【摘要】：隨著金屬增材制造技術(shù)的發(fā)展,電弧增材制造技術(shù)作為新的成型工藝引起了越來越多的研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注,而電弧增材制造的過程監(jiān)控是提高電弧增材制造質(zhì)量和提高良品率的重要手段。為此,本論文搭建一套基于紅外視覺和電流電壓信號(hào)的電弧增材制造過程監(jiān)測(cè)系統(tǒng),通過實(shí)驗(yàn)采集了三種電弧增材制造缺陷過程的紅外圖像和電流電壓信號(hào),分別研究了紅外圖像特征和電流電壓信號(hào)特征,并根據(jù)特征設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的缺陷識(shí)別算法,從而為電弧增材制造提供一種多傳感復(fù)合在線監(jiān)測(cè)途徑。本論文的主要研究結(jié)論包括:(1)選用波長(zhǎng)為7.5~13μm的紅外熱像儀、霍爾電流傳感器和霍爾電壓傳感器,根據(jù)GMAW電弧堆焊增材制造特點(diǎn),設(shè)計(jì)并搭建復(fù)合紅外熱場(chǎng)及電場(chǎng)信息的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)電弧增材制造過程紅外圖像和電流電壓信號(hào)的在線監(jiān)測(cè)。(2)設(shè)計(jì)三組對(duì)比試驗(yàn),并按照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行電弧增材制造實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)中成功的“制造”出了三種典型的電弧增材制造缺陷,采集到過程中的紅外圖像和電流電壓信號(hào)。(3)通過3組對(duì)比實(shí)驗(yàn)成功采集到缺陷產(chǎn)生過程信號(hào)。對(duì)不連續(xù)、塌陷和氣孔三種缺陷過程采集到的紅外圖像和電流電壓信號(hào)進(jìn)行了詳細(xì)的特征分析,歸納了每種缺陷產(chǎn)生時(shí)對(duì)應(yīng)的相應(yīng)特征,為實(shí)現(xiàn)缺陷識(shí)別算法的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。(4)采用OpenCV視覺庫和函數(shù),依據(jù)缺陷的相應(yīng)特征,分別設(shè)計(jì)了相應(yīng)的缺陷識(shí)別算法,能夠?qū)崿F(xiàn)不連續(xù)、塌陷和氣孔三種缺陷的識(shí)別。(5)基于WPF(Windows Presentation Foundation)框架開發(fā)了電弧增材制造多傳感在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件,軟甲界面友好,實(shí)現(xiàn)對(duì)增材制造過程紅外圖像和電流電壓信號(hào)的實(shí)時(shí)檢測(cè),實(shí)時(shí)記錄電弧增材制造全過程,并對(duì)過程中的3種典型缺陷進(jìn)行識(shí)別。
【圖文】：

3華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文圖1-1 手工電弧堆焊制造金屬容器當(dāng)然從現(xiàn)代智能制造的角度說來，這樣用手工方式堆焊出來的金屬構(gòu)件跟“數(shù)字化”“智能制造”是完全不搭邊的，但這種思想方法確實(shí)是為我們進(jìn)行大尺寸金屬零部件的堆積成形提供了一個(gè)非常新穎的思路。很早開始就有學(xué)者將電弧增材制造作為一種零件的制造方式進(jìn)行了探索。最早在 1983 年的時(shí)候，一名德國(guó)的工程師就已經(jīng)嘗試過利用埋弧焊的工藝[9]，逐層進(jìn)行了堆焊，創(chuàng)造性的制造出了一個(gè)圓柱形金屬容器，尺寸非常大，總重量接近了 79 噸之多，成型制造出的零件具有良好的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和韌性。隨后在 1998 年，英國(guó)諾丁漢大學(xué)的 Spencer 等人則創(chuàng)造性的利用焊接機(jī)器人

圖 1-2 GMAW 電弧增材制造成型回轉(zhuǎn)體零件現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外研究較多的電弧增材制造的方式主要有熔化極氣體保護(hù)焊（Getal Arc Welding，GMAW）和非熔化極氣體保護(hù)焊（Tungsten Inert Gas WeldinIG）兩種方式。）熔化極氣體保護(hù)焊（GMAW）電弧增材制造技術(shù)熔化極氣體保護(hù)焊（GMAW）電弧增材制造技術(shù)又分為熔化極惰性氣體保護(hù)MIG，:MetalInert-gasWelding）和熔化極活性氣體保護(hù)焊（MAG，MetalActivercWelding），兩種方式都是在制造時(shí)電極不融化，利用電極和母材導(dǎo)通時(shí)擊穿空生的電弧作為熱源將金屬絲材熔化，作為熔覆材料，隨后熔覆層快速冷卻凝固形覆層。而二者的區(qū)別僅在于過程中使用的保護(hù)氣體不同，，一種是惰性氣體，通常r 氣體、He 氣體；另一種則是混合了活性氣體，通常是 CO2和 Ar 的混合氣體。電弧增材制造方式基本能夠適用于所有的金屬材料，同時(shí)負(fù)載持續(xù)率高，熔覆的比較高。但是電弧的穩(wěn)定性相對(duì)較差，容易受到影響導(dǎo)致參數(shù)的變化，因此成型
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG444

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2664334