Recently, several models to control weld quality, productivity and weld properties in arc welding process have been developed and applied. Also, the applied model to make effective use of the robotic GMA(Gas Metal Arc) welding process should be given a high degree of confidence in predicting the bead dimensions to accomplish the desired mechanical properties of the weldment. In this study, a development of the on-line learning neural network models that investigate interrelationships between welding parameters and bead width as well as apply for the on-line quality control system for the robotic GMA welding process has been carried out. The developed models showed an excellent predicted results comparing with the predicted ability using off-line learning neural network. Also, the system will extend to other welding process and the rule-based expert system which can be incorporated with integration of an optimized system for the robotic welding system.
New lasers such as high power, high brightness and short wavelength laser are using diverse industry. Also new technologies are developing actively to solve various issues such as spattering, process monitoring, deep penetration and key-hole stability. ICALEO is the international congress where recent technology for laser material processing and laser system are present. At 2014, it was held at San Diego in USA and more than 260 papers were presented from 28 country. The effect of the laser beam shape such as Gaussian like and top-hat was investigated on acoustic emission signal and pore formation in welding. Inline penetration depth was measured with ICI(Inline Coherent Imaging) technique and the data was verified with real time X-ray image on laser welding. The laser welding performance at low pressure environment was evaluated for the thick plate alloy steel. UV laser was used to weld various metals such as Cu, Aluminum, steel and stainless steel. The effect of the wavelength of the laser on the formation of the wave at the wall of the key-hole front and the absorptivity was investigated.
대한용접접합학회 2002년도 Proceedings of the International Welding/Joining Conference-Korea
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pp.314-319
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2002
The Automation and Control Group at the University of Brasilia is developing an automatic welding station based on an industrial robot and a controllable welding machine. Several techniques were applied in order to improve the quality of the welding joints. This paper deals with the implementation of a laser-based computer vision system to guide the robotic manipulator during the welding process. Currently the robot is taught to follow a prescribed trajectory which is recorded a repeated over and over relying on the repeatability specification from the robot manufacturer. The objective of the computer vision system is monitoring the actual trajectory followed by the welding torch and to evaluate deviations from the desired trajectory. The position errors then being transfer to a control algorithm in order to actuate the robotic manipulator and cancel the trajectory errors. The computer vision systems consists of a CCD camera attached to the welding torch, a laser emitting diode circuit, a PC computer-based frame grabber card, and a computer vision algorithm. The laser circuit establishes a sharp luminous reference line which images are captured through the video camera. The raw image data is then digitized and stored in the frame grabber card for further processing using specifically written algorithms. These image-processing algorithms give the actual welding path, the relative position between the pieces and the required corrections. Two case studies are considered: the first is the joining of two flat metal pieces; and the second is concerned with joining a cylindrical-shape piece to a flat surface. An implementation of this computer vision system using parallel computer processing is being studied.
The resistance spot welding process has been used for joining the sheet metal in automotive engineering. In the resistance spot welding, the weld quality is very important, because the quality of weld is one of the most important factors to the automobile quality. The size of he molten nugget has been utilized to estimate the weld quality. However, it is not easy to find the weld defects. For weldability estimation, we have to use the nondestructive method such as X-ray or ultrasonic inspection. But these kinds of approaches are not suitable for detecting the defects in real time. The purpose of this study is to develop the real time monitoring of the weld quality in the resistance spot welding. Obtained data were used to estimate weldability using fuzzy algorithm. It is sound that this monitoring and estimation system can be useful to improve the weld quality in the resistance spot welding process and it is possible to estimate the weldability in real time.
This paper presents an on-line quality monitoring and control method to obtain a uniform weld quality in gas metal arc welding (GMAW) processes. The geometrical parameters of the weld pool such as the top bead width and the penetration depth plus half back width are utilized to assess the integrity of the weld quality. Since a good quality weld is characterized by a relatively high depth-to-width ratio in its dimensions, the second geometrical parameter is regulated to a desired one. The monitoring variables are the surface temperatures measured at various points on the top surface of the weldment which are strongly related to the formation of the weld pool The relationship between the measured temperatures and the weld pool size is implemented on the multilayer perceptrons which are powerful for realization of complex mapping characteristics through training by samples. For on-line quality monitoring and control, it is prerequisite to estimate the weld pool sizes in the region of transient states. For this purpose, the time history of the surface temperatures is used as the input to the neural estimator. The control purpose is to obtain a uniform weld quality. In this research, the weld pool size is directly regulated to a desired one. The proposed controller is composed of a neural pool size estimator, a neural feedforward controller and a conventional feedback controller. The pool size estimator predicts the weld pool size under growing. The feedforward controller compensates for the nonlinear characteristics of the welding process. A series of simulation studies shows that the proposed control method improves the overall system response in the presence of changes in torch travel speed during GMA welding and guarantees the uniform weld quality.
본 연구에서는 플라즈마 감시에 의한 용접성 평가방식을 채택한다. 플라즈마에서 발생하는 자외선신호를 반도체 광센서를 사용하여 검출하고, 감시장치로 쓰이는 개인용 컴퓨터에 고속으로 전달, 저장하는 장치를 개발한다. 이 장치를 사용하여 용접 데이터베이스를 구축하고, 용접성과 플라즈마 신호와의 관계를 평가하고, 분석할 것이다. 이 분야에 대한 연구동향을 하면 표2와 같다. 그러나 이 연구들은 모두 사용한 장치의 특성, 플라즈마발생원에 대한 센서의 상대적 위치 및 자세와 획득 신호와의 관계, 용접할 때 발생하는 열의 센서에 대한 영향, 잡음이 취득된 신호에 미치는 영향 및 회피방법 둥에 대한 언급이 없다. 따라서 논문에 실린 신호의 파형은 대부분 일관성이 없으며, 참고가 어렵다. 본 연구에서는 이러한 관계를 도출하고, 특히 잡음의 영향을 최소화하는 장치화에 주안점을 둔다.
A new laser welding system far the appendage of bearing pads of PHWR nuclear fuel elements has been developed. This system consists of laser oscillator, a optical fiber transmission, a monitoring device and a welding controller. The basic welding experiments of the appendage of Zircaloy-4 bearing pads were carried out. The laser welded samples were investigated and made by using the optical fiber of GI $400\mu\textrm{m}$. As a result, the seam welding with the bead width of 1.0mm and the weld penetration of 0.3mm could be accomplished.
본 논문에서는 알루미늄 레이저 용접에서 발생하는 플라즈마의 빛을 계측하여 용접공정을 모니터링할 수 있는 시스템을 개발하였다. 분광분석을 통해 용접 시 플라즈마의 파장대를 계측하고 이를 근거로 하여 모니터링 시스템에 적합한 포토다이오드를 선정하였다. 이를 다양한 용접 조건에 대하여 적용하였고, 센서 신호의 특성은 플라즈마의 강도와 안정성에 밀접하게 연관되어 있음을 신호의 평균값과 FFT분석을 통하여 알 수 있었다. 이러한 신호 변동의 원인은 플라즈마와 키홀의 거동과 용접 비드의 형상과도 밀접한 관계가 있음을 분석하였다.
To implement full automation in pipe welding, it si most important to develop special sensors and their related systems which act like human operator when detecting irregular groove conditions. In this study, an automatic pipe Gas Metal Arc Welding (GMAW) system was proposed to full control pipe welding procedure with intelligent sensor systems. A five-axes manipulator was proposed for welding torch to automatically access to exact welding position when pipe size and welding angle were given. Pool status and torch position were measured by using a weld-pool image monitoring and processing technique in root-pass welding for weld seam tracking and weld pool control. To overcome the intensive arc light, pool image was captured at the instance of short circuit of welding power loop. Captured image was processed to determine weld pool shape. For weld seam tracking, the relative distance of a torch position from the pool center was calculated in the extracted pool shape to move torch just onto the groove center. To control penetration of root pas, gap was calculated in the extracted pool image, and then weld conditions were controlled for obtaining appropriate penetration. welding speed was determined with a fuzzy logic, and welding current and voltage were determined from a data base to correspond to the gap. For automatic fill-pass welding, the function of human operator of real time weld seam control can be substituted by a sensor system. In this study, an arc sensor system was proposed based on a fuzzy control logic. Using the proposed automatic system, root-pass welding of pipe which had gap variation was assured to be appropriately controlled in welding conditions and in torch position by showing sound welding result and good seam tracking capability. Fill-pass welding by the proposed system also showed very successful result by tracking along the offset welding line without any control of human operator.
대한용접접합학회 2002년도 Proceedings of the International Welding/Joining Conference-Korea
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pp.181-186
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2002
Laser welding application for car body manufacturing has many advantages in the stiffness and the lightness of vehicle, the productivity of assembly line, and the degree of freedom in design. This presentation will express the innovation of car body manufacturing including parameter optimization, process modeling, and system integration. In this application the investment for systems was cut down dramatically by real time switching over the laser path between two welding stations. Points of technical discussion are as follows: optimization of parameters such as laser power, robot speed and trajectory, compact and useful design of jig & fixture to assure welding quality for 3 sheet-layer zinc-coated steel, system integration between 4kW Nd:YAG laser device and the other systems, on-line real time welding quality monitoring system, perfect safety standards for high power laser, minimization of consumption costs such as arc lamp, protective glass for optic, etc. Laser welding has found a place on Hyundai's production plant in conjunction with the startup of mass production of new sports car, and this production system is the result of a collaboration of its engineers. Outer side sheets are joined to inner side sheets by 122 stitch welds totally. And the length is about 2.4meter.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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