在汽车车身制造中使用连续变截面板,可以在实现减重的同时保证车身的高强度。激光焊接技术是进行变截面板连接的有效手段,对连续变截面板的激光焊接要求熔深随材料厚度的变化而适应性变化。但连续变截面板的激光焊接过程极易受到焦点、焊接位置,保护气体波动以及材料本身厚度变化的影响对熔透性造成影响。因此,对连续变截面板激光焊接过程进行在线监测与实时控制成为保证焊缝熔透性的关键。为了实现连续变截面板激光焊接过程中熔透性的在线监测。首先,搭建了连续变截面板激光深熔焊接同轴监测系统,获取了未熔透、适度熔透、过度熔透三种熔透状态下的小孔区域同轴监测图像,并运用形态学图像处理方法对小孔和穿透孔轮廓面积进行提取。其次,提出了一种基于单点激光作用时间的熔透性特征提取方法。再次,依据焊缝形貌对焊缝熔透状态的划分结果,分别研究了激光功率、焊接速度、板厚变化时,熔透性特征随熔透状态的变化,发现熔透性特征中穿透孔相关特征均可以有效表征熔透性的变化。最后,对所有熔透性特征进行主成分分析,发现穿透孔频率的贡献度最高,可以作为熔透性控制的特征信号。为了实现连续变截面板激光焊接过程的熔透性控制。本文应用了时域特征—穿透孔频率,作为连续变截面板激光深熔焊接过程中表征焊接熔透性的特征信号。首先,通过分析激光焊接系统,设计了熔透性控制方案。其次,依据启发式规则和焊接经验设计了查表式模糊控制器,并依据系统需求进来了控制系统硬件方案的设计。然后,采用自适应神经模糊推理系统构建了 1.6-2.0mm连续变截面板在焊接速度20mm/s、激光功率1600-2600W变化时的熔透性特征模型,并将其作为控制算法仿真时的被控对象模型。最后,设计了两种不同情形下的仿真实验,采用正弦函数作为板厚变化规律和不同的初始激光功率验证了本文设计的控制器的有效性和稳定性。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U466

【参考文献】