本文選題：激光光電法 + GTAW　； 參考：《蘭州理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：在GTAW焊接自動(dòng)化過程中,保證焊縫質(zhì)量的有效方式是實(shí)時(shí)采集焊接過程熔透信息并設(shè)計(jì)合理的控制方案形成閉環(huán)控制。而控制模型的建立和傳感方法的選擇是其中的關(guān)鍵。熔池表面承載著大量表征焊縫質(zhì)量的信息,無論是熔池自由表面三維形貌,還是在受激狀態(tài)下熔池表面的振蕩狀態(tài),都與焊縫質(zhì)量的重要參數(shù)熔深和熔透有直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系,建立熔池表面動(dòng)態(tài)行為與焊接質(zhì)量參數(shù)的定量關(guān)系,將為建立GTAW全熔透控制模型提供數(shù)據(jù)支持。因此,本文利用熔池表面良好的類鏡面反射特性,以及光電轉(zhuǎn)換器傳感效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),提出了一種基于光電轉(zhuǎn)換的新方法—激光光電法,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)熔池表面特征信息的實(shí)時(shí)檢測(cè)與傳感。在該傳感方法的基礎(chǔ)上,本文進(jìn)行了以下幾方面的全熔透控制研究:(1)在介紹了激光光電法傳感光電信號(hào)過程的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提出了利用該方法在直流GTAW和脈沖GTAW焊接條件下的全熔透檢測(cè)與控制原理,并設(shè)計(jì)了以LABVIEW為主體,嵌入MATLAB節(jié)點(diǎn)做為支撐的軟件系統(tǒng),配套搭建了相應(yīng)的硬件控制平臺(tái)。(2)通過對(duì)直流GTAW焊接過程中采集的光電信號(hào)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)熔透狀態(tài)從未熔透轉(zhuǎn)變?yōu)榕R界熔透時(shí)熔池表面由凸面突變?yōu)榘济?激光反射條紋快速聚焦,從而引起光電法電壓信號(hào)迅速變化的現(xiàn)象。利用該特征現(xiàn)象,基于實(shí)驗(yàn)建模法構(gòu)建了經(jīng)典控制理論中單輸入單輸出(SISO)的全熔透控制模型,其中光電信號(hào)作為輸入信號(hào),背部熔寬作為輸出信號(hào),并通過仿真驗(yàn)證了該模型具有良好的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性。接著設(shè)計(jì)了焊接全熔透控制方案,對(duì)不同板厚的304不銹鋼分別進(jìn)行了全熔透控制試驗(yàn),最終獲得了良好的焊縫成形,其正、背面熔寬均勻,熔深一致,這證明了全熔透控制試驗(yàn)平臺(tái)以及控制方案具有良好的實(shí)時(shí)性、可靠性和穩(wěn)定性。(3)直流GTAW對(duì)于熔池表面信息的傳感屬于被動(dòng)方式,而基于激光光電法的脈沖GTAW通過傳感熔池振蕩頻率來反映熔透狀態(tài)則屬于主動(dòng)檢測(cè)方法。首先利用機(jī)理分析法,建立了脈沖GTAW不同熔透狀態(tài)下熔池振蕩頻率與背部熔寬的SISO模型,并將實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)與計(jì)算值進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果表明所建立模型輸出量對(duì)應(yīng)于的輸入量的變化趨勢(shì)與實(shí)驗(yàn)值基本相符,該模型可應(yīng)用于步進(jìn)焊接條件下的全熔透控制。根據(jù)熔透狀態(tài)從未熔透轉(zhuǎn)變?yōu)槿弁笗r(shí),熔池振蕩頻率突變的現(xiàn)象,設(shè)計(jì)了步進(jìn)焊接條件下的全熔透控制方案,對(duì)不同板厚、不同步距的試樣進(jìn)行熔透控制試驗(yàn),最終均獲得了均勻一致的焊接接頭。(4)對(duì)于激光光電法全熔透控制系統(tǒng),要求對(duì)于實(shí)際工況下多種干擾因素具有較強(qiáng)的自適應(yīng)性。在存在步進(jìn)焊接步距、對(duì)縫間隙和錯(cuò)邊量、散熱條件變化等干擾因素下,分別進(jìn)行了基于激光光電法的全熔透控制試驗(yàn),結(jié)果表明:該控制系統(tǒng)對(duì)以上影響因素具有良好的自適應(yīng)性,控制過程中傳感信號(hào)的采集與分析基本不受影響,控制信號(hào)的通信保持穩(wěn)定,最終獲得的焊縫成形均勻穩(wěn)定。
[Abstract]:In this paper , a full penetration control model based on photoelectric conversion is presented in this paper . ( 3 ) The sensing of the surface information of the molten pool belongs to the passive mode , and the laser photoelectric method is used in the active detection method . The results show that the model can be applied to the full penetration control under the condition of step welding .
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG409

【參考文獻(xiàn)】

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2 王鵬;葉冰;;基于NI-DAQ的高采樣實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)繪制方法與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制;2015年05期

3 郭靜;韓永全;洪海濤;春蘭;;基于LabVIEW的VPPA焊接信號(hào)采集分析系統(tǒng)[J];電焊機(jī);2014年10期

4 張剛;石s，

本文編號(hào)：2054207