基于电弧及视觉传感的水下湿法焊接焊缝成形建模与控制研究

水下湿法焊接由于所处环境的影响而难以获得良好的焊缝成形，因此实现水下湿法焊接焊缝成形自动控制对实现水下焊接过程的自动化及机器人化具有重要的研究意义及应用价值，为此本项目对水下湿法焊接焊缝成形建模及控制进行研究。研究基于电弧及视觉传感的水下湿法焊接过程多传感器监测技术，实时获取水下湿法焊接过程的状态信息；研究针对水下湿法焊接过程的电信号及图像信号处理算法，提取反映水下湿法焊接过程稳定性及焊缝成形的信号特征；根据水下湿法焊接过程的工艺条件和焊缝成形规律，建立水下湿法焊接过程焊缝成形预测模型；针对水下湿法焊接过程的复杂性，设计自学习智能控制器，实现对水下湿法焊接过程焊缝成形质量的实时智能控制。为水下焊接自动化及智能化技术的发展奠定信息处理与焊缝成形质量智能控制的关键技术基础。

由于水下焊接所处环境的严酷性，水下焊接自动控制是水下焊接技术的必然发展方向。针对水下焊接过程质量控制的要求，本项目对水下湿法焊接过程质量控制问题进行研究。首先设计并建立了水下湿法焊接过程自动控制实验系统，开发了水下湿法焊接过程的视觉传感器及电信号传感器，实现了对水下湿法焊接过程图像信息、电信号信息的自动采集；针对获得的图像信息及电信号信息，开发了相应的图像处理软件及电信号分析软件，获得了能够反映水下湿法焊接过程熔滴过渡、焊缝几何成形等过程状态的信号特征，通过与陆上焊接过程的比较，详细研究了所获得信号特征与水下湿法焊接质量之间的关系；采用回归分析、系统辨识、神经网络等方法对水下湿法焊接过程的建模方法进行了研究，建立了水下湿法焊接过程电弧稳定性及焊缝成形质量预测模型，对水下湿法焊接过程状态进行准确判别；最后，开发了适用于水下湿法焊接过程的焊缝质量自动控制器，实现了对水下湿法焊接过程焊缝成形质量的自动控制，获得了更加完善的水下湿法焊接质量。