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基于视觉反馈的铝合金脉冲旁路耦合电弧MIG焊过程熔宽控制

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今日制造与升级 2023年第4期 134-137页

作者：王毅山东水利技师学院山东淄博255000

文章针对脉冲旁路耦合电弧熔化极惰性气体保护焊(melt inert-gas welding,MIG焊)焊缝的熔宽控制问题,利用工业摄像机(CCD)高速拍摄获得的焊缝熔宽视觉传感信号作为输入变量,控制输出变量焊机送丝速度进行焊接过程。通过采用LabVIEW组态... 详细信息

文章针对脉冲旁路耦合电弧熔化极惰性气体保护焊(melt inert-gas welding,MIG焊)焊缝的熔宽控制问题,利用工业摄像机(CCD)高速拍摄获得的焊缝熔宽视觉传感信号作为输入变量,控制输出变量焊机送丝速度进行焊接过程。通过采用LabVIEW组态软件作为上位机软件,设计使用增量式PID控制器,建立了铝合金脉冲旁路耦合电弧熔化极惰性气体保护焊控制平台,在此基础上利用图像视觉传感技术以及相应的图像处理算法,采用补偿解耦的方式进行4mm的铝合金钢板的焊接试验。结果表明:采用脉冲旁路耦合电弧熔化极惰性气体保护焊的方式,利用视觉信号为反馈量,送丝速度为控制量的控制策略可以实现焊接过程熔宽的实时控制,并保证了焊接过程的稳定和焊缝成型的美观度。

关键词：脉冲旁路耦合电弧 MIG焊熔宽控制视觉传感

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基于激光视觉的铝合金TIG焊背面熔宽控制技术研究

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焊接 2010年第11期 38-40页

作者：朱琦朱晓智机械科学研究院哈尔滨焊接研究所 150080 哈尔滨建成北方专用车有限公司 150030

TIG焊熔透控制技术是焊接领域研究的热点技术之一。文中采用激光视觉传感器,对铝合金TIG焊背面传感熔宽控制技术进行了试验研究,开发了基于PD的控制算法,实现了6 mm厚铝合金变散热梯形试板的焊接。试验结果表明:控制后的焊缝背面熔宽均... 详细信息

TIG焊熔透控制技术是焊接领域研究的热点技术之一。文中采用激光视觉传感器,对铝合金TIG焊背面传感熔宽控制技术进行了试验研究,开发了基于PD的控制算法,实现了6 mm厚铝合金变散热梯形试板的焊接。试验结果表明:控制后的焊缝背面熔宽均匀一致,解决了熔透控制中热惯性等关键技术,为在工业生产中普及应用奠定了基础。

关键词：激光视觉熔宽控制 TIG焊

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基于ITAE的铝合金MIG焊熔宽控制仿真

电焊机 2012年第10期42卷 1-4页

作者：樊丁张刚黄健康石玗兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验甘肃兰州730050 兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点实验甘肃兰州730050

针对铝合金MIG焊过程的复杂多变性,在已建立的脉冲电流占空比与焊接正面熔宽之间的动态阶跃响应辨识数学模型基础上,设计基于ITAE准则的自整定优化PID控制器,对铝合金MIG焊占空比对熔池正面宽度动态响应控制效果进行了仿真研究,并研究... 详细信息

针对铝合金MIG焊过程的复杂多变性,在已建立的脉冲电流占空比与焊接正面熔宽之间的动态阶跃响应辨识数学模型基础上,设计基于ITAE准则的自整定优化PID控制器,对铝合金MIG焊占空比对熔池正面宽度动态响应控制效果进行了仿真研究,并研究控制系统在随机干扰信号作用下单位阶跃响应的鲁棒性,与增量式PID控制器和鲁棒极点配置控制器的控制效果进行了对比分析。结果表明,基于ITAE准则的自整定优化PID控制器在能够满足控制精度要求的同时,也具有较快的响应速度,较好的稳定性和鲁棒性,为更好地实现铝合金MIG焊熔宽实时控制提供了理论基础。

关键词：铝合金MIG焊 ITAE准则熔宽控制仿真

基于实时目标机的TIG焊熔宽视觉传感与控制系统研究

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基于实时目标机的TIG焊熔宽视觉传感与控制系统研究

作者：和平安兰州理工大学

学位级别：硕士

研究复杂焊接过程时,离线仿真的方法对数学模型精度的要求较高,其应用受到局限,而实时仿真方法可以直接在硬件回路中进行仿真研究,不受系统数学模型的限制,有很大的应用前景。所以,为了将实时仿真方法应用于复杂焊接过程的研究做些尝试... 详细信息

研究复杂焊接过程时,离线仿真的方法对数学模型精度的要求较高,其应用受到局限,而实时仿真方法可以直接在硬件回路中进行仿真研究,不受系统数学模型的限制,有很大的应用前景。所以,为了将实时仿真方法应用于复杂焊接过程的研究做些尝试和经验积累,本文采用基于xPC Target(实时目标机)的实时仿真方法对脉冲TIG焊熔宽视觉传感的模糊控制过程进行了试探研究,并取得了满意的控制效果。首先,本文设计了TIG焊电流闭环控制实时仿真方案,搭建了实时仿真实验平台,并做了多种电流波形的控制实时仿真试验,结果既表明了基于xPC Target的实时仿真方法在TIG焊电流闭环实时仿真与控制方面是可行的,又显示出该方法的高计算能力和很好的实时性特点。然后,又在TIG焊电流闭环实时仿真实验平台上增加了熔宽视觉传感子系统,进一步将该方法尝试应用于脉冲TIG焊熔宽视觉传感的模糊控制过程实时仿真,即通过对正面熔池宽度的实时监测,相应调整TIG峰值电流,达到控制焊缝正面成形的目的。在该系统中,首先通过焊接区传感图像的灰度值总和的大小判断出电流是否进入基值,从而准确判断出熔宽采样帧。然后,限制熔宽提取的有效边缘检测范围,既减少不必要的计算时间,又避开对熔池边缘检测干扰最强的熔池头部的电弧区和熔池尾部的鱼鳞纹反光区,提高了熔宽提取的精度。接着,以熔宽偏差和熔宽偏差变化率为输入量,输入Sugeno型双输入单输出模糊控制器,最后输出为TIG峰值电流控制量的变化量。如此循环,直至控制信号结束。为了验证控制效果,本文采用了散热条件不均的梯形薄钢板堆焊试验,恒规范时焊缝宽度在散热条件差的区域明显变宽,最大波动为3mm,直到焊缝出现稍微塌陷宽度才稍有下降,基于xPC Target的实时模糊控制的焊缝宽度变化不大,熔宽波动范围为±1mm。

关键词： TIG焊熔宽控制实时目标机实时仿真视觉传感模糊控制 PID

脉冲TIG焊熔宽动态过程的自学习模糊神经网络控制

同方学位论文库评论

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机械工程学报 1997年第4期33卷 70-76页

作者：陈善本吴林王其隆刘玉池哈尔滨工业大学焊接教研室

对脉冲ＴＩＧ焊工艺中熄接电流一正面熔宽动态过程提出了一种自学习模糊神经网络控制方法，模糊控制器采用误差、误差变化及误差加速度的加权和的解析描述形式，利用人工神经网络直接对过程的建模，实现对模糊加权因子的自学习优化调整... 详细信息

对脉冲ＴＩＧ焊工艺中熄接电流一正面熔宽动态过程提出了一种自学习模糊神经网络控制方法，模糊控制器采用误差、误差变化及误差加速度的加权和的解析描述形式，利用人工神经网络直接对过程的建模，实现对模糊加权因子的自学习优化调整。将上述方法用于控制仿真和实际脉冲ＴＩＧ焊过程控制试验，结果表明提出的自学习模糊神经网络控制方案有效。

关键词：脉冲TIG焊熔宽控制自学习模糊控制神经网络

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铝合金脉冲MIG焊过程双变量解耦控制

机械工程学报 2011年第8期47卷 88-92页

作者：卢立晖石玗黄健康朱明樊丁兰州理工大学有色金属合金及加工教育部重点试验室兰州730050 兰州理工大学甘肃省有色金属新材料重点试验室兰州730050

针对铝合金脉冲熔化极惰性气体保护焊(Metal inert-gas welding,MIG)过程中,焊接参数匹配范围窄、参数间耦合作用强、焊接过程不稳定、焊缝成形差等关键问题,提出双变量解耦的控制方案。利用视觉传感同时反馈熔宽和干伸长信号,一方面调... 详细信息

针对铝合金脉冲熔化极惰性气体保护焊(Metal inert-gas welding,MIG)过程中,焊接参数匹配范围窄、参数间耦合作用强、焊接过程不稳定、焊缝成形差等关键问题,提出双变量解耦的控制方案。利用视觉传感同时反馈熔宽和干伸长信号,一方面调整双脉冲占空因数进行可变双脉冲熔宽控制;另一方面,在熔宽控制的同时,改变送丝速度同步控制干伸长,在控制焊缝成形的同时保证焊接过程的稳定。设计模糊PID控制器,采用基于xPC的实时目标环境,建立铝合金脉冲MIG焊快速原型控制平台,在此基础上,利用图像视觉传感和相应的图像处理算法,采用补偿解耦的方法进行双变量解耦控制试验,获得了良好的解耦控制效果,得到熔宽均匀的焊缝。结果表明,采用双变量解耦的控制方案能够实现铝合金脉冲MIG焊过程的控制,在保证焊接过程稳定的基础上,实现了良好的焊缝成形。

关键词：铝合金脉冲熔化极惰性气体保护焊(Metalinert-gas welding,MIG) 视觉传感熔宽控制解耦控制

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铝合金脉冲MIG焊过程实时解耦控制

铝合金脉冲MIG焊过程实时解耦控制

作者：卢立晖兰州理工大学

学位级别：硕士

近年来,随着铝合金在汽车、高速列车等交通工具中的广泛应用,对铝合金焊接的质量和自动化、智能化的要求越来越高。由于热积累作用强,铝合金脉冲MIG焊在恒规范焊接时焊缝宽度逐渐变宽,甚至塌陷,本文针对如何在保证焊接过程稳定的基础上... 详细信息

近年来,随着铝合金在汽车、高速列车等交通工具中的广泛应用,对铝合金焊接的质量和自动化、智能化的要求越来越高。由于热积累作用强,铝合金脉冲MIG焊在恒规范焊接时焊缝宽度逐渐变宽,甚至塌陷,本文针对如何在保证焊接过程稳定的基础上,得到熔宽均匀,成形良好的的焊缝进行了研究。本文利用快速控制原型技术,通过xPC Target实时目标,设计了具有响应速度快、控制器开发快速、控制方案可快速调整等优点铝合金脉冲MIG焊快速原型控制系统,并通过COM技术,实现了LabVIEW视觉传感系统与快速原型控制系统的无缝链接,为铝合金脉冲MIG焊控制试验奠定了基础。在设计的铝合金脉冲MIG焊快速原型控制平台的基础上,进行了铝合金脉冲MIG焊过程干伸长的实时控制。分别研究了以电弧电压、电压与电流比值(U/I)及视觉传感为反馈信号,以送丝速度为控制信号的干伸长控制过程,并采用不同控制器进行了干伸长的控制试验,获得了比较稳定的焊接过程。本文提出了可变双脉冲的方案进行熔宽控制,通过可变双脉冲MIG焊工艺试验证明了该方案的可行性。在此基础上,采用可变双脉冲的方案进行了铝合金脉冲MIG焊熔宽控制试验,得到了熔宽均匀,外形美观,成形良好的焊缝。但是由于是单变量控制,干伸长波动很大,因此表明了对铝合金脉冲MIG焊过程进行多变量解耦控制的必要性。最后,在熔宽控制的基础上,针对铝合金脉冲MIG焊过程中强耦合现象,进行了不同传感方式与不同控制器下的双变量解耦控制试验,得到了良好的焊缝成形和稳定的焊接过程,较好的解决了在控制熔宽保证良好焊缝成形的同时,也保证焊接过程稳定的问题。

关键词：铝合金脉冲MIG焊快速控制原型干伸长控制熔宽控制解耦控制