熔孔現(xiàn)象存在于打底焊中,是電弧充分熔化根部間隙的兩側(cè)坡口,在熔池前端形成一個(gè)寬度略大于根部間隙的半開(kāi)放性孔洞,它的存在有利于直接觀測(cè)到打底焊的熔透情況。經(jīng)驗(yàn)豐富的焊工通過(guò)觀測(cè)熔孔形態(tài),實(shí)時(shí)調(diào)整焊槍姿態(tài)、焊接手法,控制熔孔形態(tài),達(dá)到獲得優(yōu)質(zhì)焊縫的目的。利用視覺(jué)傳感器拍攝焊接區(qū)圖像,對(duì)圖像進(jìn)行處理,可以獲得豐富的熔孔動(dòng)態(tài)信息,進(jìn)而研究熔孔的動(dòng)態(tài)行為,為實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形打底焊的實(shí)時(shí)控制奠定基礎(chǔ)。本文搭建了以焊接系統(tǒng)、雙CMOS視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)和電機(jī)控制系統(tǒng)為核心的TIG焊試驗(yàn)平臺(tái)。視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)控制兩臺(tái)CMOS相機(jī)同步拍攝TIG打底焊過(guò)程正背面熔孔圖像。電機(jī)控制系統(tǒng)可以在線調(diào)節(jié)焊接速度和送絲速度等工藝參數(shù)。針對(duì)已采集的熔孔圖像,分析了熔孔圖像中不同區(qū)域灰度分布特征�；谌芸走吘�、間隙邊緣和電弧區(qū)域分布特點(diǎn),采用MATLAB工具箱設(shè)計(jì)了一套相適應(yīng)的圖像處理算法,獲得了完整的熔孔-間隙邊緣。依據(jù)小孔成像原理,標(biāo)定了兩臺(tái)CMOS相機(jī)標(biāo)定參數(shù),設(shè)計(jì)了熔孔特征參數(shù)提取算法。開(kāi)展恒定工藝參數(shù)6mm低碳鋼TIG打底焊試驗(yàn),研究了熔孔行為特征和其機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn),熔孔形成條件受填充金屬量和電弧熱-力影響,填充金屬... 

【文章來(lái)源】： 曹玉 山東大學(xué)

【文章頁(yè)數(shù)】：92 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１受控脈沖穿孔的焊接電流波形［１３］??Ｚｈａｎｇ［Ｗ等人發(fā)現(xiàn)在等離子弧焊中，高能量密度的等離子弧作用在熔池，熔??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???示�；诖嗽�，Ｚｈａｎｇ等人設(shè)計(jì)了在工件正面接受等離子體電壓的傳感器。天??津大學(xué)胡繩蓀教授課題組在此方面上也有深入的研宄，并依據(jù)等離子弧焊中??等離子云和尾焰的現(xiàn)象，利用等離子體鞘層理論分析了尾焰電壓和等離子云電壓??的本質(zhì)ｔ１９］。但基于電信號(hào)的檢測(cè)方法，易受焊接電源的質(zhì)量、電網(wǎng)波動(dòng)情況等因??素干擾，導(dǎo)致測(cè)量精度較低。??＿ｆ：．－??圖１－２等離子弧焊中等離子體形態(tài)［１４］?（（ａ）未穿孔；（ｂ）穿孔）??（２）基于聲信號(hào)檢測(cè)??在穿孔焊接過(guò)程中，受到電弧沖擊作用的熔池會(huì)持續(xù)產(chǎn)生振蕩，不同狀態(tài)下??的熔池，其發(fā)聲頻率也大不相同。王耀文［２（）］等人從焊縫正面檢測(cè)了變厚度工件等??離子弧焊穿孔過(guò)程，發(fā)現(xiàn)在小孔過(guò)渡、穿孔和未穿孔階段，聲音的低頻分量有明??顯差異，聲壓幅值隨時(shí)間的變化如圖１－３所示。但目前基于電弧聲信號(hào)的研宄僅限??于實(shí)驗(yàn)階段，并且在時(shí)域中直接提取熔池穿孔狀態(tài)的信號(hào)存在一定困難。??電弧，焊接方向??＾?°??５?丨未穿孔階段過(guò)渡階段?穿孔階段?１過(guò)渡階段??＾?５「??田—５ｌ?．?ｉ?，?Ｉ?Ｉ?＜?．?，?｜??０?２?４?６?８?ｌ〇?１２?１４?１６?１８??之１「??＾???????妒?０?１??ｇｇ?－ｉｌ?．????＃０２４?６?８?１０?１２?１４?１６?１８??時(shí)間＊／ｓ??圖１－３等離子弧焊接過(guò)程中聲壓幅值隨時(shí)間的變化【２（）］??３??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???示。基于此原理，Ｚｈａｎｇ等人設(shè)計(jì)了在工件正面接受等離子體電壓的傳感器。天??津大學(xué)胡繩蓀教授課題組在此方面上也有深入的研宄，并依據(jù)等離子弧焊中??等離子云和尾焰的現(xiàn)象，利用等離子體鞘層理論分析了尾焰電壓和等離子云電壓??的本質(zhì)ｔ１９］。但基于電信號(hào)的檢測(cè)方法，易受焊接電源的質(zhì)量、電網(wǎng)波動(dòng)情況等因??素干擾，導(dǎo)致測(cè)量精度較低。??＿ｆ：．－??圖１－２等離子弧焊中等離子體形態(tài)［１４］?（（ａ）未穿孔；（ｂ）穿孔）??（２）基于聲信號(hào)檢測(cè)??在穿孔焊接過(guò)程中，受到電弧沖擊作用的熔池會(huì)持續(xù)產(chǎn)生振蕩，不同狀態(tài)下??的熔池，其發(fā)聲頻率也大不相同。王耀文［２（）］等人從焊縫正面檢測(cè)了變厚度工件等??離子弧焊穿孔過(guò)程，發(fā)現(xiàn)在小孔過(guò)渡、穿孔和未穿孔階段，聲音的低頻分量有明??顯差異，聲壓幅值隨時(shí)間的變化如圖１－３所示。但目前基于電弧聲信號(hào)的研宄僅限??于實(shí)驗(yàn)階段，并且在時(shí)域中直接提取熔池穿孔狀態(tài)的信號(hào)存在一定困難。??電弧，焊接方向??＾?°??５?丨未穿孔階段過(guò)渡階段?穿孔階段?１過(guò)渡階段??＾?５「??田—５ｌ?．?ｉ?，?Ｉ?Ｉ?＜?．?，?｜??０?２?４?６?８?ｌ〇?１２?１４?１６?１８??之１「??＾???????妒?０?１??ｇｇ?－ｉｌ?．????＃０２４?６?８?１０?１２?１４?１６?１８??時(shí)間＊／ｓ??圖１－３等離子弧焊接過(guò)程中聲壓幅值隨時(shí)間的變化【２（）］??３??


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