zinet home
home home
home ИНТЕЛЛЕКТ-ПОРТАЛ
home Стартовал прием материалов в сборник XХХIX-й научной конференции. Требования к публикациям - в разделе "Объявления".

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

РЕСУРСЫ ПОРТАЛА:

Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 28 мая 2016 г.)


Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)


Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)


Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24-27 ноября 2015 г.)


Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13-17 октября 2015 г.)


Тридцать третья научно-практическая конференция
(20-27 мая 2015 г.)


Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2-7 апреля 2015 г.)


Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)


Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)


Двадцать девятая международная научно-практическая конференция
(19-25 ноября 2014 г.)


Двадцать восьмая международная научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)


Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)


Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)


Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)


Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)


Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабя 2013 г.)


Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноябя 2013 г.)


Первая международная научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцать первая научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)


Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февряля - 3 марта 2013 г.)


Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)


Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)


Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)


Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01 - 07 марта 2012 г.)


Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)


Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)


Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)


Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля - 04 мая 2011 г.)


Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)


Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)


Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)


Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)


Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)


Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)


Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)


Третья научно-практическая конференция
(20-27 декабря 2008 г.)


Вторая научно-практическая конференция
(1-7 ноября 2008 г.)


Первая научно-практическая конференция
(10-15 мая 2008 г.)



НАШИ ПАРТНЕРЫ:

Студия веб-дизайна www.zinet.info



Студия ландшафтного дизайна Флора-МК


Уникальное предложение!



Сайт-визитка - теперь
всего за 200 грн!

подробнее>>>



МОНІТОРИНГ ЯКОСТІ КОНТАКТНОГО ТОЧКОВОГО ЗВАРЮВАННЯ ЗІ ЗМЕНШЕНОЮ ВІДСТАННЮ МІЖ ТОЧКАМИ

 

Чвертко Є. П., Шевченко М. В., Пірумов А. Є.

Україна, м. Київ,

Національний технічний університет України «КПІ»

 

Resistance spot welding is a welding process with high level of automation and high productivity. This rises a number of tasks related to development of quality evaluation and process monitoring systems operating in real-time mode which would allow to detect non-compliant joints during the process run of shortly after it is finished. In case of resistance spot welding aside from the base metal characteristics, parts’ design and welding parameter the spot-to-spot distance effects significantly the joint formation. The authors made efforts to develop the system for monitoring the parameters of resistance spot welding with varying distance between spots. The on-line monitoring system based on artificial neural networks was developed for evaluation of process deviations.

 

Вступ. Контактне точкове зварювання тиском широко застосовується в сучасній промисловості для виробництва металевих конструкцій різного призначення. Процес точкового зварювання потребує високого рівня автоматизації, оскільки має дуже малий час перебігу процесу, обмежену доступність зони утворення з’єднання для оперативного контролю, високі (на рівні температури плавлення) температури та ін. Досить часто конструкція вимагає зварювання кількох точок, розташування яких одна відносно одної визначає дизайнер зварної конструкції. Тому не зважаючи на наявність чинного стандарту [1] часто відстань між точками виявляється зменшеною відносно оптимальної.

Сучасні способи забезпечення якості точкового зварювання передбачають лише стабілізацію якості отриманих зварних з’єднань в цілому, але контроль процесу в динаміці його перебігу залишається ускладненим.

Більш перспективним є визначення динамічного опору для прогнозування процесів переносу металу та контролю якості зварного шва при контактному точковому зварюванні [2].

Мета роботи. Метою роботи є розробка методики оцінювання якості з’єднань за опором між електродами для умов контактного точкового зварювання із зменшеним кроком між точками.

Методика проведення експериментів та обладнання. Експерименти проводили на зразках зі сталі Ст3 товщиною 0,8 мм, розмірами 40´100 мм. Зварювання виконували на машині МТ-1215 з регулятором РКС-801. Для запобігання виникнення краєвих ефектів при зварюванні, електроди встановлювалися на осьову лінію вдовж довгої сторони зразка, та на відстань 20 мм від коротшої сторони зразка.

У ході експериментів було проведено зварювання зразків із оптимальним кроком, та із зменшеними його значеннями, а саме: 15, 10, 6 (точки розміщені упритул одна до одної) та 3 мм (точки перекриваються на половину свого діаметру).

Зварювання виконували на режимі, при якому забезпечується отримання зварних з’єднань із максимально можливими показниками якості (так званий, базовий режим), та для випадків наявності постійно діючих збурень за параметрами режиму. Для отримання непроварів знижували силу зварювального струму, а для появи виплесків зменшували тиск пневмомережі та зменшували час попереднього стискання. Базовий режим зварювання призначали, користуючись рекомендаціями [3].

До системи вимірювання та реєстрації параметрів були висунуті наступні вимоги:

-            використовувати у процесі створення вимірювальної системи уніфіковане обладнання, котре не потребує спеціалізованої підготовки для застосування у контактному зварюванні;

-            використовувати обладнання, яке не потребує проходження спеціального навчання для роботи з ним;

-            врахувати короткочасність процесу зварювання;

-            врахувати високі енергетичні параметри системи;

-            врахувати наявність високого рівня електромагнітних шумів.

Система обробки та реєстрації параметрів, отриманих на виході вимірювальної системи, передбачала складний аналіз великих об’ємів даних з використанням інтегрування, фільтрації та ін. Для проведення експерименту і обробки результатів використано цифрову систему. Вона зручна в керуванні, здатна зберігати великі масиви даних, проводити швидку їх обробку і видачу результатів.

Для реєстрації вторинних струму та напруги використовувалась плата цифрового введення (АЦП), у якості датчика струму використовували пояс Роговського. Частота реєстрації даних становила 50 кГц згідно рекомендацій [4]. Для обробки отриманих цифрових даних застосовано математичний пакет програм Matlab R2013b.

Після зварювання проводили 100 %-й візуальний огляд з’єднань та вибірковий руйнівний контроль. Для цього розрізали зварений зразок та робили макрошліф з’єднання (рис. 1).

 

а

б

в

Рис. 1 Зварні з’єднання: а – нормальної якості; б – з непроваром; в – з вибризкуванням

 

Методика обробки даних. Метою обробки даних, отриманих в результаті експериментів, є отримання зведених значень миттєвого опору між електродами, які було б можливо адекватно проаналізувати засобами штучного інтелекту. На сьогодні нейронні мережі широко застосовують для контролю процесів зварювання [5 - 7], тому доцільним виявляється їх застосування і в цьому випадку. Для навчаючої послідовності нейромережі найбільш повно підходять дані інтегрованого по півперіоду живлячої мережі динамічного опору між електродами.

Для фільтрації сигналів струму та напруги від власного шуму АЦП та від зовнішніх шумів використовували поширений дискретний фільтр Баттерворта. Додатково було розроблено програму, яка визначала на осцилограмах сигнали, які відповідають стадії нагрівання при зварюванні. Сигнали, які відповідають паузам, видаляли, оскільки їхній час за умови, що машиною керує оператор, може суттєво відрізнятись. Приклади сигналів на різних стадіях обробки наведено на рис. 2.

 

а

б

в

г

Рис. 2 Перетворення сигналів: а – сигнал, записаний у ході зварювання; б – після фільтрації; в – до виділення нагріву; г – після виділення нагріву

 

Динамічний опір обчислювали почленним діленням миттєвих значень напруги та струму з подальшим відсіканням надмірних значень за правилом 3-ох сигм, що широко використовується для вирішення задач математичної статистики [8]. Потім проводили інтегрування та нормалізацію з метою приведення сигналу до інтервалу значень [0;1].Сформовані масиви даних динамічного опору (рис. 3) використовували для аналізу за допомогою штучних нейронних мереж.

 

 

Рис. 3 – Розрахунок динамічного опору

 

Застосування нейронних мереж до оцінювання якості процесу контактного точкового зварювання. Серед нейронних мереж, що здатні виконувати задачі класифікації, було виділено дві як такі, що найбільше підходять для виконання поставлених завдань – це мережі радіальних базисних функцій (Radial Basis Functions, RBF-Netze, RBF-мережі) та ймовірнісні нейронні мережі (PNN-мережі).

Перед нейронною мережею в нашій задачі стоїть завдання, маючи на вході навчальну послідовність, класифікувати зварні з’єднання на три групи, незважаючи на крок між точками: якісні зварні з'єднання; зварні з'єднання з непроваром; зварні з'єднання з вибризкуванням. Було сформовано дві навчальні послідовності: несиметричну та симетричну, величиною 167 та 96 точок відповідно.

Точність оцінювання якості незалежно від кроку між точками склала:

1. RBF –мережа, що навчалася на несиметричній вибірці (167 значень): frq1 =  0.9737 – для базового режиму; frq2 =  0.5247 – для непроварів; frq3 =  0.8261 – для вибризкувань;

2. RBF –мережа, що навчалася на симетричній вибірці (96 значень): frq1 =  0.6667; frq2 =  0.4106; frq3 =  0.7232;

3. PNN–мережа, що навчалася на несиметричній вибірці (167 значень):  frq1 =  0.8131; frq2 =  0.5323; frq3 =  0.8575;

4. PNN–мережа, що навчалася на симетричній вибірці (96 значень): frq1 =  0.6667; frq2 =  0.4523; frq3 =  0.8667.

Детальні дані щодо результатів для різних відстаней між точками наведено на рис. 4. Видно, що оцінювання якості з'єднань за допомогою отриманих в результаті дослідження нейромереж, не дає стовідсоткової точності та носить ймовірнісний характер. Проте, отримані нейромережі можуть бути використані для вибору зварних з'єднань, що в першу чергу повинні проходити руйнівні та неруйнівні методи контролю зварних з'єднань. Крім того, сам факт створення ймовірнісної нейронної мережі (PNN) свідчить про те, що між даними, котрі подаються на класифікацію, існує залежність [9].

 

a

б

в

г

Рис. 4 Ефективність роботи нейронних мереж: PNN із симетричною (а) та несиметричною (б) виборками, RBF із симетричною (в) та несиметричною (г) виборками

 

Тому можна зробити висновок, що для отримання більш точних результатів необхідно вдосконалювати навчаючі послідовності та попередню обробку даних. Також перспективним є напрямок застосування глибоких нейронних мереж, що мають на порядки більше зв’язків та розраховуються на спеціальних комп’ютерних кластерах.

Висновки.

1. Встановлено, що динаміка зміни опору між електродами може бути використана для оцінювання якості зварних точок.

2. За результатами кореляційного аналізу експериментальних даних встановлено, що динаміка зміни опору між електродами при зварюванні усіх точок, окрім першої, є подібною, тому такі сигнали можуть бути кластеризовані за допомогою нейронних мереж.

3. Встановлено, що найбільш доцільним для виділення бездефектних з’єднань при зварюванні з малим кроком між точками є мережа PNN із несиметричною навчальною послідовністю (81 %); а з великим кроком – RBF із несиметричною навчальною вибіркою (97 %). Для визначення відхилень у процесі утворення з’єднань доцільно застосовувати: для вибризкувань – PNN із симетричною навчальною вибіркою (81–92 % залежно від кроку точок), для непроварів – RBF із симетричною навчальною вибіркою (до 78 % залежно від кроку точок).

 

Перелік посилань

1.     ГОСТ 15878-70 Контактная сварка. Соединения сварные. Конструктивные элементы и размеры. - Введ. в действие 01.07.1980.

2.     Livshits, A. G. Universal quality assurance method for resistance spot welding based on dynamic resistance / A. G. Livshits // Welding Journal, 1997. - vol. 76. – Р. 154

3.     Смирнов, В.В. Оборудование для контактной сварки: Справочное пособие / В.В. Смирнов; М.: Энергоатомиздат, 2000. – 848 с.

4.     Chvertko, Ye., Pirumov, A., Shevchenko, M., 2013, “Monitoring of the process of Flash-Butt Welding”, Soldagem & Inspeção, Vol.18, No.1, pp. 31-38.

5.     Chvertko Ie. P., Pirumov A. Ie., Shevchenko M. V. Monitoring of welding processes with application of artificial neuralnetworks // Наукові вісті Національного технічного університету України “КПІ”. – 2014. – №2. С.88-93.

6.     Чвертко Е. П., Шевченко Н. В., Пирумов А. Е. Прогнозирование качества сварных соединений при контактной стыковой сварке оплавлением по статистическим характеристикам // Вісник Донбаської державної академії машинобудівної академії: тематичний збірник наукових праць. – Краматорськ: ДДМА, 2012. – №3(28). – C. 274-279.

7.     Шевченко М. В., Пірумов А. Є., Скачков І. О. Моніторинг якості зварювання за електричними параметрами процесу // Наукові вісті Національного технічного університету України “КПІ”. – 2011. – №5. С84-88.

8.     Гмурман, В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика / В.Е. Гмурман – М.: Высшая школа, 2003. – 479 с.

9.     Дьяконов, В. П. Математические пакеты расширения MatLab. / В.П. Дьяконов, В.В. Круглов.  – СПб: Питер, 2001. – 480 с.



Первая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(10-15 мая 2008 г.)


(отчет)
Вторая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(1-7 ноября 2008 г.)
(отчет)
Третья научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(20-27 декабря 2008 г.)
(отчет)
Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)
(отчет)
Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)
(отчет)
Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)
(отчет)
Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)
(отчет)
Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)
(отчет)
Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)
(отчет)
Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)
(отчет)
Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля 04 мая 2011 г.)
(отчет)
Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)
(отчет)
Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)
(отчет)
Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)
(отчет)
Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01-07 марта 2012 г.)
(отчет)
Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)
(отчет)
Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)
(отчет)
Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)
(отчет)
Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февраля - 3 марта 2013 г.)
(отчет)
Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)
(отчет)
Двадцать первая научно-практическая конференция
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Первая международная научно-практическая конференция
"Перспективные направления отечественной науки - ХХI век"
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноября 2013 г.)
(отчет)
Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабря 2013 г.)
(отчет)
Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)
(отчет)
Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)
(отчет)
Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)
(отчет)
Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)
(отчет)
Двадцать восьмая научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)
(отчет)
Двадцать девятая научно-практическая конференция"
(19-25 ноября 2014 г.)
(отчет)
Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)
(отчет)
Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)
(отчет)
Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2 - 7 апреля 2015 г.)
(отчет)
Тридцать третья научно-практическая конференция
(20 - 27 мая 2015 г.)
(отчет)
Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13 - 17 октября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24 - 27 ноября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)
(отчет)
Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)
(отчет)
Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 25 мая 2016 г.)
(отчет)

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

Copyright © Zinet.info. Разработка и поддержка сайта - Студия веб-дизайна Zinet.info