Вы здесь

Моніторинг якості дугового зварювання за електричними параметрами дуги

Автор: 
Пірумов Андрій Євгенович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2009
Артикул:
0409U004494
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

ЗМІСТ
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ
ВСТУП
1. МЕТОДИ КОНТРОЛЮ ЯКОСТІ ЗВАРНИХ З'ЄДНАНЬ
1. Типові збурення та дефекти
1. Методи контролю якості зварних з’єднань
1. Методи контролю якості зварювання за електричними параметрами дуги
1. Системи штучного інтелекту для моніторингу якості процесу дугового
зварювання
МЕТА ТА ЗАДАЧІ ДОСЛІДЖЕННЯ
ЕЛЕКТРИЧНА ДУГА ЯК ДАТЧИК ПАРАМЕТРІВ ЗВАРНОГО ШВУ
2. Методи дослідження та експериментальна установка
2. Інформативні характеристики процесів дугового зварювання
2.2. Інформативні характеристики дугового зварювання в СО
2.2. Інформативні характеристики підводного мокрого зварювання
2. Алгоритм підготовки даних для аналізу системами штучного інтелекту
2. Штучні нейронні мережі для моніторингу якості зварних з’єднань
Висновки по
розділу
МОНІТОРИНГ ЯКОСТІ ЗВАРНИХ З’ЄДНАНЬ ШТУЧНИМИ НЕЙРОННИМИ МЕРЕЖАМИ
3. Математична модель процесу зварювання із короткими замиканнями
3. Результати моніторингу якості дугового зварювання за електричними
параметрами дуги
3. Причини виникнення дефектів зварних з’єднань та можливість їх контролю за
електричними параметрами дуги
Висновки по
розділу
СИСТЕМА МОНІТОРИНГУ ЯКОСТІ ЗВАРНОГО З'ЄДНАННЯ
4. Алгоритм моніторингу якості дугового зварювання
4. Перевірка працездатності методики прогнозування якості зварних з’єднань
4. Система моніторингу якості та автоматичного керування зварюванням
Висновки по главі
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ
Додаток А
Додаток Б
Додаток В
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ
FDA – filtered derivative algorithm (фільтрований похідний алгоритм);
LVQ – Learning Vector Quantization (
розділення навчальних векторів);
SPRT – sequential probability ratio test (послідовний тест відношення
ймовірностей);
АЦП – аналого-цифровий перетворювач;
ЕОМ – електронно – обчислювальна машина;
ЗТВ – зона термічного впливу;
ІВС – інформаційно – вимірювальна система;
К.З. – коротке замикання;
ТТЛ – транзисторно – транзисторна логіка;
ШНМ – штучна нейронна мережа;
ВСТУП
Актуальність теми. Забезпечення високої якості зварювальних робіт є однією з
найважливіших задач в галузі зварювання, значущість якої зростає із підвищенням
відповідальності зварних конструкцій.
Підвищення надійності конструкції визначається відповідністю матеріалів та
устаткування технічним вимогам і дотримання технології зварювання з одного
боку, та забезпеченням достовірного контролю якості з іншого. Відповідно до
міжнародного стандарту управління якістю (ISO-), організація виробництва
передбачає проведення моніторингу якості виробів, що виготовляються. Проведення
моніторингу дозволяє вчасно реагувати на появу неякісних виробів, що призводить
до значного зменшення матеріальних витрат. На сьогоднішній день відомими
методами контролю якості проводять лише вибірковий контроль швів, що не завжди
є виправданим через імовірність пропуску браку. Відомі методи, як руйнівного
так і неруйнівного контролю якості трудомісткі, пов’язані із використанням
складного обладнання, залучення спеціально підготовлених фахівців. Вартість
операцій неруйнівного контролю може становити до – % від загальної
вартості виробу, а трудомісткість контролю порівняна з трудомісткістю
зварювання [[i]]. На можливість застосування цих способів контролю суттєво
впливає конфігурація виробу, а також спосіб зварювання.
Таким чином задачі розробки методів моніторингу якості зварного з’єднання, що
не пов’язані х підвищенням трудомісткості виготовлення зварної конструкції є
актуальними. Одним з перспективних напрямків створення зазначених систем
моніторингу якості є використання зварювальної дуги в якості датчика процесу,
який безпосереднє знаходиться в місті зварювання. Оцінка даних, які надходять з
такого датчика, дозволяє робити висновки стосовно якості кожного зварного
з’єднання безпосередньо після його виготовлення.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Науково-дослідницька
робота за темою дисертації проводилась на кафедрі електрозварювальних установок
Національного технічного університету України "Київський політехнічний
інститут" МОН України у відповідності наступним науково-дослідницьким темам:
НДР № ДП/- (номер держреєстрації U) 5.4.Б "Стабілізація і
поточний контроль якості швів при дуговому підводному зварюванні трубопроводів"
[ ДНТП "5. Енергоефективні та ресурсоощадні технології, обладнання та
матеріали для зварних конструкцій і споріднених процесів"] де дисертантом
виконані роботи по розробці методів для визначення дефектних ділянок зварного
шву. Дисертантом проведено аналіз можливості застосування різних систем
штучного інтелекту для контролю якості дугового підводного мокрого зварювання.
Мета та задачі дослідження. Метою роботи є забезпечення якості зварних
з’єднань виконаних дуговим зварюванням в автоматичному режимі.
Для досягнення поставленої мети вирішували наступні задачі:
Визначення типових збурень процесу зварювання, що впливають на формування
дефектів зварного з’єднання та контроль яких можливий за електричними
параметрами дуги.
Визначення параметрів процесу зварювання, що є інформативними для визначення
дефектів зварювання.
Дослідження впливу характеристик зварювального обладнання на інформативні
параметри процесу.
Визначення методів підготовки, а також засобів для багатокритеріальної обробки
даних електричних параметрів зварювальної дуги.
Розробка та перевірка працездатності методики моніторингу якості зварних
з’єднань за електричними параметрами дуги.
Об’єкт дослідження – процес дугового зварювання в середовищі СО та дугового
підводного мокрого зварювання.
Предмет дослідження – процеси в системі "дуга – джерело живлення", що
впливають на якісні характеристики формування зварного з’єднання, методики та
алгоритми моніторингу якості зварних з’єднань за електричними параметрами
дуги.
Методи дослідження.
Для вирішення задач поставлених в дисертації використовували методи
математичної статистики та імовірнісні методи із використанням систем штучного
інтелекту. В роботі застосовувалися методи математичного моделювання
(комп’ютерної імітації) процесів в системі джерело живлення – дуга. Для
перевірки достовірності теоретичних висновків використовували експериментальні
методи.
Наукова новизна отриманих результатів.
Встановлено, що для прогнозування наявності дефектів формування зварного
з’єднання із точністю не нижче %, необхідно використовувати узагальнюючу
статистичну оцінку наступних параметрів режиму дугового зварювання, а саме:
середніх значень, дисперсій та часових параметрів, що характеризують перенос
електродного матеріалу.
Вперше, на основі аналізу часових параметрів переносу матеріалу електродного
дроту, побудовано стохастичну динамічну математичну модель (комп’ютерну
імітацію) системи "джерело живлення – дуга – виріб" процесу дугового зварювання
плавким електродом з урахуванням особливостей переносу електродного металу, яка
дає можливість визначати вплив електричних параметрів дугового зварювання та
характеристик джерела живлення на інформативні параметри процесу зварювання та
генерувати данні для навчання штучних нейронних мереж.
Розроблено нову методику моніторингу якості зварних з’єднань, що ґрунтується
на одночасному використанні статистичного аналізу та аналізу системами штучного
інтелекту сукупності параметрів, які характеризують процес утворення зварного
з’єднання.
Практичне значення отриманих результатів.
Розроблено структуру та алгоритм роботи системи моніторингу за електричними
параметрами дуги, яка дозволяє проводити безперервний моніторинг якості зварних
з’єднань, в тому числі в режимі реального часу, на предмет виявлення дефектів
формування шву.
Розроблено інформаційно-вимірювальну систему для збору даних по електричних
параметрах дуги, формування послідовностей для обробки ШНМ та проведення
статистичного аналізу даних згідно алгоритму моніторингу якості.
Розроблено алгоритм підготовки даних і методику навчання штучних нейронних
мереж для застосування в системі моніторингу якості процесу дугового зварювання
за електричними параметрами дуги.
Розроблено спосіб формування навчальних послідовностей за допомогою
стохастичної математичної моделі (комп’ютерної імітації) дугового зварювання з
короткими замиканнями, що враховує статичні та динамічні властивості джерела
живлення, і дозволяє значно зменшити кількість експериментів які необхідні для
визначення параметрів системи моніторингу якості при зміні характеристик
зварювального обладнання.
Особистий внесок здобувача. Автором самостійно поставлені задачі та намічені
шляхи їх вирішення, проведені теоретичні та експериментальні дослідження,
узагальнені результати, розроблені рекомендації по використанню та зроблені
виводи.
В друкованих працях, що опубліковано у співавторстві, особисто здобувачеві
належить: в [[ii] [iii]–[iv]] – розроблена методика проведення досліджень для
підводного мокрого зварювання, визначена можливість використання електричних
параметрів дуги для контролю якості зварних з’єднань, проведено навчання
нейронних мереж LVQ та карти Кохонена, розроблено структуру та проведено
навчання гібридних мереж для використання при підводному зварювання, виконано
порівняльний аналіз працездатності використаних мереж; [[v]] – визначено ряд
інформативних характеристик для створення системи моніторингу якості зварного
з’єднання при зварюванні в СО;в [[vi]] – проведено вибір структури і навчання
нейронної мережі Елмана та гібридної системи (системи нечіткої логіки з
правилами, що створені за допомогою нейронних мереж) для випадку підводного
дугового мокрого зварювання, перевірено точність виявлення деяких технологічних
збурень; в [[vii]] – розробка та реалізація обчислювальних блоків
інформаційно-вимірювальної системи, програмування системи; в [[viii]] –
проведена розробка та навчання нейронної мережі Елмана для застосування її при
зварюванні в СО, проведено перевірку точності роботи при виявлені штучних
збурень.
Апробація результатів дисертації.
Основні положення і результати роботи доповідались та обговорювались на третій
міжнародній конференції „Математическое моделирование и информационные
технологии в сварке и родственных процессах”, м. Київ,  р.; третій та
четвертій Всеукраїнській науково-технічній конференції молодих учених та
спеціалістів „Зварювання та суміжні технології”, Київ ,  р.р.;
міжнародній науково-технічній конференції “Досконалість зварювання -
комплексний підхід” (Київ, НТУУ “КПІ”, р); наукових семінарах кафедри
електрозварювальних установок НТУУ „КПІ” - р.р.
Публікації.
За матеріалами дисертаційної роботи видано робіт, з них в офіційних
наукових фахових виданнях та в збірниках тез доповідей науково – технічних
конференцій.
Структура дисертаційної роботи.
Дисертаційна робота складається з вступу, чотирьох
розділів, висновків по
роботі, списку використаних джерел та додатків. Робота викладена на
сторінках, у тому числі сторінок основного тексту, рисунки та
таблиць, список