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Intelligent Adaptive Control for Weld Penetration by Monitoring Shape and Oscillation of Molten Pool

Research Project

Project/Area Number 11650748
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Material processing/treatments
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

SUGA Yasuo  Keio University, Faculty of Science and Technology, Professor, 理工学部, 教授 (60051900)

Project Period (FY) 1999 – 2000
Project Status Completed (Fiscal Year 2000)
Budget Amount *help
¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
Fiscal Year 2000: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 1999: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
KeywordsWelding / Welding robot / Visual sensing / Shape of molten pool / Oscillation of molten pool / Penetration control / In-process monitoring / Adaptive control
Research Abstract

In welding of steel plates, the welding parameters including groove shape, plate thickness, welding speed and so on change with elapse time. Accordingly, it is very important to select the optimum welding conditions by controlling them according to change of welding parameters. In order to realize the adaptive control of welding conditions, new control systems were constructed.
The first system used a CCD camera which was fixed at back side of welding torch, and it monitored the condition of the molten pool. In particular, the shape and dimension of the molten pool were measured during welding, and in-process control was performed to keep the shape and dimension. When the dimension of molten pool, such as pool width, increased, the control system decreased the welding current and keep the dimension of molten pool constant. In order to construct a robust control system, artificial neural network was applied to it. Furthermore, the system was applied to welding of fixed pipes, and effectiveness of the system was confirmed.
The second system has a monitoring system of oscillation of molten pool. Already, it is well known that the oscillation frequency of the molten pool changes with penetration. In this research, new oscillating processes including assist gas oscillating method, pulse shielding gas oscillating method and pulse back assist gas oscillating method were proposed, and characteristics of these oscillating methods were investigated. As a result, it is confirmed that the gas oscillating method can oscillate a molten pool with relatively small size. which is difficult to be oscillated by the conventional pulse current oscillating method. Furthermore, welding control experiments were performed using the system constructed in this study, and the effectiveness of the system in penetration control was verified.

Report

(3 results)
  • 2000 Annual Research Report   Final Research Report Summary
  • 1999 Annual Research Report
  • Research Products

    (40 results)

All Other

All Publications (40 results)

  • [Publications] Yasuo SUGA, et al.: "Application of Neural Network to Control of Penetration in Are Welding"Proc.Int.Soc.Ocean Polar Eng.'99 (ISOPE). 175-180 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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  • [Publications] Yasuo SUGA, et al.: "Observation of Molten Pool and Adaptive Control of Penetration Applied Neural Network in Automatic TIG Welding, Proc.J-UNDT'99"Proc.Znd Japan-US Symp.Adv.NDT. 220-225 (1999)

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  • [Publications] 早川和宏 他: "アシストガスによる溶融池の加振とその固有振動数検出による溶接溶込み制御"日本機械学会1999年度年次大会講演論文集. III. 281-282 (1999)

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  • [Publications] 藤生豪 他: "視覚センシングによる溶融池形状の測定と溶接の知的溶込み制御、"日本機械学会1999年度年次大会講演論文集. III. 283-284 (1999)

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  • [Publications] 松田浩太郎: "自律移動型溶接ロボットによる溶接線の認識と自動溶接、"日本機械学会1999年度年次大会講演論文集. III. 285-286 (1999)

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  • [Publications] 菅泰雄 他: "視覚溶接ロボットにおけるHough変換による溶接線の認識と自動追従、"日本機械学会第7回機械材料・材料加工技術講演会講演論文集,. 293-294 (1999)

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  • [Publications] 岩本原宏 他: "自走型溶接ロボットによる曲線を含む溶接線の視覚認識と自動追従、"第1回動画像処理実利用化ワークショップ講演論文集、. 55-60 (2000)

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  • [Publications] 菅泰雄: "溶接部の溶込みの推定・モニタリングを目的とした溶融池現象のリアルタイム計測、"溶接学会平成11年度春季全国大会講演概要集,. F16-F20 (2000)

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  • [Publications] Yasuo SUGA, et al.: "Automatic Control of Penetration by Monitoring Oscillation of the Molten Pool in TIG Welding of Thin Steel Plates,"Proc.Int.Soc.Ocean Polar Eng.'2000 (ISOPE). 150-155 (2000)

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  • [Publications] 菅泰雄 他: "視覚を有する移動ロボットによる角および曲線を含む溶接線の検出と追従制御,"日本機械学会ロボティックス・メカトロニクス講演会. 2P2-20-019 (2000)

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  • [Publications] 竹中大介 他: "溶融池裏側画像解析による固定管の全周溶接における溶込み制御、"日本機械学会2000年度年次大会講演論文集、. Vol.4. 429-430 (2000)

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  • [Publications] 菅泰雄 他: "溶融池の裏側監視による固定管の全周溶接における溶込み制御、"溶接学会平成12年度秋季全国大会講演概要集、. 67集. 378-379 (2000)

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  • [Publications] 金泰元 他: "視覚センサによる溶接のインプロセス監視と溶込み制御、"非破壊検査協会平成12年度秋季講演大会講演概要集、. 181-184 (2000)

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  • [Publications] 長谷川裕之 他: "パルスシールドガス加振法による溶融池の加振と振動検出による溶込み制御、"日本機械学会第8回機械材料・材料加工技術講演会講演論文集,. 00-36. 93-94 (2000)

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  • [Publications] 須藤剛至 他: "自走型溶接ロボットによる溶接線の認識および追従制御、"日本機械学会第8回機械材料・材料加工技術講演会講演論文集,. 00-36. 95-96 (2000)

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  • [Publications] 並木直大 他: "高速度カメラによるアーク溶接現象の観察および画像処理による解析、"日本機械学会第8回機械材料・材料加工技術講演会講演論文集,. 00-36. 319-320 (2000)

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  • [Publications] 菅泰雄 他: "固定管の全周溶接における溶融池裏面形状の監視による溶け込み制御、"精密工学会,第12回ワークショップ「外観検査の自動化」講演論文集,. 129-134 (2000)

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  • [Publications] 菅泰雄 他: "パルスティグ溶接における溶融池固有振動数の検出および溶込形態の推定"溶接学会論文集. 19-1. 19-26 (2001)

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  • [Publications] Yasuo SUGA, et al.: "Observation of Molten Pool and Adaptive Control of Penetration Applied Neural Network in Automatic TIG Welding"Proc.2^<nd> Japan-US Symp.ANDI. 220-225 (1999)

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  • [Publications] Yasuo SUGA, et al.: "Automatic Control of Penetration by Monitoring Oscillation of the Molten Pool in TIG Welding of Thin Steel Plate"Proc.ISOPE'2000. vol.4. 150-155 (2000)

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  • [Publications] Yasuo SUGA, et al.: "Detection of Peculiar Frequency of Molten Pool an Estimation of Penetration in Pulse TIG Welding"Quarterly J.JWS.. 19-1. 19-26 (2001)

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  • [Publications] Yasuo SUGA,et,al.: "Measurement of Molten Pool Shape and Penetration Control Applying Neural Network in TIG Welding of Thin Steel Plates"ISIJ International. 39-10. 1075-1080 (1999)

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Published: 1999-04-01   Modified: 2016-04-21  

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