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基于RANSAC和ICP点云优化算法的机器人相贯线免示教自主焊接方法
1
作者
熊凡
许燕玲
+3 位作者
王杏华
马晓阳
王强
张华军
《航空制造技术》
北大核心
2025年第20期100-108,共9页
针对航空航天领域中空间曲线焊缝示教再现型机器人焊接效率较低的问题,尤其是复杂的相贯线焊接,提出了一种基于优化后的RANSAC和ICP点云算法的相贯线机器人免示教自主焊接方法。首先基于相贯线理论模型,对采集到的工件点云进行预处理,...
针对航空航天领域中空间曲线焊缝示教再现型机器人焊接效率较低的问题,尤其是复杂的相贯线焊接,提出了一种基于优化后的RANSAC和ICP点云算法的相贯线机器人免示教自主焊接方法。首先基于相贯线理论模型,对采集到的工件点云进行预处理,并采用优化后的RANSAC算法,选取一定数量的点作为样本点拟合曲面,计算所有数据点到柱面的距离,根据预设阈值筛选出落在拟合曲面上的点,通过筛选出的点重新拟合出实际的圆柱面方程。然后通过ICP算法,迭代寻找两个点云之间的最近点对,计算最优的刚性变换,使源点云在目标点云的坐标系下对齐。最后试验验证了所提出的基于优化后的RANSAC和ICP点云优化算法,实现复杂空间曲线的机器人免示教自主焊接。
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关键词
机器人焊接
自动编程
视觉传感
空间曲线焊缝
相贯线焊接
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职称材料
焊接智能化监测技术研究现状与展望
被引量：
5
2
作者
张志芬
陈善本
温广瑞
《焊接学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第11期10-20,70,共12页
在国家“十四五”智能制造和2035制造业高质量发展远景目标规划下,智能化焊接技术的重要性不言而喻.首先,分析了该技术在学术界和工业界的成果发表情况,对目前成果分布的特点进行了总结.此外,列出了该学科方向举办的系列重要学术会议,...
在国家“十四五”智能制造和2035制造业高质量发展远景目标规划下,智能化焊接技术的重要性不言而喻.首先,分析了该技术在学术界和工业界的成果发表情况,对目前成果分布的特点进行了总结.此外,列出了该学科方向举办的系列重要学术会议,充分展示了该学科的研究热度.其次,分别从声音、光谱、视觉、热学及多信息融合监测角度出发,综述了焊接/增材技术在缺陷在线检测、过程动态表征、质量监控等方面最新的国内外研究进展,表明了多源信息融合技术是焊接智能化监测技术未来发展的主流.最后,总结了现阶段国内焊接智能化-缺陷在线监测基础研究存在的“六多六少”现象,并从多场景拓展应用出发,指出了焊接智能监测技术的未来发展目标与重点突破问题.
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关键词
焊接智能化
电弧增材
多信息融合
缺陷在线检测
质量监控
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职称材料
基于沙猫群算法和集成学习的可解释数据驱动铝合金电弧增材成形尺寸预测模型研究
3
作者
张豪
许燕玲
+3 位作者
王杏华
马晓阳
王强
张华军
《航空制造技术》
北大核心
2025年第20期68-81,90,共15页
铝合金电弧增材制造是一个多参数耦合的复杂物理系统,其成形尺寸的精确预测与控制受到多种工艺参数影响。针对现有预测方法在参数耦合效应建模不足、预测精度有限及模型解释性欠缺等问题,提出一种基于数据增强策略和集成学习方法的可解...
铝合金电弧增材制造是一个多参数耦合的复杂物理系统,其成形尺寸的精确预测与控制受到多种工艺参数影响。针对现有预测方法在参数耦合效应建模不足、预测精度有限及模型解释性欠缺等问题,提出一种基于数据增强策略和集成学习方法的可解释数据驱动模型,以实现铝合金成形过程中宽度和层高的高精度预测。首先,利用数据增强技术扩充训练数据集,增强模型泛化能力;其次,基于五折交叉验证方法训练多个模型,评估出性能最优的3个基学习器;然后,通过SCSO算法优化基学习器的权重分配,构建高鲁棒性集成学习模型;最后,采用SHAP方法量化并解释工艺参数对成形过程的影响。试验结果表明,基于SCSO优化的集成学习模型在铝合金成形尺寸预测精度和解释性方面显著优于单一模型和传统集成学习方法(预测宽度和层高时RMSE为0.3518和0.0743,MAPE为0.0229和0.0364)。该研究为铝合金WAAM的工艺参数优化和成形质量控制提供了理论依据,具有较好的实用性和工程应用价值。
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关键词
铝合金电弧增材制造
尺寸预测
数据增强
沙猫群算法
可解释集成学习模型
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职称材料
题名
基于RANSAC和ICP点云优化算法的机器人相贯线免示教自主焊接方法
1
作者
熊凡
许燕玲
王杏华
马晓阳
王强
张华军
机构
上海交通大学材料科学与工程学院机器人焊接智能化实验室
上海交通大学
内蒙古研究院
洛阳船舶
材料
研究所
出处
《航空制造技术》
北大核心
2025年第20期100-108,共9页
基金
国家自然科学基金面上项目(61973213)
内蒙古自治区-上海交通大学科技合作重点专项(2023XYJG0001-01-01)
中央引导地方科技发展资金(2025ZY0092)。
文摘
针对航空航天领域中空间曲线焊缝示教再现型机器人焊接效率较低的问题,尤其是复杂的相贯线焊接,提出了一种基于优化后的RANSAC和ICP点云算法的相贯线机器人免示教自主焊接方法。首先基于相贯线理论模型,对采集到的工件点云进行预处理,并采用优化后的RANSAC算法,选取一定数量的点作为样本点拟合曲面,计算所有数据点到柱面的距离,根据预设阈值筛选出落在拟合曲面上的点,通过筛选出的点重新拟合出实际的圆柱面方程。然后通过ICP算法,迭代寻找两个点云之间的最近点对,计算最优的刚性变换,使源点云在目标点云的坐标系下对齐。最后试验验证了所提出的基于优化后的RANSAC和ICP点云优化算法,实现复杂空间曲线的机器人免示教自主焊接。
关键词
机器人焊接
自动编程
视觉传感
空间曲线焊缝
相贯线焊接
Keywords
Robotic welding
Automatic programming
Visual sensing
Space intersecting lines
Intersection line welding
分类号
V261.34 [航空宇航科学与技术—航空宇航制造工程]
TP242 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
焊接智能化监测技术研究现状与展望
被引量：
5
2
作者
张志芬
陈善本
温广瑞
机构
西安
交通大学
西安
交通大学
上海交通大学
出处
《焊接学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第11期10-20,70,共12页
基金
国家重点研发计划(2024YFB3309602)。
文摘
在国家“十四五”智能制造和2035制造业高质量发展远景目标规划下,智能化焊接技术的重要性不言而喻.首先,分析了该技术在学术界和工业界的成果发表情况,对目前成果分布的特点进行了总结.此外,列出了该学科方向举办的系列重要学术会议,充分展示了该学科的研究热度.其次,分别从声音、光谱、视觉、热学及多信息融合监测角度出发,综述了焊接/增材技术在缺陷在线检测、过程动态表征、质量监控等方面最新的国内外研究进展,表明了多源信息融合技术是焊接智能化监测技术未来发展的主流.最后,总结了现阶段国内焊接智能化-缺陷在线监测基础研究存在的“六多六少”现象,并从多场景拓展应用出发,指出了焊接智能监测技术的未来发展目标与重点突破问题.
关键词
焊接智能化
电弧增材
多信息融合
缺陷在线检测
质量监控
Keywords
Intelligent welding
arc additive manufacturing
multi-information fusion
online defect detection
quality monitoring
分类号
TG441.7 [金属学及工艺—焊接]
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职称材料
题名
基于沙猫群算法和集成学习的可解释数据驱动铝合金电弧增材成形尺寸预测模型研究
3
作者
张豪
许燕玲
王杏华
马晓阳
王强
张华军
机构
上海交通大学材料科学与工程学院机器人焊接智能化实验室
上海交通大学
内蒙古研究院
洛阳船舶
材料
研究所
出处
《航空制造技术》
北大核心
2025年第20期68-81,90,共15页
基金
国家自然科学基金面上项目(61973213)
内蒙古自治区-上海交通大学科技合作重点专项(2023XYJG0001-01-01)
中央引导地方科技发展基金(2025ZY0092)。
文摘
铝合金电弧增材制造是一个多参数耦合的复杂物理系统,其成形尺寸的精确预测与控制受到多种工艺参数影响。针对现有预测方法在参数耦合效应建模不足、预测精度有限及模型解释性欠缺等问题,提出一种基于数据增强策略和集成学习方法的可解释数据驱动模型,以实现铝合金成形过程中宽度和层高的高精度预测。首先,利用数据增强技术扩充训练数据集,增强模型泛化能力;其次,基于五折交叉验证方法训练多个模型,评估出性能最优的3个基学习器;然后,通过SCSO算法优化基学习器的权重分配,构建高鲁棒性集成学习模型;最后,采用SHAP方法量化并解释工艺参数对成形过程的影响。试验结果表明,基于SCSO优化的集成学习模型在铝合金成形尺寸预测精度和解释性方面显著优于单一模型和传统集成学习方法(预测宽度和层高时RMSE为0.3518和0.0743,MAPE为0.0229和0.0364)。该研究为铝合金WAAM的工艺参数优化和成形质量控制提供了理论依据,具有较好的实用性和工程应用价值。
关键词
铝合金电弧增材制造
尺寸预测
数据增强
沙猫群算法
可解释集成学习模型
Keywords
Aluminum alloy wire arc additive manufacturing
Dimensional prediction
Data augmentation
Sand cat swarm algorithm
Interpretable ensemble learning model
分类号
V252 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于RANSAC和ICP点云优化算法的机器人相贯线免示教自主焊接方法
熊凡
许燕玲
王杏华
马晓阳
王强
张华军
《航空制造技术》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
焊接智能化监测技术研究现状与展望
张志芬
陈善本
温广瑞
《焊接学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
5
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
基于沙猫群算法和集成学习的可解释数据驱动铝合金电弧增材成形尺寸预测模型研究
张豪
许燕玲
王杏华
马晓阳
王强
张华军
《航空制造技术》
北大核心
2025
0
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职称材料
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