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《鋁合金點焊質量信息化技術的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、中文摘要近年來，由于對能源和環(huán)境的高度關注，鋁合金被廣泛用于航空航天、汽車、船舶、列車、建筑，國防等領域。在各種加工方法中，點焊由于其質量輕、成本低、效率高、易于自動化等優(yōu)點已成為鋁合金最主要的加工方法。然而，與鋼相比鋁合金具有優(yōu)良的導電導熱性能，這使得鋁合金的點焊焊接性很差，容易出現(xiàn)各種焊接缺陷。目前在生產(chǎn)線上還沒有一種可靠的無損檢測手段對每一個焊點進行質量檢測，而是憑借操作者的經(jīng)驗對焊點的質量狀況進行判斷。顯然，這種方法是不科學的，也無法滿足工業(yè)化發(fā)展對點焊質量提出的高可靠性、低成本的要求。此外，在現(xiàn)代化的質量管理體系中，明確規(guī)定了對生
2、產(chǎn)過程中的每個部件產(chǎn)品質量的可記錄性和可追溯性，這在傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式下是很難實現(xiàn)的。為了改變這種現(xiàn)狀，有必要將信息技術引入到鋁合金點焊制造過程中來，建立點焊過程質量信息檢測與評定系統(tǒng)，在線逐檢焊點質量，及時檢出不合格的焊點，使操作者能夠及時進行在線補救，以有效提高和穩(wěn)定點焊的質量。同時將相關信息記錄到數(shù)據(jù)庫中，使得每一個焊點的質量情況都有據(jù)可查。本文的目的就是針對鋁合金沖擊波點焊制造過程，建立鋁合金點焊質量信息化系統(tǒng)。論文的研究工作可從質量信息的獲取技術、分析技術以及應用技術三個方面加以認識和實踐。采用了基于智能終端的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采集了電極
3、電壓、焊接電流、電極位移和電極壓力四個參數(shù)。智能終端可以單獨完成數(shù)據(jù)的采集、模數(shù)轉換以及數(shù)據(jù)的本地存儲，各個智能終端通過數(shù)字處理模塊實現(xiàn)與計算機的通信。基于智能終端的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以保證采集的信號具有較高的實時性、信噪比和抗干擾性。針對鋁合金沖擊波點焊中易于發(fā)生的噴濺、未熔合及未完全熔合缺陷，研究了缺陷發(fā)生時的各個信號特征，提出用電壓信號臺階狀突變、電極壓力信號的躁動突變作為判讀噴濺缺陷的特征信息;用位移信號的膨脹差和最大落差作為判讀未熔合及未完全熔合缺陷的特征信息:用能量值作為同時判讀噴濺和未熔合及未完全熔合缺陷的特征信息;研究還發(fā)現(xiàn)，用
4、于判讀未熔合及未完全熔合缺陷的特征信息蘊涵著熔核直徑大小的豐富信息。根據(jù)特征信息建立了判讀缺陷的相應判據(jù)，研究表明，所建立的判據(jù)能夠反映和決定焊接質量的本質特征，能夠準確反映鋁合金沖擊波點焊過程中常見的噴濺、未熔合及未完全熔合缺陷。根據(jù)信號上特征信息的特點，建立了基于小波變換信號奇異性檢測方法的噴濺特征信息提取方法，將電壓信號和壓力信號上反映噴濺的信號特征轉化為數(shù)值特征。實驗結果表明，所建立的噴濺特征信息提取方法精確可靠。通過對位移信號的值域、時域分析，提取出了位移信號上的膨脹差值和位移最大落差值。根據(jù)電壓信號和電流信號計算出了能量值。基于
5、此，建立了表征鋁合金沖擊波點焊質量狀況的特征向量，為采用基于智能技術的模式識別方法評定點焊質量奠定了基礎。首次提出并建立了基于模糊支持向量機的鋁合金沖擊波點焊多類缺陷識別方法。支持向量機在解決小樣本、非線性和高維的分類問題中具有許多特有的優(yōu)勢，并且該方法具有不依賴于經(jīng)驗、全局最優(yōu)、以及良好的泛化性能是其它方法所無法比擬的。模糊支持向量機算法忽略了訓練樣本中孤立點和噪音點的影響，使得訓練得到的最優(yōu)超平面具有最大的分類間隔，使基于支持向量機的分類器具有優(yōu)良的泛化能力。在來自生產(chǎn)現(xiàn)場的有限樣本數(shù)據(jù)條件下，所建立的模糊支持向量機分類器表現(xiàn)出優(yōu)良的判
6、斷能力和很高的準確性。首次建立了以位移信號上的膨脹差值、位移最大落差值和能量值為輸入的鋁合金沖擊波點焊熔核直徑預測神經(jīng)網(wǎng)絡模型。對神經(jīng)網(wǎng)絡模型的結構設計、訓練算法、性能評價等關鍵技術進行了深入剖析，對所建立的模型進行了優(yōu)化設計。用來自現(xiàn)場的獨立測試樣本對所建立的預測模型進行了測試研究，結果表明，94.3%的預測誤差沒有超過2mm。文中從工程應用角度對所建立的預測模型加以評價，認為所建立的預測模型有很高的預測精度，完全可以滿足生產(chǎn)線的實際需要。針對鋁合金沖擊波點焊制造過程建立了鋁合金沖擊波點焊制造過程質量信息化系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實現(xiàn)點焊過程工藝參
7、數(shù)的采集、傳輸、存儲以及相關信息獲取;焊接工藝參數(shù)的設定、查詢及預覽;點焊過程狀態(tài)參數(shù)的顯示;噴濺、未熔合及未完全熔合缺陷的識別;熔核直徑預測;焊點質量信息的統(tǒng)計分析;焊接過程穩(wěn)定性的評定;相關信息的記錄與反饋等功能。該系統(tǒng)的建立不僅實現(xiàn)了對生產(chǎn)過程中的每個部件產(chǎn)品質量的可記錄性和可追溯性，還對點焊制造過程中每一個焊點的質量狀況給出了科學的分析與評定，實現(xiàn)了點焊質量由經(jīng)驗判斷到科學評定的變革。關鍵詞:鋁合金沖擊波點焊;信息化技術;缺陷識別;熔核直徑預測;小波分析;支持向量機;神經(jīng)網(wǎng)絡ABSTRACTForheightenedawarenes
8、sofenergyandenvironmentalconcerns,aluminumalloysarerecentlyfindingincreasedapplicationina
