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焊缝缺陷磁光成像模糊聚类识别方法

焊接学报 2021年第1期42卷 54-57,I0005页

作者：代欣欣高向东郑俏俏季玉坤广东工业大学广东省焊接工程技术研究中心广州510006

以激光焊接高强钢(HSS)为对象,研究基于法拉第磁旋光效应的焊缝缺陷磁光成像检测方法.通过施加交变磁场改变焊缝处磁感应大小,利用磁光传感器获取焊缝缺陷磁光图像,选定特定区域提取灰度共生矩阵(GLCM)特征,并进行分析.为准确识别和分... 详细信息

以激光焊接高强钢(HSS)为对象,研究基于法拉第磁旋光效应的焊缝缺陷磁光成像检测方法.通过施加交变磁场改变焊缝处磁感应大小,利用磁光传感器获取焊缝缺陷磁光图像,选定特定区域提取灰度共生矩阵(GLCM)特征,并进行分析.为准确识别和分类焊缝缺陷类型,建立焊缝缺陷模糊聚类识别模型.通过调整模糊C-均值聚类(FCM)的模糊指数、输入特征值数量以及焊缝缺陷样本得到不同计算结果并进行对比,分析焊缝缺陷的识别效果.结果表明,模糊C-均值聚类磁光成像方法对裂纹、未熔透及凹坑等焊缝缺陷和同一种焊缝缺陷的不同表现形式都有较好的识别效果.

关键词：焊缝缺陷磁光成像灰度共生矩阵模糊聚类

基于多域多尺度深度特征自适应融合的焊缝缺陷检测研究

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振动与冲击 2023年第17期42卷 294-305,313页

作者：张睿高美蓉傅留虎张鹏云白晓露赵娜太原科技大学计算机科学与技术学院太原030024 山西省机电设计研究院有限公司太原030009

针对焊缝缺陷检测信号信息丰富度低、深度网络架构人工依赖性强等问题,开展基于多域多尺度深度特征自适应融合的焊缝缺陷检测研究。构建时域数据集并衍生至实数域与复数域中,丰富检测信号的特征表达;设计多域信息融合模型,充分融合特征... 详细信息

针对焊缝缺陷检测信号信息丰富度低、深度网络架构人工依赖性强等问题,开展基于多域多尺度深度特征自适应融合的焊缝缺陷检测研究。构建时域数据集并衍生至实数域与复数域中,丰富检测信号的特征表达;设计多域信息融合模型,充分融合特征域信息;提出面向卷积神经网络多维超参数自寻优的模型优化策略,提高模型的效率和性能。试验表明,所提方法对五类焊缝缺陷识别准确率为96.54%,能够在提升识别准确率同时保持较少的参数量和计算消耗,具有较强的实用性和泛化性。

关键词：焊缝缺陷超声检测多域多尺度特征融合卷积神经网络(CNN)模型优化策略模型自优化

小径薄壁管座角焊缝典型缺陷的超声相控阵CIVA仿真研究

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中国机械工程 2022年第9期33卷 1065-1072页

作者：何慈武杨萌萌龙晋桓韩军陈志荣厦门理工学院电气工程与自动化学院厦门361000 中国科学院福建物质结构研究所泉州装备制造研究中心泉州362000 华电电力科学研究院有限公司杭州310030

在电厂安放式小径薄壁管座角焊缝超声检测技术中,检测结果易受到管径小、检测位置结构复杂等因素影响,因此,采用CIVA软件对焊缝模型进行超声相控阵声场仿真,得到未熔合、未焊透、裂纹和夹渣4种典型缺陷在不同检测位置曲率下的缺陷响应... 详细信息

在电厂安放式小径薄壁管座角焊缝超声检测技术中,检测结果易受到管径小、检测位置结构复杂等因素影响,因此,采用CIVA软件对焊缝模型进行超声相控阵声场仿真,得到未熔合、未焊透、裂纹和夹渣4种典型缺陷在不同检测位置曲率下的缺陷响应。对比分析仿真缺陷图谱,研究检测位置曲率对缺陷成像和声压幅值的影响,结合优化后的仿真参数和检测方法形成了检测工艺。实验结果表明,提出的检测工艺可有效检出不同检测位置曲率下的焊缝缺陷。

关键词：小径薄壁管焊缝缺陷超声相控阵 CIVA仿真

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焊缝表面缺陷的涡流红外热成像检测

激光与红外 2022年第11期52卷 1657-1665页

作者：别尔兰·贾纳依汗王勇勇姜秀海新疆维吾尔自治区特种设备检验研究院新疆乌鲁木齐830011 新疆大学机械工程学院新疆乌鲁木齐830047

焊缝对金属结构的完整性起关键作用,而焊缝表面气孔缺陷是威胁金属结构整体性的缺陷之一。文中将涡流热成像技术与漏磁相结合,实现对人工模拟焊缝表面气孔缺陷的快速检测与全面描述。通过采用数值模拟方法分析了检测区域电磁场分布和温... 详细信息

焊缝对金属结构的完整性起关键作用,而焊缝表面气孔缺陷是威胁金属结构整体性的缺陷之一。文中将涡流热成像技术与漏磁相结合,实现对人工模拟焊缝表面气孔缺陷的快速检测与全面描述。通过采用数值模拟方法分析了检测区域电磁场分布和温度分布,验证该方法可在检测区域形成相对均匀的电磁场。利用涡流热成像实验平台对不同直径与深度表面气孔缺陷进行实验检测,分析缺陷大小对温度的影响。同时与ICA图像处理算法相结合,减小焊缝边缘效应的影响,进一步增强原始图像中缺陷特征。结果表明:该方法对尺寸较小的气孔缺陷具有较高的灵敏度,可以显著提高焊缝缺陷检测能力,且相对于气孔缺陷深度,缺陷直径对于表面温度影响较大,可利用温度曲线1阶导数峰值更清楚识别不同大小的缺陷。

关键词：涡流热成像焊缝缺陷缺陷大小缺陷增强

基于六维力觉感知的焊缝缺陷自主打磨机器人混合力控策略研究

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基于六维力觉感知的焊缝缺陷自主打磨机器人混合力控策略研究

作者：阮正达天津理工大学

学位级别：硕士

伴随着我国人工智能技术的迅速发展,加快了我国智能化生产的改革。目前,工业机器人已经逐渐替代生产工人,被广泛的应用在各个磨抛行业中,利用机器人进行打磨工作,不仅可以提高工件的打磨质量,还可以大大提高打磨的效率。但是对金属焊接... 详细信息

伴随着我国人工智能技术的迅速发展,加快了我国智能化生产的改革。目前,工业机器人已经逐渐替代生产工人,被广泛的应用在各个磨抛行业中,利用机器人进行打磨工作,不仅可以提高工件的打磨质量,还可以大大提高打磨的效率。但是对金属焊接后的焊缝缺陷进行磨抛工作,因其表面的复杂性,在去除多余材料的同时,还需要使打磨接触力恒定,以免对工件造成损坏,对磨抛精度要求较高,目前仍然以人工打磨为主。而人工打磨存在效率低、工件一致性差、强度大、工作环境恶劣影响工人身心健康等问题,所以急需工业机器人代替生产工人完成金属焊缝缺陷磨抛工作。本文针对金属焊缝缺陷自主打磨技术展开研究,开发一套基于六维力觉感知的焊缝缺陷自主打磨机器人力控系统,完成对焊缝缺陷的打磨工作。论文主要研究内容如下:首先,对焊接过程出现的可打磨的焊缝表面缺陷进行介绍,提出机器人自动打磨系统的总体规划,并对打磨过程进行多方向受力分析,建立焊缝缺陷材料去除模型,完成机器人运动学建模。其次,对六维力传感器完成重力补偿计算,使传感器可以采集实时的打磨接触力。在力觉信息和受力分析的前提下,对接触力在不同的方向提出不同的接触力补偿策略。即在主要影响打磨质量的法向方向,采用主动力控的方法进行力的补偿;在水平进给方向,采用阻抗控制算法对机器人的位置进行控制,从而间接完成对机器人的进给方向上的力的控制;在砂轮高速旋转和无法平衡的电机扭矩带来轨迹偏移的侧向力方向,会使得打磨轨迹发生偏移,在这个方向重点是对轨迹的补偿。并且在此基础上设计混合控制器,用于控制算法的频繁切换,进而实现对打磨过程输出力的恒定控制。然后,对机器人自主打磨轨迹进行研究,利用遗传算法寻找机器人从起始点到目标点的最短路径,之后利用提出的3-5-3分段多项式插值对机器人打磨过程的轨迹进行优化。最后,搭建机器人磨抛系统实验平台,可打磨的焊缝表面缺陷进行打磨实验,同时利用上位机记录由传感器反馈的接触力信息,设置不同实验对比打磨过程接触力信息,检验设计的机器人自主打磨混合力控策略的有效性。

关键词：打磨机器人运动学建模混合力控六维力传感器焊缝缺陷

焊片辅助铝合金T型接头振荡扫描激光焊接方法研究

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焊片辅助铝合金T型接头振荡扫描激光焊接方法研究

作者：程健中南大学

学位级别：硕士

交通运输装备轻量化设计是我国制造业高质量发展的重点方向之一。铝合金T型接头兼具轻质材料和减重结构的综合优点,在轨道交通、航空航天及汽车等制造领域得到了广泛应用。然而,在铝合金T型接头激光焊接过程中,铝合金所含低沸点合金元... 详细信息

交通运输装备轻量化设计是我国制造业高质量发展的重点方向之一。铝合金T型接头兼具轻质材料和减重结构的综合优点,在轨道交通、航空航天及汽车等制造领域得到了广泛应用。然而,在铝合金T型接头激光焊接过程中,铝合金所含低沸点合金元素易蒸发、熔池熔化凝固时间短及小孔易坍塌等因素容易引起焊接过程的不稳定,导致飞溅和气孔等焊缝缺陷的形成,严重影响了接头质量。针对铝合金T型接头激光焊接飞溅和气孔等缺陷及焊缝形貌差的问题,本文提出了一种焊片辅助铝合金T型接头振荡扫描激光焊接方法,对铝合金T型接头激光焊接过程进行了实验和数值仿真研究,阐明了振荡参数对焊缝形貌和焊缝缺陷的影响规律,获得了高质量T型接头焊缝成形条件。本文主要工作如下:(1)搭建了铝合金T型接头激光焊接实验平台,对不同焊接方法条件下焊缝形貌和焊缝缺陷进行了实验观测与分析,研究了焊片辅助振荡扫描激光焊接方法对改善焊缝形貌和抑制焊缝缺陷的作用;研究发现,所提出的焊片辅助铝合金T型接头环形振荡扫描激光焊接方法能够有效改善焊缝表面和横截面形貌,抑制飞溅、气孔等焊缝缺陷的形成,提高T型接头焊缝成形质量。(2)建立了振荡扫描激光焊接能量沉积模型,获得了不同振荡参数条件下焊接表面能量分布特征,分析了不同能量分布特征与焊缝形貌和焊缝缺陷之间的关系,阐明了不同振荡参数对焊缝形貌和焊缝缺陷的影响规律;研究发现,采用顺时针旋转方向和适当地增大振荡幅度和振荡频率,能够提高焊接表面能量分布的均匀性和对称性,有利于改善焊缝形貌和抑制飞溅、气孔等焊缝缺陷的形成。(3)提出了不同焊接路径条件下T型接头激光焊接运动热源模型,建立了焊片辅助铝合金T型接头激光焊接过程动力学模型并验证了其有效性;基于数值仿真结果,分析了不同焊接路径和振荡参数条件下熔池小孔的动力学行为,获得了高质量T型接头焊缝成形条件;研究发现,顺时针环形振荡扫描激光焊接过程中熔池小孔具有形貌好、稳定性高和脱气条件优异等特征,适当地增大振荡幅度和振荡频率能够增强熔池小孔稳定性并改善其脱气条件,为高质量焊缝成形创造了良好条件。图104幅,表4个,参考文献110篇

关键词：铝合金 T型接头振荡激光焊缝缺陷数值仿真

拉应力作用下含缺陷埋地管道应变与裂纹扩展行为分析

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福州大学学报（自然科学版） 2022年第4期50卷 553-559页

作者：朱仁迟朱豪豪郭海林中国地质大学工程学院湖北武汉430074

采用数值模拟和宽板拉伸实验相结合的方法,研究单点缺陷与双点缺陷对含螺旋焊缝缺陷管道应力应变及裂纹扩展行为.基于管材的力学性能和标准等确定缺陷尺寸位置参数,利用ABAQUS建立含不同参数缺陷的宽板及全尺寸管道模型分析拉外力下的... 详细信息

采用数值模拟和宽板拉伸实验相结合的方法,研究单点缺陷与双点缺陷对含螺旋焊缝缺陷管道应力应变及裂纹扩展行为.基于管材的力学性能和标准等确定缺陷尺寸位置参数,利用ABAQUS建立含不同参数缺陷的宽板及全尺寸管道模型分析拉外力下的应力分布特点,研究不同缺陷长度与深度对管道焊缝处裂纹萌生的规律;设计3组含焊缝处缺陷管道宽板拉伸实验,研究管道应变与裂纹扩展情况.结果表明:拉应力下管道宽板模型具有可靠性;随着缺陷尺寸的增大,相对长度为0.79、相对深度为45.98的缺陷对裂纹萌生影响最大.对比宽板试验发现,宽板焊缝上、下侧截面点位的应力应变在轴向拉力作用下,均呈现出先缓慢增加后快速上升的趋势,且相对单点缺陷,双点缺陷的相互作用对裂纹的萌生和扩展产生较大影响.

关键词：焊缝缺陷宽板拉伸实验裂纹扩展应力应变数值模拟管道焊接

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焊缝表面缺陷激光扫描三维重构测量

焊接学报 2020年第3期41卷 59-63,I0004页

作者：杨鹏程高向东林少铎马波潘春荣广东工业大学广东省焊接工程技术研究中心广州510006 江西理工大学赣州341000

为检测工件焊缝表面缺陷,采用点激光位移传感测距法和数据拟合技术进行焊缝表面缺陷检测试验研究.首先采集缺陷表面轮廓数据点,利用高斯滤波对原始数据降噪处理.再对处理后的数据点进行Delaunay三角剖分,使散乱点连接并结合其空间坐标... 详细信息

为检测工件焊缝表面缺陷,采用点激光位移传感测距法和数据拟合技术进行焊缝表面缺陷检测试验研究.首先采集缺陷表面轮廓数据点,利用高斯滤波对原始数据降噪处理.再对处理后的数据点进行Delaunay三角剖分,使散乱点连接并结合其空间坐标重构出缺陷的三维模型.结果表明,基于点激光位移传感测距技术及焊缝表面缺陷三维重构方法可以准确判断焊缝成形情况.

关键词：激光测距焊缝缺陷三角剖分三维重构

带缺陷H型钢栓焊拼接节点承载力评估及受限作用下加固技术研究

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工业建筑 2022年第10期52卷 176-181,194页

作者：吴晨煊幸坤涛李胜林冯绍攀中国矿业大学(北京) 北京100083 中冶检测认证有限公司北京100088

H型钢栓焊拼接节点具有优良的拼装性能,广泛应用于钢结构建筑。但在施工过程中,这种节点常有错边、气孔、夹渣等焊接缺陷,不满足验收规范的要求,也严重影响结构安全。为保证结构安全使用,有必要研究带缺陷H型钢栓焊拼接节点承载力的精... 详细信息

H型钢栓焊拼接节点具有优良的拼装性能,广泛应用于钢结构建筑。但在施工过程中,这种节点常有错边、气孔、夹渣等焊接缺陷,不满足验收规范的要求,也严重影响结构安全。为保证结构安全使用,有必要研究带缺陷H型钢栓焊拼接节点承载力的精确评估方法及受限空间内的加固技术。根据焊缝缺陷程度进行定量分级,提出一种利用缺陷焊缝的有效部分、螺栓摩擦力和缺陷焊缝的抗压能力进行节点剩余承载力精确评估的方法;对5种常用梁型、带不同程度焊缝缺陷的节点进行评估,给出了各节点承载力评估结果。基于评估结果,提出了受限空间内将H型变为III型截面的H型栓焊拼接节点抗弯加固方法。

关键词： H型钢栓焊拼接节点焊缝缺陷剩余承载力评估节点加固