基于小波分析仪和电信号的短路过渡焊机理研究

摘要

焊接过程是典型的非线性、时变、复杂的、多变量共同作用的过程，焊接质量的稳定性控制是一个比较复杂且难度大的非线性问题。而在焊接电流、焊接电压等电信号中包含了焊接过程中丰富的信息，若能将其中的特征信息准确地提取出来，然后采用科学的方法进行统计分析和计算，必定可以更加深入地了解焊接过程的机理特征。 本论文基于工业控制微机、三维焊接平台、高速数据采集卡PCL1800卡、高灵敏度霍尔电流传感器、电压采集接口电路等构成的硬件平台，主要完成焊接电流和电压信号的采集及A／D转换；软件是采用Visual C++6.0开发的，它可在Windows9x、Windows 2000和windows XP操作系统下运行，主要完成焊接过程的特征信息分析评定。 本论文开展了以下实验研究工作并获得相关的结论及成果： 1．采用数理统计方法对焊接电流波形的特征信息进行了定量分析。包括短路峰值电流、周期最小电流和燃弧起始点电流三个参数的标准差及概率分布。实验结果表明：标准差和概率分布能够准确描述焊接参数的稳定性，从而可获得电流特征信息的定量数据。 2．利用输入能量和动态电阻综合反映焊接电流和电弧电压特征信息的优势，对两台焊机的动态性能进行了对比分析。动态电阻在燃弧阶段变化斜率的一致性直接反映了电弧的稳定性；输入能量能够准确反映燃弧能量和短路能量，为焊接电弧电流电压波形的设计和精细控制提供依据。 3．采用自制的小波分析仪对焊机的工艺参数进行了优化设计。针对焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝干伸长、气体流量设计了L16(4<'5>)正交试验方案。对比分析不同焊接规范的焊接效果，试验结果表明：采用小波滤波后的电信号数据进行分析能够准确提取焊接过程特征信息，从而为焊接规范参数的优化设计提供依据。 4．基于模糊逻辑推理方法建立了焊接电源动特性评定系统模型。针对三种不同焊机，获取包括重燃弧电压等6个焊接过程的特征信息，并根据建立的模型来分析焊接电源的动特性，为焊机性能的评定、改进及选择提供依据。 本论文的试验研究结果表明：所开发的焊接电弧动态小波分析仪软件系统界面友好，可在不同的操作环境下运行；数理统计算法能够准确地描述并定量计算焊接电流的波形特征；输入能量和动态电阻可以综合分析焊接电流和电弧电压的特征信息； 自制的小波分析仪系统配合正交试验可以为焊机工艺参数的优化设计提供依据；模糊逻辑推理模型能够准确评定不同焊机的性能。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

第二章 小波分析仪系统介绍

第三章 焊接参数的数理统计分析

第四章 焊接过程的输入能量和动态电阻分析

第五章 焊接工艺参数的优化设计

第六章 基于模糊逻辑的焊接电源动特性评定

结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢