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基于多维信息的焊接工艺过程分析系统的研究

作　者: 毕超
导　师: 杨立军
学　校: 天津大学
专　业: 材料加工工程
关键词: LabVIEW 电信号分析高速摄像光谱分析送丝动特性同步检测
分类号: TG44
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着焊接技术的不断发展，采用优良的测试仪器及方法对焊接过程中的参数进行实时检测和量化稳定性分析，以此来取代以往由有经验的焊工根据目测焊接过程稳定性和焊缝成形好坏来评判焊接质量显得尤为重要。本文利用实验室已有的USB型数据采集卡、高速摄像设备、光谱分析仪以及测速系统在LabVIEW图形编程坏境下，研究了一整套可应用于多种焊接工艺过程的多信息同步采集及分析系统。该系统主要包括多通道的数据采集模块，相应的同步显示分析模块，同步回放模块和一系列的信号处理分析模块。通过获得焊接过程中的大量信息来对焊接工艺过程进行相应的分析，并对焊接设备性能的改进以及焊接实验方法的改良提供了可分析的参数依据。通过激光焊工艺和熔化极气体保护焊工艺分别对本系统的主要功能进行验证，结果表明，本系统可以实现对激光焊焊接过程中光致等离子体无源电探针检测到的电位信号、高速摄像图片、光谱数据三种信息的同步采集、存储、回放及分析，对实时监测并分析高频波动的光致等离子体对激光焊焊接过程稳定性的影响提供了可研究方向。针对目前国内有关等速送丝系统动态稳定性评价的报道几乎处于空白且送丝机生产质量鱼龙混杂这一现状，本系统在GMAW焊接过程质量分析中引入送丝动特性的分析模块，结合同步对应的电弧电压、焊接电流波形图来综合评价特定条件下的焊接工艺过程及设备性能，对今后应用本程序综合分析GMAW焊接过程提供了检测依据和分析平台。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-17
  1.1 研究背景  8-15
    1.1.1 焊接过程质量分析  8-11
    1.1.2 焊接过程有关信息的检测与分析方法  11-13
    1.1.3 虚拟仪器于焊接过程质量分析中的应用  13-15
  1.2 选题意义  15-16
  1.3 主要研究内容  16-17
第二章焊接过程多信息采集系统的研究  17-29
  2.1 采集系统的硬件选择  17-21
    2.1.1 电信号采集设备  17-19
    2.1.2 光信号采集设备  19
    2.1.3 等离子体鞘层电位的无源电探针采集设备  19-20
    2.1.4 测速装置  20-21
  2.2 采集系统的软件开发  21-22
    2.2.1 LabVIEW 编程语言的特点  21
    2.2.2 采集系统软-硬件连接的实现  21-22
  2.3 多信息采集模块的实现  22-28
    2.3.1 电信号采集和存储模块  23-25
    2.3.2 光信号同步采集模块  25-26
    2.3.3 瞬时送丝速度采集模块  26-28
  2.4 本章小结  28-29
第三章数据分析模块的建立  29-37
  3.1 多信息同步显示分析窗口的设计  29-32
    3.1.1 应用及可实现功能介绍  29-30
    3.1.2 程序实现方案的设计  30-31
    3.1.3 主要函数和控件  31-32
  3.2 多信息同步再现播放窗口的设计  32-34
    3.2.1 应用及可实现功能的介绍  32-33
    3.2.2 程序实现方案的设计  33-34
    3.2.3 主要函数和控件  34
  3.3 相关通用分析模块的设计  34-36
  3.4 本章小结  36-37
第四章激光焊焊接过程采集及分析系统的实验验证与分析  37-46
  4.1 激光焊焊接实验系统的构成  37-38
  4.2 采集系统的验证性实验方案与分析  38-40
    4.2.1 采集系统的同步性验证  38-39
    4.2.2 电信号应用于反映光致等离子体温度波动过程的可行性验证  39-40
  4.3 分析系统的验证性实验方案与分析  40-44
    4.3.1 改变激光功率条件下的验证性分析  40-42
    4.3.2 活性剂使用条件下的验证性分析  42-43
    4.3.3 其他分析模块的应用分析  43-44
  4.4 同步播放系统的验证性分析  44-45
  4.5 本章小结  45-46
第五章 GMAW 焊接过程分析评价系统的实验验证与分析  46-59
  5.1 GMAW 焊接实验系统的构成  46-48
    5.1.1 实验系统的整体搭建方案  46-47
    5.1.2 测速装置及测试加压装置的实现及应用  47-48
  5.2 电流、电压和送丝速度同步显示分析系统的验证  48-53
    5.2.1 改变焊接电源参数下的验证性分析  48-50
    5.2.2 调节送丝速度的验证性分析  50-51
    5.2.3 不同保护气影响下的验证性分析  51-52
    5.2.4 施加送丝阻力条件下的验证性分析  52-53
  5.3 送丝机构性能分析系统的验证  53-55
    5.3.1 无外部干预下的验证性分析  53-55
    5.3.2 存在外部干预下的验证性分析  55
  5.4 不同送丝机动特性对比分析系统的验证  55-58
    5.4.1 采用不同送丝速度下性能的对比分析  56-57
    5.4.2 加载不同送丝阻力对送丝机性能影响的对比分析  57-58
  5.5 本章小结  58-59
第六章结论  59-60
参考文献  60-63
发表论文和参加科研情况说明  63-64
致谢  64

基于多维信息的焊接工艺过程分析系统的研究

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