熔化极气保焊过程实时监测与质量分析系统研究

论文摘要

本文针对熔化极气体保护焊的焊接工艺及过程，以虚拟仪器图形化编程语言LabVIEW为开发工具，开发了基于电参数与熔池视觉的焊接过程数据监测与质量分析系统。该系统突破了单一参数分析预测过程稳定性和焊接质量的技术困难，将电参数与熔池图像分析相结合，利用计算机技术综合分析整个焊接过程。该系统可实现焊接电流电弧电压参数和熔池图像的同步采集、数据库存储，实时同步显示。并利用所传感到的规范和图像信息，对焊接过程稳定性进行了统计分析、UI相图分析、瞬间能量分析及熔滴过渡过程特征分析；对熔池图像进行二值变换，提取出熔池边界，设计模块计算了边界长度，面积，熔池宽度、长度、紧密度等特征量；系统提供了灰度均值和标准差分析模块和熔池水平方向上灰度分布分析模块，来分析焊缝质量。同时，利用该系统针对外观缺陷和焊穿缺陷进行深入全面分析。并提出出现熔穿缺陷时的参数及视觉传感特征。传感采集试验表明，系统具有友好的界面，强大的功能和良好的稳定性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 数字化焊接的目的和意义
• 1.2 弧焊过程质量预测控制系统的现状和发展
• 1.2.1 弧焊过程质量信息传感的现状
• 1.2.2 弧焊过程质量评价发展的现状
• 1.2.3 弧焊过程质量预测技术的发展
• 1.3 本课题研究内容
• 2 焊接过程与参数传感及质量分析系统的总体设计
• 2.1 总体设计
• 2.2 系统硬件设计
• 2.3 系统软件功能模块设计
• 3 采集系统模块设计
• 3.1 参数信息采集模块设计
• 3.1.1 数据采集原理
• 3.1.2 采集模块设计
• 3.1.3 采集面板设计
• 3.2 图像信息采集设计
• 3.2.1 图像采集控件原理
• 3.2.2 图像采集模块设计
• 3.2.3 图像采集结果
• 3.3 同步采集模块设计
• 3.3.1 同步采集原理与设计
• 3.3.2 同步传感触发方法
• 3.3.3 同步采集界面
• 3.4 数据的数据库存储
• 3.5 本章小结
• 4 信号分析及质量预测模块设计
• 4.1 电信息分析模块实现
• 4.1.1 电流电压波形重绘模块
• 4.1.2 波形分析预处理模块
• 4.1.3 电流电压概率密度及统计分析
• 4.1.4 UI相图分析模块
• 4.1.5 瞬间能量分析模块
• 4.1.6 熔滴过渡分析模块
• 4.2 图像信息分析模块实现
• 4.2.1 图像回放
• 4.2.2 熔池灰度图象分析模块
• 4.2.3 熔池二值图像处理模块
• 4.3 电信息和熔池图像信息同步分析模块
• 4.4 本章小结
• 5 参数特征与焊接缺陷关系试验研究
• 5.1 实验总体方案设计
• 5.2 焊缝外观缺陷分析
• 5.2.1 焊接过程工艺参数分析
• 5.2.2 焊接过程熔池图像分析
• 5.2.3 综合结果分析
• 5.3 熔穿与特征信息关系研究
• 5.3.1 熔穿现象分析一
• 5.3.2 熔穿现象分析二
• 5.3.3 熔穿现象结果分析
• 结论
• 致谢
• 参考文献