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基于TVCNN神经网络的高铁用铝合金型材自适应激光焊接研究

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中国激光 2025年

作者：马寅王尉马国龙韩晓辉杨彪刘福运檀财旺宋晓国中车青岛四方机车车辆股份有限公司哈尔滨工业大学材料结构精密焊接与连接全国重点试验室哈尔滨工业大学(威海) 山东省特种焊接技术重点试验室

针对高铁用铝合金型材焊接过程中存在的不可避免的装配间隙问题，本文提出了一种基于卷积神经网络(CNN)的自适应焊接方法。通过对焊接过程中的关键参数进行实时监测和分析，该方法能够有效提高焊接质量和效率。首先进行了不同工况下的... 详细信息

针对高铁用铝合金型材焊接过程中存在的不可避免的装配间隙问题，本文提出了一种基于卷积神经网络(CNN)的自适应焊接方法。通过对焊接过程中的关键参数进行实时监测和分析，该方法能够有效提高焊接质量和效率。首先进行了不同工况下的激光焊接试验，用于探索不同工况下的工艺区间。其次，通过大量焊接试验得到的数据训练CNN模型以识别焊接缺陷。最后利用训练好的模型对实际焊接过程进行实时监控，并通过反馈控制机制调整激光功率，以达到最优焊接效果。该自适应焊接系统能够显著减少焊接缺陷，有效地生产良好的焊接接头。本研究为提高高铁用铝合金型材的焊接质量提供了一种新的解决方案，具有重要的理论意义和应用价值。

关键词：激光技术高速列车铝合金型材自适应焊接

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盾构机刀盘焊接过程监管系统的研究与设计

盾构机刀盘焊接过程监管系统的研究与设计

作者：刘钊江山东大学

学位级别：硕士

现阶段我国面临着隧道工程建设需求扩张与盾构机产能不足的矛盾。刀盘作为盾构机开挖掘进的核心部件,对工程质量的稳定性起着决定性作用。但是刀盘焊接车间仍采用传统的人工焊接方式,这不仅存在着焊接效率低、焊接一致性差的问题,还会... 详细信息

现阶段我国面临着隧道工程建设需求扩张与盾构机产能不足的矛盾。刀盘作为盾构机开挖掘进的核心部件,对工程质量的稳定性起着决定性作用。但是刀盘焊接车间仍采用传统的人工焊接方式,这不仅存在着焊接效率低、焊接一致性差的问题,还会对焊接工人的健康造成损害,且焊接车间尚未应用现代化的信息管理系统,因此升级刀盘的焊接技术与监管手段具有重要意义。本文来源于山东省重大科技创新项目,针对刀盘焊接过程中智能、柔性化不足的技术问题,结合焊接车间数字化的发展方向,研究自动化焊接技术,给出一种机器人焊接控制终端自适应焊接和分层规划焊接的方法,设计焊接生产的控制终端,并依托物联网与Web应用技术部署远程监管平台,提升了刀盘的生产制造与信息管理水平。本文主要的工作与研究内容如下:（1）规划系统总体架构分为焊接控制终端和远程监管平台两个部分,确定了焊接控制终端现场设备层、操作服务层、系统控制层的分层设计方案,以及远程监管平台的接入层、服务层、应用层的分层设计方案,并通过网络层交互数据。（2）分析自动化焊接过程中的系统误差与随机误差场景,研究焊接过程中的自适应焊接问题,结合激光位移传感器的视觉信息测量与机器人焊接生产线的手眼标定技术,建立刀盘焊件坡口的空间位置模型,关联焊枪初始化的位姿数据,给出一种自适应校正偏差并分层规划的多层多道刀盘坡口焊接方法。（3）采用集散控制的设计思想,研究现场焊接控制终端架构,设计PLC主控制单元、机器人和工控机子控制单元的分层控制结构,参照现场焊接车间的工作环境进行设备选型,并设计控制终端的硬件方案、软件方案和通讯方案。（4）基于监管平台的功能架构分析业务流程,围绕平台功能需求以及数据主体模型设计数据库表,采用B/S架构设计各功能模块,结合Django框架、Bootstrap框架、Nginx、uWSGI等后端技术开发对应Web界面,实现用户管理、运行监测、报警管理、专家工艺系统、历史数据查询功能的可视化显示。盾构机刀盘焊接过程监管系统经过反复测试,控制终端的焊接效果良好,焊接质量与效率符合预期目标;远程监管平台功能合理,满足用户需求,有望后续投入生产使用。

关键词：刀盘自适应焊接分层规划控制终端监管平台

基于BP神经网络薄板P-PAW搭接的间隙自适应工艺参数优化

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材料科学与工艺 2024年第1期32卷 18-24页

作者：陈振款何建萍李芳华学明黄文荣上海工程技术大学材料科学与工程学院上海201620 上海市激光制造与材料改性重点实验室(上海交通大学) 上海200240 沪东中华造船(集团)有限公司上海200129

对大型LNG燃料薄膜舱中1.2 mm厚SUS304L不锈钢板薄板的搭接焊,存在的搭接间隙会带来焊缝成形不良等严重影响船舱安全性的问题。本文通过激光传感器检测搭接间隙变化,设计了不同的峰值电流和焊接速度在不同间隙下的工艺实验,研究了间隙... 详细信息

对大型LNG燃料薄膜舱中1.2 mm厚SUS304L不锈钢板薄板的搭接焊,存在的搭接间隙会带来焊缝成形不良等严重影响船舱安全性的问题。本文通过激光传感器检测搭接间隙变化,设计了不同的峰值电流和焊接速度在不同间隙下的工艺实验,研究了间隙对焊缝成形质量的影响机制;基于BP神经网络建立不同间隙下的脉冲等离子弧焊(P-PAW)的工艺参数和间隙及焊缝成形尺寸之间的拓扑关系模型,通过工艺实验获取模型的训练样本,实现了基于BP神经网络的间隙自适应工艺参数优化系统。结果表明,该系统实现了不同搭接间隙下进行实时工艺参数优化的功能,并对搭接间隙在0~0.6 mm变化时所带来的空洞等缺陷起到了有效的抑制作用,实现了良好的焊接成形一致性控制,提高了在LNG薄膜舱中不锈钢板焊接的自适应能力。

关键词：等离子弧焊激光传感焊接间隙自适应焊接 BP神经网络

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不锈钢萃取槽拼板自动焊接装备及工艺研究

机械制造文摘（焊接分册） 2024年第5期 6-10页

作者：刘伟贺文陈天喜黎凯平国能铁路装备有限责任公司内蒙古分公司鄂尔多斯017000 株洲中车时代电气股份有限公司株洲412000

基于地轨C型架、六轴工业机器人、柔性控制系统和自适应焊接系统研制不锈钢萃取槽拼板自动焊接装备;同时结合萃取槽各位置受力、变形控制分析以及焊缝外观检测的要求,开发06Cr19Ni10基板和Q235框架的断续焊、连续焊焊接工艺;基于2D线激... 详细信息

基于地轨C型架、六轴工业机器人、柔性控制系统和自适应焊接系统研制不锈钢萃取槽拼板自动焊接装备;同时结合萃取槽各位置受力、变形控制分析以及焊缝外观检测的要求,开发06Cr19Ni10基板和Q235框架的断续焊、连续焊焊接工艺;基于2D线激光对焊缝信息的自动读取开发自适应焊接技术,解决非标工件板材不均和组对间隙不均等问题,全套焊接装备的研制和配套焊接工艺的开发,大幅度提高萃取槽拼板的焊接效率和质量,对促进传统制造业自动化水平的提升具有重要意义。

关键词：不锈钢萃取槽焊接装备拼焊自适应焊接断续焊

基于激光视觉传感及改进Canny边缘算法的焊缝三维轮廓特征提取研究

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热加工工艺 2021年第21期50卷 113-117,123页

作者：汤自强郭彦兵张旺上海电机学院机械学院上海201306

提出了一种基于一字激光视觉传感及改进Canny边缘算法的焊缝轮廓提取系统。该系统可简化图像处理,并精确提取焊缝特征点。采用三角立体投影法,找出了焊缝深度与底部特征点像素坐标的公式,确定了焊缝的三维信息。采用融合数学形态学的改... 详细信息

提出了一种基于一字激光视觉传感及改进Canny边缘算法的焊缝轮廓提取系统。该系统可简化图像处理,并精确提取焊缝特征点。采用三角立体投影法,找出了焊缝深度与底部特征点像素坐标的公式,确定了焊缝的三维信息。采用融合数学形态学的改进Canny边缘算法,实现了底部特征点图像坐标值的准确识别。实验结果表明,所开发的基于激光视觉传感及改进Canny边缘算法的自适应焊接系统可以很好地用于焊缝实时跟踪和三维焊缝轮廓检测。

关键词：自适应焊接视觉传感器图像处理边缘识别数学形态学

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中频电阻点焊自适应控制技术研究

中频电阻点焊自适应控制技术研究

作者：李建安徽理工大学

学位级别：硕士

电阻点焊工艺由于高效率、可靠性和美学优势,被广泛应用在工业制造中。但是在点焊的批量生产过程中可能会出现各种复杂的焊接工况,例如:焊接距离过近、焊件厚度的变化以及工件之间存在异物等,这些工况会导致焊接质量的下降和焊后质量检... 详细信息

电阻点焊工艺由于高效率、可靠性和美学优势,被广泛应用在工业制造中。但是在点焊的批量生产过程中可能会出现各种复杂的焊接工况,例如:焊接距离过近、焊件厚度的变化以及工件之间存在异物等,这些工况会导致焊接质量的下降和焊后质量检测成本的增加。因此,研究大批量点焊过程中复杂工况下的点焊自适应控制技术以提高焊接一致性至关重要。本文在现有研究的基础上提出了一种新的电阻点焊自适应控制策略,该策略可以在焊接过程中实时自适应调节焊接电流和时间。该策略由两部分组成:电流调节策略和时间调节策略。电流调节策略是改进后的参考功率控制与恒流控制相结合而形成的。其中,参考功率控制是一种点焊自适应方法,通过控制焊接功率曲线的一致性来保证焊点的质量。本文所提的电流调节策略是在参考功率控制的基础上引入电阻预测模型加以改进,并增加恒流控制以应对焊接时间需要延长的情况。同时为了更好地配合电流调节策略控制焊接电流,设计了一种能参数自整定的模糊PI电流控制器。时间调节策略的原理是设立与动态电阻特征量相关的焊接目标来代替焊接时间作为决定焊接结束的标志,从而使得焊接时间得以自适应调整。最后对中频电阻点焊机的软硬件进行了设计,并以该点焊机搭建了实验平台,通过模拟常见的干扰工况对本文所提的点焊自适应焊接策略进行了验证。最后结果表明,在这四种典型的干扰工况下,使用本文所提的点焊自适应控制策略均能获得可靠焊点且所获焊点的熔核直径均不低于参考焊点。图[59]表[6]参[84]

关键词：电阻点焊自适应焊接参考功率控制

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铁路货车板柱式端墙智能制造研究

机电技术 2023年第2期 30-32,45页

作者：刘华学王海峰张锋毅吕娅中车长江车辆有限公司湖北武汉430212

结合国家对制造业“智能化、数字化”转型的战略要求,提出了一种铁路货车板柱式端墙智能化制造的通用方案。根据产品的结构特点创新设计并运用了工件自动传输、柔性便捷组装、机器人自适应焊接、原地叉式翻转、制造信息化等技术,实现了... 详细信息

结合国家对制造业“智能化、数字化”转型的战略要求,提出了一种铁路货车板柱式端墙智能化制造的通用方案。根据产品的结构特点创新设计并运用了工件自动传输、柔性便捷组装、机器人自适应焊接、原地叉式翻转、制造信息化等技术,实现了板柱式端墙的节拍化智能生产,提升了效率效益,稳定了产品质量,为铁路货车智能制造技术发展提供了宝贵的经验。

关键词：板柱式端墙智能化制造柔性便捷组装焊接机器人自适应焊接

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降低汽车焊装自动化生产线焊点飞溅率

汽车工艺师 2022年第12期 14-17页

作者：郭峰赵延鹏胡梦婷奇瑞汽车股份有限公司安徽芜湖241006

随着汽车制造业的不断发展,焊装生产线自动化率逐渐提高,焊装自动化产线生产效率提高的同时需要保证产品质量。介绍了焊装自动化产线焊点飞溅率的降低过程,经过对其影响因素进行分析确认,采用自适应焊接技术进行实际验证,降低了焊点飞溅... 详细信息

随着汽车制造业的不断发展,焊装生产线自动化率逐渐提高,焊装自动化产线生产效率提高的同时需要保证产品质量。介绍了焊装自动化产线焊点飞溅率的降低过程,经过对其影响因素进行分析确认,采用自适应焊接技术进行实际验证,降低了焊点飞溅率,提升了产品质量并节约了能耗。

关键词：焊点飞溅率焊装产线自适应焊接

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智能焊接技术在大型港口机械制造中的应用研究

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中国机械 2024年第31期 76-79页

作者：张明上海振华重工(集团)股份有限公司长兴分公司

在全球贸易日益繁荣的背景下，大型港口机械制造行业面临着更高的质量和效率要求。传统焊接技术在应对复杂的大型港口机械结构和严苛的制造标准时逐渐显露出局限性。本文聚焦于智能焊接技术在大型港口机械制造中的应用，在探究智能焊接... 详细信息

在全球贸易日益繁荣的背景下，大型港口机械制造行业面临着更高的质量和效率要求。传统焊接技术在应对复杂的大型港口机械结构和严苛的制造标准时逐渐显露出局限性。本文聚焦于智能焊接技术在大型港口机械制造中的应用，在探究智能焊接技术体系及其功能层次的前提下，以岸桥制造为例，探究了从三维建模与分析、焊接工艺规划等焊接前准备工作，到智能焊接系统的搭建以及自适应焊接轨迹的规划与修正等智能焊接作业的全过程，期望为相关研究人员探索智能焊接技术在工业制造中的应用提供基础参考和启发。

关键词：智能焊接技术大型港口机械制造岸桥自适应焊接生产效率