基于焊接电参数采集分析的焊接质量预测系统(2)
计算机技术在焊接领域同样得到了广泛应用。90年代初，国际焊接学会将这类应用概括为“计算机辅助焊接技术”（Computer Aided Welding, CAW）。现在CAW一词已不限于焊接结构和接头的计算机辅助设计、焊接工装的计算机辅助设计、焊接工艺计算机辅助设计、焊接工艺过程计算机辅助管理，并且还涵盖了焊接过程模拟、焊接工艺过程控制、传感器以及生产过程自动化等与计算机有关的领域。
计算机辅助焊接测试与分析也是计算机技术在焊接领域的重要应用方向之一。
1.1 选题意义
1.1.1 焊接质量的概念与内容
焊接质量可分为直接焊接质量和间接焊接质量。一般焊接产品焊接接头使用性能的主要内容有：力学性能，内外部缺陷，焊后产品几何尺寸等。
所谓间接焊接质量，就是焊接过程中能够被焊工的感官或特制的传感器检测到，间接决定上述直接焊缝质量的有关因素。这种间接焊接质量虽然不能直接说明焊接接头的使用性能，但它们却在一定程度上决定着某些直接焊接质量或者与直接焊接质量存在着定量关系[3]。
焊接过程中，能检测到的与电弧过程稳定性有关的间接焊接质量因素主要有：焊接电流与电弧电压、送丝速度、弧长、干伸长等。
1.1.2 焊接工艺参数实时采集与质量分析的必要性
任何一个焊接产品在焊接生产之前，为获得产品设计所要求的直接焊接质量，首先需根据产品特征和技术要求设计焊接工艺、准备相关焊接工艺装备，并进行焊接工艺实验和接头质量检测，得到能实际使用的最佳焊接工艺、技术措施及规范参数窗口。但是，即便采用这样的工艺进行实际焊接，也并不能得到满意的焊接质量。因为在实际焊接过程中，可能出现无法预知的随机干扰因素。这些干扰因素可以分为两大类：
(1)实际焊接工件产生的干扰因素
包括工件尺寸形状偏差、工件接头组对偏差、坡口尺寸偏差、焊前热处理变形等的干扰因素。
(2)焊接过程出现的干扰因素
包括焊接电弧漂移、电弧斑点运动等的无规律变化；网络电压波动、导电嘴接触状况等原因是焊接电流变化引起的热输入变化；焊枪运动过程，因焊工手动操作或因运动机构稳定性引起的弧长变化；送丝机构或导管阻力变化引起的送丝速度变化；焊接过程的焊接变形所引起的对缝间隙变化等所有变化因素。
因此，在诸多干扰因素可能产生的条件下，需要在焊接过程中采用实时的焊接质量检测与控制来得到比较满意的焊接质量。传统焊接生产是利用工人的技能来实现实时焊接质量检测与控制，而现代的焊接则是采用人工智能自动焊接监测与控制来完成。
间接焊接质量虽然不等于直接焊接质量，但是由于焊接过程所采用的焊接条件及参数都是根据产品焊接质量要求，经过大量焊接试验确认可以满足要求的，如果在焊接过程严格要求这些焊接条件与参数，同时又能实时地将干扰因素引起的间接焊接偏差自适应控制在允许范围内，那么产品的直接焊接质量就可以很大程度上得到保证。
在弧焊的熔滴过渡过程中，电弧电压及焊接电流作为电信号可以被方便采集，且物理意义较为明确。电弧电压和焊接电流中蕴涵着短路过渡频率、瞬时短路次数、燃弧短路时间、燃弧功率、爆断功率、电流峰值、电压峰值、气体流量稳定性、送丝稳定性、焊炬高度变化、导电嘴磨损情况等若干问题[4~8]。故它们是国内外工程技术人员进行呼喊质量检测、焊接过程的波形控制等方面研究时最为常见的信息源。
建立焊接过程电参数实时采集分析系统，在焊接过程中，对焊接电参数进行采集，实时显示并同时分析过程，判断是否调整工艺，为焊接的在线控制和质量预测的实现提供了技术支持。