光线焊接监测有限责任公司焊接监测系统
1 执行总结
1.1公司
光线焊接监测有限责任公司是一家从事研究、开发、生产和销售焊接在线质量监测系统的高科技企业。核心产品是“光线”GMAW焊接质量监测系统。光线公司以“成为焊接监测系统行业领导者”为目标，通过科技创新，技术发明，为广大客户提供高精度、高效率、高品质的在线监测系统，从而实现“在线监测，再无缺憾”的公司理念。
公司注重短期目标与长远战略的结合，中长期目标将逐步拓宽产品研究范围，
涉足生产一系列更大功能的产品，并适用于任何的焊机和机器人。
1.2市场
目前，GMAW焊已经成功的作为市场上最为普遍的一种焊接工艺。公司的GMAW焊在线质量监测系统可以对制造业中各种零部件的焊接作精密分析，有效减少次品率，精确度高，抗干扰能力强，并且在线监测，解决目前焊后无损检测不能解决的成品不合格等问题。作为一家高新技术研究开发公司，我们将中国焊接产业在市场、劳动力、原材料优势与公司优势技术相结合，以制造业为契机进入中国焊接产业，在焊接产业中高端技术领域获得极大的发展机会。
1.3组织与人力资源
公司性质是有限责任公司，初期组织结构采取直线制。采用总经理负责制，下设技术副总经理、营销副总经理、财务副总经理和人力资源副总经理等。
基于电弧多谱段光信息传感技术专利属中北大学所有，李志勇教授等老师是专利技术发明人。李志勇教授有多年的科技成果产业化经验，将出任公司董事长兼技术副总经理；创业团队成员将参与市场营销与财务管理工作；我们的团队成员涉及多种学科背景，理论功底扎实。我们不但富有饱满的创业激情，而且更是具有良好的团队协作意识。在我们中间，有材料科学和材料加工专业的，也有工商管理和财务管理的，还有国际经济与贸易的。所以，对本项目有较强的技术研发能力，经营运作能力及财务把控能力。此外，特聘请中北大学经济与管理学院任海丽老师为财务顾问。
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2.项目背景
2.1产业背景
自从中国加入WTO，导致国内市场对外开放，市场的竞争越来越激烈，各行业对产品的质量是要求越来越高。再加上现代焊接制造技术的不断发展，焊接机器人等高效化生产手段得到广泛应用，研究者对于自动化所带来的焊接质量检测与控制也是越来越重视。另外，国家出台相应的产品法律以及企业贯彻的质量管理体系都要求我们注重产品的质量及生产过程中对质量的控制。在线焊接质量检测与控制技术不仅可以降低成本，提高生产效率，而且在许多情况下，大型结构的焊后无损检测是不可行的，所以，在线焊接质量检测技术对于实现优质高效化焊接是至关重要的。然而，由于多方面的原因，各厂家的自动化焊接过程及管理都存在许多问题。在技术方面，对焊接质量的检测，研究者过去尝试采用电信号、声信号进行分析，并取得了一些较成功的应用。但是在上述检测过程中，还是存在不少问题，应用也是相当局限，并且大多数厂家还没有制定较为完善的技术规范和建厂指南，各种技术方法及其工厂自成体系，各有短长，且互相封锁，不利于技术交流与进步。许多厂家甚至没有制定企业标准。在应用方面，还没有或刚起步形成规模，故国内竞争目前还仅仅是起步。
2.2产品介绍
本公司的主要产品是GMAW焊在线质量监测系统，主要适用于焊接领域的自动化焊接机器人。具体操作就是采用一个“Y”字形的光纤探头，以固定的角度和距离采集焊接过程中电弧发出的光谱辐射信息，并将辐射信息传输进光谱仪，光谱仪通过光栅色散，对230～300nm、370～450nm、570～590nm、800～830nm 四个特征谱段光谱信号的辐射积分强度进行采集，得到焊接过程中光谱辐射强度随时间变化的信号，并通过 CCD 实现光电转换后，将采集到的光谱数字信号通过高速 USB2 接口传输到计算机中，通过软件系统将采集到的多谱段光谱信号显示出来。采集到的原始多谱段光谱信号进一步经过 FFT 软件滤波，得到其在三个关键频段（0.5Hz 低通滤波频段、2～5Hz 带通滤波频段和 10～40Hz 带通滤波频段）的光谱信息，其中 0.5Hz 低通滤波信号是进行外部干
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扰因素和焊接质量的主要监测频段，其余两个频段作为补充信息频段。对于提取到的不同频段光谱信息，将其与正常焊接过程的光谱信号值（相应数学判据）进行对比，如果特征信号值在允许的范围之外，就可以判定焊接过程不正常，存在焊接质量问题。对于不同的干扰因素，其特征信号的存在谱段是不同的，可以据此进行分类判识，给出判识结果。 下面是系统光谱采集的示意过程：
图2.2.1 光谱采集系统示意图
该产品的核心技术--基于电弧多谱段光信息传感技术，是中北大学-德国汉诺威大学联合焊接材料及技术中心的开发成果。该技术已获得国家级技术专利。本发明具体是一种基于电弧多谱段光信息传感的GMAW 焊在线质量监测系统，是利用焊接电弧光谱信息的变化特点，选取四个特征谱段(230～300nm、370～450nm、570～590nm、800～830nm)，采集焊接过程中的特征谱段电弧光谱信号，
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转换为电信号，再通过FFT滤波提取特征信号，与设定的数学判据进行比较，以对焊接过程中的干扰因素进行有效判识，实现焊接质量的实时监测，达到过程控制的目的，利用本发明的监测方法可以实现对送丝速度变化、弧长变化、气流量变化、焊接速度变化、焊件表面状态、外界气氛干扰、电弧抖动等多种干扰因素及其引起的焊接质量问题进行实时监测。
下面是气流量的变化（其他干扰因素见附录）对焊接过程的影响及分析：
2.3产品优势
经试验证明，并与市场现有的监测系统相比，本监测系统具备以下优点： ? 能够在线地对焊接的质量进行监测：在焊接过程中，对所有影响焊接质量真实的过程参数及热输入的情况进行即时测量、监测，而且系统会自动对焊接的过程进行分析，即时地对焊缝做出质量评定，给出质量分数，并对有问题或有问题趋势的焊缝进行及时地报警。
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? 能够对所有的焊接过程参数及产品信息进行记录：系统将记录下所有的焊接过程参数（电流、电压、焊丝速度、保护气体流量、焊接时间等）及相关的产品信息（产品、批次、操作者、焊缝编号、焊接的日期及时间等）， 可以实现质量管理体系对产品生产的相应要求： 对过程参数记录的要求， 对产品的追溯性的管理。
? 能够对焊接缺陷进行充分有效地在线探测：系统能够对每个产品，每个焊缝的焊接过程进行实时的测量、检查，并对有问题的焊接进行及时地报警，而且通过系统的分析，能够查明问题所在，严重度，帮助我们对有问题的焊件作正确地判断及处理。
? 通过系统分析，优化焊接工艺：因为外界条件及焊接参数的设置对工艺的影响非常大(如:焊枪的姿态、干伸长度、导电嘴磨损、电流与电压的搭配、外界参数输入的影响等),所以单靠剖切试验除了需要消耗大量的时间、人力及破坏大量的工件外，也很难了解整个焊接过程的实际情况，而GMAW 焊在线质量监测系统会很好地帮助我们解决这方面的问题，能够从内部全面地了解整个焊接过程、各主要参数及能量变化情况、以及与外界条件变化之间的关系，能够帮助我们在最短的时间内，找出问题的根本原因，优化焊接工艺，保证日后稳定的焊接质量。 ? 节约试验成本，及生产成本：以往我们每次做剖切试验时，都需要消耗大量的人力、物力和时间，而使用本产品，则可以大大地缩短试验周期，节约大量的试验成本。以往的情况，我们假设两次剖切试验的焊接质量是完好的，但实际上，我们已经在承受着质量风险了，如果两次剖切试验的产品都有质量问题，那么将会有部分甚至一批的产品报废，会给我们带来生产成本上的压力。如果由于产品质量的问题，造成质量上的索赔，既影响产品形象，又会带来经济损失！所以说， GMAW 焊在线质量监测系统会为我们节约大量的成本。
本产品与国内外已有的同类技术比较有以下创新点：
? 本产品是以光谱信号作为判据来评定焊接过程的好坏。光谱信号作
为一种新型的信号源，信息量较电信号丰富，光谱辐射直接由电弧本身产生，与焊接过程的稳定性存在密切的联系，具有响应速度快，信号不易受其他外界因素（如电、磁、自然光）干扰等特点，所以电弧光谱具
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