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基于多传感器的窄间隙焊虚拟采集分析系统研究

作　者: 顾网平
导　师: 熊震宇
学　校: 南昌航空大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 窄间隙焊虚拟仪器多传感器模糊层析法
分类号: TG409
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 14次
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内容摘要

随着厚板的广泛应用，传统的厚板焊接方法出现很大的局限性，窄间隙焊在保留传统焊接方法优点的同时解决了传统方法的局限性，但窄间隙焊普遍存在侧壁熔合缺陷，本文在总结现阶段的研究状况的基础上构建了电弧摆动式窄间隙焊接系统。同时，针对该焊接系统设计了多传感器虚拟采集、分析系统，最后利用模糊层次分析法对焊接过程进行综合评判。针对现有的GMAW焊枪，利用三维设计软件设计了一套摆动机构。利用计算机通过控制器对焊枪摆动路径进行规划。利用所构建的摆动式窄间隙焊接系统进行了窄间隙焊接工艺实验，实验证明该焊接系统运行良好且可以有效的解决窄间隙焊接过程中侧壁熔合的问题。根据窄间隙焊接过程特点，构建了多传感器信息采集分析系统。首先设计了多传感器的硬件系统，包括电信号采集系统、视觉传感系统和位移传感系统。利用LabVIEW编写了虚拟采集分析软件系统，开发的应用软件具有多传感器信息的同步采集、存储以及分析功能。通过对采集到的焊接电流、电弧电压，图像及位移信息进行综合分析，获得焊接过程中电信号的稳定性和电弧特征信息。利用设计的窄间隙焊接系统和多传感器采集分析系统进行窄间隙焊接试验。根据正交设计原理设计了5因素4水平的实验，研究不同的焊接参数和摆动参数对窄间隙焊缝成形的影响。根据虚拟仪器分析结果和焊缝成形结果的对比得出不同参数下窄间隙焊接过程中侧壁熔合效果、焊缝的平整性以及电信号的稳定性三类信息。利用模糊层次分析法对获得的焊接过程中的侧壁熔合效果、焊缝的平整性和电信号的稳定性三类信息进行综合评价，评判窄间隙焊接质量，并与实际焊缝成形相比较，实验证明该评价系统可以准确的判断焊接质量。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-21
  1.1 课题背景和意义  8-9
  1.2 窄间隙焊接技术  9-12
    1.2.1 窄间隙焊接的定义与分类  9
    1.2.2 窄间隙焊接的特点  9-10
    1.2.3 窄间隙焊接的应用现状  10-12
  1.3 窄间隙 GMAW 技术研究现状  12-16
  1.4 虚拟仪器技术在焊接中的应用  16-20
    1.4.1 虚拟仪器技术简介  16-17
    1.4.2 在焊接中的应用研究概况  17-20
  1.5 本文的主要研究内容  20-21
第二章电弧摆动式窄间隙焊接平台构建  21-35
  2.1 电弧摆动式窄间隙焊枪设计  21-31
    2.1.1 电弧摆动设计思路  21-22
    2.1.2 设计方案  22-25
    2.1.3 运动控制器的选择  25-28
    2.1.4 摆动轨迹  28-31
  2.2 弧焊机器人系统  31-32
  2.3 平铺堆焊及结果分析  32-33
    2.3.1 焊前准备  32
    2.3.2 焊接试验  32-33
  2.4 本章小结  33-35
第三章多传感器采集系统硬件选择及总体组成  35-43
  3.1 焊接电信号采集系统硬件设计  35-38
    3.1.1 电信号采集系统组成  35
    3.1.2 数据采集卡  35-36
    3.1.3 硬件系统设计  36-37
    3.1.4 采样电路测试标定  37-38
  3.2 视觉传感系统设计  38-41
    3.2.1 视觉传感器的选择  38-39
    3.2.2 图像采集卡的选择  39-40
    3.2.3 视觉传感器的安装  40-41
  3.3 位移传感系统设计  41-42
    3.3.1 位移传感器的选择  41
    3.3.2 位移传感器的安装  41-42
  3.4 本章小结  42-43
第四章多信息虚拟采集分析系统软件设计  43-57
  4.1 软件平台 LabVIEW 概述  43-44
  4.2 采集与存储模块设计  44-47
    4.2.1 数据采集与存储模块  44-47
    4.2.2 图像采集与存储模块  47
  4.3 数据回放与分析  47-52
    4.3.1 数据回放与分析界面简介  47-48
    4.3.2 数据读取  48-50
    4.3.3 数据分析  50-52
  4.4 图像信息的读取与分析  52-56
    4.4.1 图像读取分析界面简介  52
    4.4.2 图像信息的读取  52-53
    4.4.3 图像信息的分析  53-56
  4.5 本章小结  56-57
第五章窄间隙焊接试验与分析  57-65
  5.1 窄间隙焊接试验过程  57-58
  5.2 焊接结果及分析  58-64
  5.3 本章小结  64-65
第六章多信息的综合评价  65-73
  6.1 层次分析法基本原理  65-68
  6.2 模糊综合评判基本原理  68-69
  6.3 模糊层次分析法综合评价  69-72
    6.3.1 模糊层次分析法概述  69
    6.3.2 窄间隙多信息综合评价体系建立  69-71
    6.3.3 LabVIEW 实现及评价结果  71-72
  6.4 本章小结  72-73
第七章结论与展望  73-74
  7.1 结论  73
  7.2 展望  73-74
参考文献  74-78
攻读硕士期间发表的论文及其他科研成果  78-79
致谢  79

基于多传感器的窄间隙焊虚拟采集分析系统研究

内容摘要

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