双弧脉冲MIG焊方法及控制系统研究设计

摘要

实际焊接过程中，由于对焊接过程稳定性以及焊接质量的要求，以及能够进一步稳定控制焊接过程，需要实时的采集各个支路的电信号以及焊接电弧图像，以实现对焊接过程的整体监控。针对现有焊接方法具有高成本与低效率，焊接时过高的能量输入能够引起热敏感金属板材性能降低，焊接缝处容易产生缺陷与有害金属化合物等问题，本文提出了双弧脉冲MIG焊方法，有望成为一种低成本高效率的低能量焊接技术。其工作原理为焊接系统的主路与旁路均采用可调脉冲电源，通过旁路脉冲波形的改变，实现与主路脉冲PWM波形的匹配与协调。
　　在研究双弧脉冲MIG焊接原理的基础上，本文又提出了双弧脉冲MIG焊控制系统，控制系统主要包括硬件与软件平台的设计。硬件平台的设计包括焊接十字工作台精确控制；冷却水循环系统与采集电信号子电路的设计；焊接过程中电弧图像的滤光与减光处理。软件的设计通过采用LabVIEW图形化编程软件，构建了控制系统的上位机采集中心与控制中心，实现了焊接过程中采集与控制的同步操作。软件平台实现了焊接过程中电信号的采集与输出；电弧图像的采集与灰分、二值化等处理；实现对焊接脉冲电源波形的控制。通过以上的研究设计，本文建立了双弧脉冲MIG焊控制系统，为验证焊接的效果，对双弧脉冲MIG焊进行工艺试验，根据焊接实验结果，证明双弧脉冲MIG焊控制系统能够在低能量输入的情况下保证焊接的质量。双弧脉冲MIG焊控制系统通过对焊接电弧图像的采集、边缘化等处理过程，得到了电弧图像的弧长等物理信息，为焊接质量的检测提供了依据；实现对焊接电信号的精确采集，得到了三路电流与两路电压信号；精确输出控制主路与旁路脉冲电源的脉冲波形。最终能够实时的监控整个焊接过程，为焊接稳定性控制以及焊接质量的保证奠定了基础。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 焊接过程信息传感国内外现状

1.3 低能量焊接的国内外现状

1.4 本文的研究内容

第2章 双弧脉冲MIG焊方法的提出与原理

2.1 双弧脉冲MIG焊方法的提出

2.2 双弧脉冲MIG焊方法的原理

2.3 本章小结

第3章 双弧脉冲MIG焊控制系统的硬件设计

3.1 焊接系统工作台的设计

3.2 多信息采集与输出的硬件系统设计

3.3 焊接系统的图像采集设备的设计

3.4 本章小结

第4章 双弧脉冲MIG焊控制系统的软件设计

4.1 工作台的控制模块设计

4.2 电流与电压信号的采集、输出、显示及存储

4.3 焊接电弧图像实时采集、显示、存储及处理

4.4 焊接电源信号的控制与输出模块设计

4.5 本章小结

第5章 双弧脉冲MIG焊控制系统的试验分析

5.1 双弧脉冲MIG焊控制系统的整体结构

5.2 双弧脉冲MIG焊系统的工艺试验及分析

5.3 焊接电弧图像的处理及分析

5.4 本章小结

第6章 结论

参考文献

附录：在读期间发表的学术论文及研究成果

致谢