国家自然科学基金(61365011)
- 作品数：9 被引量：30H指数：4
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- 相关机构：兰州理工大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划国家重点实验室开放基金更多>>
- 相关领域：金属学及工艺更多>>
- 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被引量：6
- 2018年
- 深入理解熟练焊工经验和操作技能对实现复杂环境下的机器人智能化及高精度焊接具有重要理论意义和工程应用价值。然而,如何检测传感焊工与熔池交互过程中熔池动态变化特征信息是一个难题。针对该问题基于激光视觉传感原理建立动态熔池和焊工实时调控特征信息同步采集试验系统,研究熔透连续变化时焊工对熔池形态及流态的调控行为,并获得了相应的调控参数(焊接速度、焊接电流、焊接弧长)和焊枪姿态与熔池特征参数之间的关系。通过对比分析焊接规范参数与焊枪姿态调整时的熔池形态和流态变化发现:焊接速度、焊接电流和焊接弧长的调整主要是基于熔池输入能量的调控,表现出熔池形态变化剧烈,易出现焊塌缺陷,焊工调控过程呈现出单一、盲目性。焊枪姿态的调整表现出焊工对熔池形态和液态金属流动状态的多元化和指向性调控,可避免焊接缺陷的产生。
- 樊丁顿小春张刚石玗
- 关键词：钨极氩弧焊激光视觉
- 手工钨极惰性气体保护焊焊枪姿态的三维传感与分析被引量：1
- 2016年
- 针对焊工不能准确描述焊枪姿态调节的经验问题,根据焊枪姿态传感原理开发了基于LabVIEW软件平台的姿态角测量系统,完成了焊接过程中焊枪姿态角测量系统的研制,并采用德国CLOOS公司的弧焊机器人对所设计的姿态角测量系统进行标定与分析.结果表明,所设计的姿态角测量模块的姿态角β与γ和的均方根误差为0.019 6°,姿态角β与α和的均方根误差为0.031 7°,姿态角α与γ和的均方根误差为0.105 8°.通过采集并分析较为熟练的焊工与新手焊工在手工钨极惰性气体保护焊焊接过程中的焊枪姿态数据表明,较为熟练的焊工与新手焊工对焊枪姿态的控制主要体现在姿态角α和β的不同,两者的γ角差异较小,姿态角测量模块能够满足焊枪姿态测量的需要.
- 石玗王雪宙朱明张刚樊丁
- 关键词：钨极惰性气体保护焊焊枪
- 钨极惰性气体保护焊焊枪运动姿态的传感与验证被引量：3
- 2016年
- 针对实时准确传感反映焊工焊接经验及技能的焊枪运动姿态问题,设计组建了基于有线惯性测量单元的姿态传感实验系统,以实时获得焊枪姿态的原始数据,并进行了惯性测量单元输出精度的静、动态标定实验.为获得焊枪钨极尖端的空间运动姿态数据,建立了惯性测量单元-万向节-熔池三者间的坐标转换数学模型,并通过实验对其准确性和合理性进行验证.结果表明:惯性测量单元的输出精度为0.01°,其相对自身x、y坐标轴的夹角α和β的测量误差均小于1.2°,与z轴的夹角γ的最大测量误差为1.05°,满足焊枪姿态角的测量要求;所建立的焊枪姿态角转换数学模型合理,能够获得可接受误差范围内的有效焊枪钨极尖端空间姿态角.
- 张刚樊丁石玗顾玉芬朱明闫培民
- 关键词：钨极惰性气体保护焊焊枪传感惯性测量单元
- 试验参数对GTAW熔池表面三维形貌测量的影响分析
- 测量熔池表面三维形貌对检测焊接过程稳定性、熔透状态,实现熔透控制和自动化焊接以及研究焊接电弧与熔池间的相互作用机理具有重要的意义。针对强弧光干扰熔池表面测量难的问题,提出了一种基于激光视觉的熔池表面三维测量方法。在阐述激...
- 张刚石玗李春凯黄健康樊丁
- 关键词：激光视觉
- 双丝旁路耦合电弧熔化极气体保护焊旁路熔滴过渡行为的模拟与分析被引量：4
- 2016年
- 双丝旁路耦合电弧熔化极气体保护焊过程中,由于旁路电弧选择了直流正极性接法,采用常规纯氩气保护时旁路熔滴体积较大且过渡过程不稳定。为此,提出采用80%Ar＋20%CO2作为保护气体,通过改变熔滴表面的受力形式,改善旁路熔滴过渡过程。在此基础上,通过建立可以描述旁路熔滴过渡行为的动态数学模型,模拟分析不同受力形式下的旁路熔滴直径变化与过渡过程。结果表明：采用纯氩气保护时,不同旁路电流参数下的旁路熔滴直径为2.6～3.3 mm且难以过渡,采用80%Ar＋20%CO2混合气体保护时,旁路熔滴直径减小至0.6～1.1 mm且过渡频率加快;通过模拟分析不同保护气体成分下电磁力对旁路熔滴过渡的影响,发现采用80%Ar＋20%CO2混合气体保护时旁路熔滴直径减小了50%,与试验结果基本一致,证明了富氩保护气体中加入CO2可以使得电磁力重新促进旁路熔滴向熔池过渡,从而改善了旁路熔滴过渡过程。
- 王雪宙朱明石玗樊丁
- 关键词：熔化极气体保护焊熔滴过渡
- 基于焊枪姿态与熔池形貌的不同焊工焊接行为的测量与分析被引量：8
- 2017年
- 熟练焊工通过观察熔池表面三维形态实时调整焊枪姿态从而保证在复杂工况下良好的焊缝成形。这表明焊工经验和技能的实质是焊枪姿态与熔池的交互行为,但目前尚无有效的方法和手段清晰地描述出焊工的这种经验和技能。为了研究焊枪姿态与熔池形貌的交互行为,采用动态倾角传感器实时传感焊枪姿态的方法,结合激光视觉传感技术,搭建焊枪姿态与熔池形貌实时传感系统平台,实现焊枪姿态与熔池形貌的实时传感。通过德国CLOOS弧焊机器人对倾角传感器进行标定,利用搭建的试验平台传感并分析不同水平焊工焊接过程试验,结果表明:倾角传感器的角β与?和的方均根误差C=0.019 6°,角β与α和的方均根误差C=0.031 7°,角α与γ和的方均根误差C=0.105 8°;焊接过程中,熟练焊工焊枪姿态平稳,波动较小,其对最佳熔池形貌维持能力强,焊缝成形好;新手焊工焊枪姿态波动较大,姿态突变较多,缺乏应对熔池形貌变化所必需的焊接经验和技能,对焊枪姿态角度的调整单一,焊缝成形差,余高不均。
- 王雪宙石玗朱明张刚樊丁
- 关键词：焊枪姿态
- 焊接电参数对GTAW熔透状态的影响被引量：5
- 2016年
- 针对非熔化极气体保护焊(gas tungsten arc welding,GTAW)过程中因焊接参数波动、热传导条件变化难以实时检测和控制熔透的难题,考虑304不锈钢相变潜热随温度的变化,建立了焊接电参数与熔池相变潜热、背面熔宽间的动态变化数学模型,仿真研究了改变焊接电流、电弧电压对焊缝熔透状态的动态影响规律,预测了恒定电参数下点焊熔透状态发生改变的时间.采集了同参数焊接过程中表征熔透状态变化的反射激光点阵视频图像,统计计算了实际熔透发生改变的时间.结果表明,所建立的动态数学模型能够反映焊缝熔透状态随电参数的动态变化过程,且焊接电流对熔透状态的影响更显著;熔透变化预测时间与实测时间一致.
- 张刚樊丁石玗黄健康李春玲
- 关键词：焊接电参数建模仿真熔透
- 熔池三维自由表面状态与TIG焊熔透的相关性研究被引量：5
- 2014年
- 基于激光视觉测量原理,采用2台同规格的CCD摄像机实时同步采集了钨极惰性气体保护电弧焊熔池自由表面和背面熔宽动态变化视频图像,利用熔池自由表面三维恢复算法获得熔池三维自由表面形貌,并对不同熔透状态的熔池三维自由表面高度变化与同步采集的背面熔宽变化间的相关性进行了定性分析实验.通过建立理想熔池自由表面,入、反射激光束光学变换及成像屏数学模型,逆向仿真研究了不同熔透状态的熔池表面对反射激光点阵形态的影响规律.结果表明,基于激光视觉法获得的熔池三维自由表面动态变化与焊缝熔透之间具有相关性,当焊缝由未熔透过渡到熔透时,熔池表面由凸形逐渐变为凹形,且塌陷量随背面熔宽的增加而缓慢增大,反射激光点阵行曲率变小,激光点逐渐聚为一点.当过熔透时,背面熔宽增加,熔池表面塌陷量迅速增加,反射激光点阵行曲率反而变大,聚集的激光点阵纵向逐渐被拉开.熔池表面逆向建模仿真结果与实际测量结果基本一致,利用反射激光点阵的形态变化可以表征熔透变化.
- 张刚石玗李春凯黄健康樊丁
- 关键词：TIG焊激光视觉熔透控制
- 试验参数对GTAW熔池表面三维形貌测量的影响分析
- 2014年
- 测量熔池表面三维形貌对实现全熔透控制、自动化焊接以及研究电弧与熔池间的相互作用机理具有重要的意义。针对熔池表面高度尺寸不易测量难题,提出了激光视觉测量熔池表面三维形貌方法。基于激光视觉测量原理设计搭建了传感测量试验系统。投射一直流小功率结构光激光器产生的19×19点阵激光于GTAW熔池表面,由CCD摄像机实时采集了经熔池表面反射的激光点阵视频图像,并在304不锈钢板上进行了光路参数和焊接规范变化对传感质量的影响规律试验研究。结果表明,基于此试验系统所获得的反射激光点阵变化能够表征熔池自由表面三维形貌的变化,通过试验研究获得了采集最佳视频图像的参数范围,缩短了焊接试验周期,为后续熔池自由表面的三维恢复提供了有效、可靠的图像数据。
- 张刚石玗李春凯黄健康樊丁
- 关键词：激光视觉
- 试验参数对GTAW熔池表面三维形貌测量的影响分析
- 测量熔池表面三维形貌对检测焊接过程稳定性、熔透状态,实现熔透控制和自动化焊接以及研究焊接电弧与熔池间的相互作用机理具有重要的意义。针对强弧光干扰熔池表面测量难的问题,提出了一种基于激光视觉的熔池表面三维测量方法。在阐述激...
- 张刚石玗李春凯黄健康樊丁
- 关键词：激光视觉
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