弧焊熔滴过渡的高速摄像与电信号测试分析水.PDF

维普资讯 华 南理 工 大 学 学 报 (自然科 学版 ) 第36卷 第4期 JournalofSouthChinaUniversityofTechnology Vol’36 No，4 2008年4月 (NaturalScienceEdition) April 2008 文章编号 ：1000-565X(2008)04．0001—05 弧焊熔滴过渡的高速摄像与电信号测试分析水 黄石生 文元美 薛家祥 董飞 (华南理工大学 机械工程学院，广东 广州 510640) 摘 要：针对焊接熔滴过渡频率高、难 以观察的特点，以焊接 电流、电弧电压、熔滴过渡 图像为信息源，建立 了高速摄像与电信号小波分析系统．文中介绍了该系统的构成，分析 了系统构建中的关键技术，并利用该系统对 自行研制的脉冲熔化极气体保护 (MIG)焊 电 源熔滴过渡信号进行了测试与分析．结果表明，脉冲MIG焊短路过渡发生时，电弧 电压 信号、弧焊电流信号发生突变，有明显的特征变化，可直接用于过程控制；而射流过渡、 射滴过渡发生时，电弧 电压信号、弧焊电流信号变化平稳，没有明显的特征变化．这说明 可通过提取熔滴图像特征信息对焊接熔滴过渡过程进行检测和质量控制． 关键词：弧焊；熔滴过渡；高速摄像；电信号；小波分析 中图分类号：TG403 文献标识码：A 熔滴过渡是决定弧焊 电弧稳定性与焊接质量的 高速摄像与电弧电压、弧焊电流信号小波测试分析 重要焊接过程，数字化高速摄像与弧焊过程电信号 系统的基础上，对系统构建中的关键技术进行了探 采集是研究熔化极气体保护焊熔滴过渡现象的直观 讨，并对 自行研制的脉冲熔化极气体保护(MIG)焊 而有效的手段．通过对弧焊熔滴过渡的高速摄像影 电源焊接过程信号进行了检测与分析． 像与电信号波形的对 比分析，研究不同焊接参数下 1 弧焊熔滴过渡测试分析 系统构成 电弧电压、焊接 电流及其对应的焊接 电弧与熔滴过 渡之间的相互关系，有利于对弧焊过渡过程的理解 ， 系统硬件部分由焊接试验平台、弧焊电源、电信 可为新的熔滴过渡控制方法的提出、新的焊接 电源 号采集与小波分析仪、高速摄像机 以及激光背光光 的开发和弧焊工艺的改进提供有效的技术手段 ¨ ． 路系统构成．测试分析系统基本结构见图I． 弧焊过程是一个随机的物理过程，焊接 电信号 电流信号， A／D采集卡 —II—I 也具有随机的特点，是 由长时低频成分和短时高频 弧 百压蓓弓 一—瞄 成分组成的时变随机信号，在信号的突变处包含有 焊 扩束准直镜 电 激光器 与电源动特性相关的信息，采用一般 的滤波方法会 源 产生较大的失真．目前国内外开发了一些焊接高速 电流 一 滤光片高嬲像机图国饔戢 传感器 图像与电信号检测与分析系统，但这些采集分析系 统没有较好地滤出电信号的高频干扰． 图1 弧焊熔滴过渡测试分析系统结构 Fig，1 Structureoftestingand analysissystem fordetecti