基于電弧聲信號的MIG焊熔滴過渡類型識別.pdf

1、在熔化極氣體保護(hù)焊中，如何在線監(jiān)測或控制焊接質(zhì)量是一項(xiàng)最為重要的研究課題。在實(shí)際生產(chǎn)中，焊接質(zhì)量決定著產(chǎn)品的最終質(zhì)量，而焊絲的熔滴過渡方式不僅決定了弧焊焊絲熔化時(shí)的平穩(wěn)性還嚴(yán)重影響著焊縫的成形、熔深以及材料的消耗、冶金等方面，與焊接質(zhì)量密切相關(guān)。本文針對MIG焊薄板平鋪過程中的電弧聲信號，著重研究基于電弧聲信號識別不同熔滴過渡類型。
　　搭建MIG焊不同熔滴過渡模式下電弧聲信號和電信號同步采集與分析系統(tǒng)試驗(yàn)平臺，包括機(jī)器人焊接系統(tǒng)

2、、復(fù)合傳感系統(tǒng)、熔滴過渡模式高速攝影系統(tǒng)及系統(tǒng)軟件。根據(jù)MIG焊方法特點(diǎn)，研制了合適的電信號傳感器系統(tǒng)和電弧聲傳感器系統(tǒng)，能夠有效地采集焊接過程中的電弧聲信號、電信號以及焊絲熔滴過渡狀態(tài)的圖像信號。
　　對短路過渡模式下的電弧聲信號與電信號進(jìn)行自相關(guān)函數(shù)分析，并且對電弧聲信號與電流信號和電弧聲信號與電壓信號進(jìn)行互相關(guān)函數(shù)分析，結(jié)果顯示：電弧聲與電壓、電流信號具有相似的周期性，電弧能量與電弧聲密切相關(guān)。針對短路過渡、射滴過渡和射流過

3、渡的電弧聲信號進(jìn)行功率譜分析，由功率譜波形圖可以發(fā)現(xiàn)不同熔滴過渡模式下，電弧聲信號的頻率分布有明顯差異，并且有一定的規(guī)律性，即短路過渡過程低頻成分較多，射滴過渡和射流過渡高頻成分較多。
　　對短路過渡、射滴過渡和射流過渡的電弧聲進(jìn)行小波包分析。小波包分解時(shí)小波基函數(shù)選擇db14，分解層數(shù)設(shè)置為4。提取電弧聲信號小波包4層分解后頻帶能量特征值。電弧聲信號S4,0、S4,2、S4,3頻帶能量分布百分比差異明顯，可作為識別熔滴過渡類型的

4、特征向量。提取不同熔滴過渡狀態(tài)的電弧聲信號峰度系數(shù)值，分析發(fā)現(xiàn)，短路過渡、射滴過渡和射流過渡的峰度Ku存在差異性，可以作為熔滴過渡類型的特征向量。鑒于此，識別熔滴過渡模式的四維聯(lián)合特征向量就構(gòu)造完成了。
　　基于MATLAB軟件平臺設(shè)計(jì)了電弧聲信號MIG焊熔滴過渡類型模式識別網(wǎng)絡(luò)模型，網(wǎng)絡(luò)選擇廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。結(jié)果顯示：GRNN網(wǎng)絡(luò)熔滴過渡類型識別率為96.7％，PNN網(wǎng)絡(luò)熔滴過渡類型識別率為93.3%。通過構(gòu)造的電