基于视觉传感的不锈钢薄板填丝TIG焊熔透闭环控制的开题报告.docx

基于视觉传感的不锈钢薄板填丝TIG焊熔透闭环控制的开题报告
一、选题背景
随着现代工业和制造业的不断发展，焊接技术在制造领域中的应用也越来越广泛，成为现代工业不可或缺的工艺技术之一。在诸如汽车、电子、建筑、航空航天等各个行业都有着重要的应用。其中，TIG焊接是一种常见的金属材料氩弧焊接技术，在不锈钢薄板的制造过程中得到广泛应用。不锈钢材料主要由铬、镍和钼等元素组成，具有耐腐蚀、高温稳定等特性，因此广泛应用于制造化工、食品、航空等领域。在不锈钢薄板的TIG焊接中，填丝焊是一种重要的焊接方法，能够保证焊缝质量，提高焊接效率。
随着焊接技术的不断进步以及计算机视觉技术的快速发展，采用视觉反馈控制技术来自动控制TIG焊接的熔化状态已成为研究的热点问题。本文选取了不锈钢薄板填丝TIG焊接为研究对象，通过视觉传感技术和PID闭环控制算法，实现了TIG焊接过程中的熔透控制。该技术可以有效提高焊缝质量，减少焊接过程中的变形和缺陷，具有重要的实际应用价值。
二、研究内容和方法
本文的主要研究内容是基于视觉传感技术的不锈钢薄板填丝TIG焊接熔透闭环控制。本研究选用TIG氩弧焊接技术，在不锈钢薄板的焊接过程中，采用位移传感器和高速摄像机来获取目标焊接位置的实时位移信息，利用图像识别技术来获取熔池形态信息，通过图像分析算法来推断熔深信息，实现对焊接过程中的熔透控制。
具体的研究方法如下：
1.设计并搭建实验平台：在进行不锈钢薄板填丝TIG焊接的过程中，需要建立一个完整的试验平台，其中包括焊接机器人、高速摄像机、位移传感器、PID控制器和相应的图像处理算法及实现。
2.实现图像识别技术：采用OpenCV等图像处理框架，结合神经网络和模式识别算法，识别焊缝形态信息，提取熔池熔透深度信息。
3.实现PID控制算法：将熔透深度的反馈信息与设定值进行比较，采用PID控制算法进行熔透深度的控制，达到闭环控制的目的。
4.实现实时控制：将位移传感器、高速摄像机和PID控制器进行串联，实现实时控制。
三、预期目标和意义
通过本文研究，我们可以实现基于视觉传感的不锈钢薄板填丝TIG焊接熔透闭环控制，可以取代传统的手工调整方法，提高焊接工艺的精度和稳定性。该技术可以减小焊接变形量，提高焊接质量，进一步提高不锈钢材料的利用率。该技术在不锈钢薄板制造中具有广泛的实际应用价值。
四、研究难点和解决方案
1.如何实现高精度的熔透深度控制？本文采用PID控制算法，根据实时测得的熔透深度来进行控制，在熔透深度的实时变化过程中调整控制参数，实现熔透深度控制的高精度和稳定性。
2.如何提高熔池形态的识别准确性？本文采用图像处理技术，通过神经网络和模式识别算法，来压缩熔池形态的差异性，提取熔透变量信息，实现对熔池形态信息的高精度匹配和识别。
3.如何实现系统实时控制和并行处理？本文通过串联位移传感器、高速摄像机和PID控制器，实现实时控制；通过多线程或多核CPU来实现图像处理和控制算法的并行化运算，提高系统的计算效率和实时响应能力。
五、参考文献
1.汪佑忠,张文通.基于机器视觉的TIG氩弧焊后视修补熔深控制系统[J].焊接,2018,11:29-31.
2.胡鸣,朱爱军,张少武.基于含N2Ar弧焊中熔深闭环控制[J].物理学报,2009,10(58):6792-6799.
3.王丽萍,张汉浩.基于多传感器的TIG焊接熔合区的动态模型与控制[J].机电工程,2012,1:37-39.