激光點(diǎn)焊焊點(diǎn)質(zhì)量監(jiān)測(cè)與控制研究.pdf

1、激光點(diǎn)焊是一種以激光作為熱源的高效、高精密點(diǎn)焊新方法，有望在不久的將來(lái)替代傳統(tǒng)點(diǎn)焊工藝在汽車與航空、航天工業(yè)中推廣應(yīng)用。激光點(diǎn)焊焊點(diǎn)質(zhì)量的影響因素及其監(jiān)測(cè)技術(shù)目前還缺少深入的了解，亟待開(kāi)展詳細(xì)的研究。
　　本文通過(guò)工藝試驗(yàn)研究了各種工藝參數(shù)和材料特性對(duì)激光點(diǎn)焊焊點(diǎn)質(zhì)量得影響規(guī)律，準(zhǔn)確提取了與焊點(diǎn)質(zhì)量密切相關(guān)的傳感信號(hào)特征信息，建立了激光點(diǎn)焊焊點(diǎn)質(zhì)量神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型與點(diǎn)焊過(guò)程控制仿真系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)激光點(diǎn)焊焊點(diǎn)質(zhì)量的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)與不同干擾條

2、件下的控制策略仿真。
　　針對(duì)1mm厚低碳鋼、不銹鋼的搭接接頭，試驗(yàn)研究了激光功率、點(diǎn)焊時(shí)間、離焦量和間隙對(duì)焊點(diǎn)形態(tài)與尺寸的影響規(guī)律；針對(duì)高反射率鋁合金材料激光點(diǎn)焊過(guò)程穩(wěn)定性差、氣孔多，下塌嚴(yán)重等問(wèn)題，研究了多種激光輸出脈沖波形對(duì)焊點(diǎn)質(zhì)量的改善作用；根據(jù)焊點(diǎn)斷裂的兩種典型模式及其不同的承載能力，對(duì)焊點(diǎn)應(yīng)力分布狀態(tài)進(jìn)行了深入分析，確定熔合面直徑是決定焊點(diǎn)斷裂方式的關(guān)鍵因素，結(jié)合焊點(diǎn)的力學(xué)性能測(cè)試數(shù)據(jù)，計(jì)算了不同斷裂方式之間的臨界轉(zhuǎn)變

3、條件。進(jìn)一步建立了焊點(diǎn)尺寸和形態(tài)預(yù)測(cè)模型，對(duì)焊點(diǎn)尺寸和形態(tài)隨工藝參數(shù)的變化規(guī)律進(jìn)行了分析；
　　利用CCD傳感技術(shù)與紅外測(cè)溫技術(shù)，準(zhǔn)確提取了熔池?cái)U(kuò)展曲線與熔池外圍金屬表面的溫度循環(huán)曲線，對(duì)熔池圖像采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)算法進(jìn)行了對(duì)比度增強(qiáng)，從而準(zhǔn)確地提取了熔池表面直徑；對(duì)熔池外圍金屬表面的溫度循環(huán)曲線則采用小波理論進(jìn)行了去噪處理。信號(hào)預(yù)處理后獲得的熔池?cái)U(kuò)展曲線和溫度循環(huán)曲線對(duì)點(diǎn)焊工藝參數(shù)和其他一些干擾因素的響應(yīng)均較為靈敏。從曲線中確定熔池

4、直徑總和∑D、最大熔池直徑Dmax、峰值溫度Tmax和冷卻時(shí)間tcool為4個(gè)與焊點(diǎn)質(zhì)量密切相關(guān)的特征量，回歸理論分析結(jié)果顯示4個(gè)特征量綜合后對(duì)焊點(diǎn)熔合面直徑的決定系數(shù)達(dá)到了89.9％。建立了以4個(gè)特征量為輸入，熔合面直徑為輸出的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型，并采用遺傳算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)的初始權(quán)值和閾值進(jìn)行了優(yōu)化，網(wǎng)絡(luò)測(cè)試結(jié)果表明：優(yōu)化后的網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練步數(shù)下降了40%，預(yù)測(cè)相對(duì)誤差由原來(lái)的7%下降到3%左右，實(shí)現(xiàn)了焊點(diǎn)質(zhì)量準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。
　　分別采用AR