【摘要】：在汽車車身制造中使用連續(xù)變截面板,可以在實現(xiàn)減重的同時保證車身的高強度。激光焊接技術(shù)是進行變截面板連接的有效手段,對連續(xù)變截面板的激光焊接要求熔深隨材料厚度的變化而適應(yīng)性變化。但連續(xù)變截面板的激光焊接過程極易受到焦點、焊接位置,保護氣體波動以及材料本身厚度變化的影響對熔透性造成影響。因此,對連續(xù)變截面板激光焊接過程進行在線監(jiān)測與實時控制成為保證焊縫熔透性的關(guān)鍵。為了實現(xiàn)連續(xù)變截面板激光焊接過程中熔透性的在線監(jiān)測。首先,搭建了連續(xù)變截面板激光深熔焊接同軸監(jiān)測系統(tǒng),獲取了未熔透、適度熔透、過度熔透三種熔透狀態(tài)下的小孔區(qū)域同軸監(jiān)測圖像,并運用形態(tài)學(xué)圖像處理方法對小孔和穿透孔輪廓面積進行提取。其次,提出了一種基于單點激光作用時間的熔透性特征提取方法。再次,依據(jù)焊縫形貌對焊縫熔透狀態(tài)的劃分結(jié)果,分別研究了激光功率、焊接速度、板厚變化時,熔透性特征隨熔透狀態(tài)的變化,發(fā)現(xiàn)熔透性特征中穿透孔相關(guān)特征均可以有效表征熔透性的變化。最后,對所有熔透性特征進行主成分分析,發(fā)現(xiàn)穿透孔頻率的貢獻度最高,可以作為熔透性控制的特征信號。為了實現(xiàn)連續(xù)變截面板激光焊接過程的熔透性控制。本文應(yīng)用了時域特征—穿透孔頻率,作為連續(xù)變截面板激光深熔焊接過程中表征焊接熔透性的特征信號。首先,通過分析激光焊接系統(tǒng),設(shè)計了熔透性控制方案。其次,依據(jù)啟發(fā)式規(guī)則和焊接經(jīng)驗設(shè)計了查表式模糊控制器,并依據(jù)系統(tǒng)需求進來了控制系統(tǒng)硬件方案的設(shè)計。然后,采用自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)構(gòu)建了 1.6-2.0mm連續(xù)變截面板在焊接速度20mm/s、激光功率1600-2600W變化時的熔透性特征模型,并將其作為控制算法仿真時的被控對象模型。最后,設(shè)計了兩種不同情形下的仿真實驗,采用正弦函數(shù)作為板厚變化規(guī)律和不同的初始激光功率驗證了本文設(shè)計的控制器的有效性和穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U466

【參考文獻】

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本文編號：2738152