铝合金母线焊接专家系统设计

摘要：随着铝合金在电气设备中广泛应用，人们利用计算机开发出来铝合金母线的焊接专家系统，本文主要对这个专家系统进行了研究。

Abstract: With aluminum alloy is widely used in electrical equipment, people developed aluminum alloy bus welding expert system by computer, this paper studied this expert system.

关键词：铝合金；母线焊接；专家系统；设计

Key words: aluminum alloy；bus welding；expert system；design

中图分类号：TG47 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）03-0317-02

0引言

由于铝合金的质量比较轻轻、强度较高，而且具有良好的导电性和耐腐蚀性，所以在电气设备中常常作为铜的替代材料，特别在是变电站及发电厂多采用铝舍金材料制作大电流母线。利用计算机技术对铝合金母线焊接工艺进行优化选择，并且开发了铝母线焊接专家系统，以利于制定合理的工艺方案，并保证工艺参数的稳定可靠性，从而提高发电厂运行的安全性。

1总体设计思路

在铝合金大电流母线的焊接过程中，经常出现未熔合、夹渣、气孔、裂纹等缺陷，焊缝晶粒粗大，并存在焊缝组织影响区软化的问题。提高铝合金母线的焊接质量可从分析铝母线焊接接头缺陷形成及强度偏低的原因入手，研制开发改善焊缝结晶条件、提高铝母线焊接接头质量的新设备、新工艺。但焊接工艺之间的关系对焊接质量的影响没有系统管理，其调整也有随意性。笔者所进行的铝母线焊接专家系统的编制，有利于焊接工艺的优化选择。

专家系统（Experts System，简称ES）就是具有相当于专家的知识和经验水平，能够解决专门问题能力的计算机系统。它将模仿人类思维规律的解题策略与大量的专门知识结合在一起，是一种具有信息处理能力、知识利用能力、知识推理能力和咨询解释能力的软件系统。焊接领域内专家系统的研究始于20世纪80年代中期。在国外，ES已进入焊接领域的各个方面，并开始向商品化转移。国内外开发的焊接专家系统主要涉及工艺设计或工艺选择，包括单因素的焊接材料选择或焊接方法选择、焊接缺陷或设备故障诊断以及焊接成本估算、实时监控、焊接接头疲劳设计、符号绘制等，几乎包括了焊接生产的所有主要方面。英、美等国已有一些商品化的焊接专家系统。利用计算机技术对焊接工艺进行优化选择，开发铝母线焊接专家系统，充分利用经过前人实践检验过的经验，可以在一定程度上改善焊接质量和结构稳定性，保证工艺参数的稳定可靠，从而提高发电厂运行的安全性。

2铝合金母线焊接专家系统的设计

2.1 技术人员根据工程的需要确定所焊铝材的板厚及型号，然后根据焊材的匹配性选择铝焊丝、焊接方法、接头类型，系统根据存储在数据库中的焊接工艺数据确定最佳的焊接工艺，并给出相应的焊接接头形式以及接头的尺寸数据，同时可以根据以上数据制定焊接工艺卡，在确定得出的工艺卡合乎要求时，可以将工艺卡保存并打印出来。

2.2 为了不断充实知识库，有必要将新的、经过试验验证的焊接工艺添加到数据库中。故系统还必须有添加模块，该模块中不仅包括焊接工艺的添加，还包括坡口及接头形式的添加。同时，还必须有删除模块，删除那些过时的焊接工艺方案，整理数据库中的知识，以便更好地管理。另外，技术人员在选择铝材和铝焊丝时，应尽可能符合国家制定的铝母线的焊接工艺规程，特别是要考虑到系统的用户还包括经验欠缺的工作人员，所以还需要有帮助文档，其中包括铝母线的焊接规程和焊接过程可能出现的缺陷和预防方法。专家系统的设计开发工具有多种，相应的开发语言也有多种。笔者选用Visual Foxprm6．0作为开发平台，并在Windows98及其以上版本操作系统中运行。

2.2.1 有关数据库的设计。利用Visual Foxpm6．0自带的功能建立数据库datal．dbf，该数据库中存放了系统中所耍用到的所有数据库表，在这些表中存放了各种焊接工艺参数和坡口形式等信息。系统正是通过输入、查询、删除其中的某些数据来实现其功能的。

2.2.2 有关界面的设计。用户界面是人机交流的主要通道，数据库系统的界面设计主要涉及菜单制作、输入输出屏幕设计、打印报表设计和帮助设计等。Visual Foxpro提供了丰富的建立用户界面的功能，并且很大一部分都是用可视化的编程方法建立。与用户直接进行交流的有菜单和各种表单，菜单使用户进入到各种操作界面，而表单则帮助用户完成各种功能操作。其中菜单包含了该系统的主要功能：选择、添加、删除和帮助等。点击菜单中的“选择”项，程序执行下一条命令：DOFORM选择焊材．SCX，将出现选择铝材表单。该表单用于选择铝材，焊接前用户必须清楚铝材的牌号，了解其化学成分、物理性能和力学性能，以便正确选择焊接材料和制定合理的焊接工艺。在该系统中，事先在其数据库中的铝材表中存放好各种铝材的牌号和性能参数，用户可以从第1个下拉式列表框中选择铝材牌号，系统根据用户选择的铝材牌号给出该铝材的一些相关的性能参数，如其中Cu，Si，Fe，Mn，Mg和Al等成分的含量，以及该材料的抗拉强度和伸长率。确定铝材后，用户需要在第1个编辑框中输入所需焊接的板材厚度，如果用户没有做到这一步，将无法进入下一步。系统将用户选择的铝材牌号和输入的板厚存放到临时数据表中。点击“下一步”按钮，表单关闭，系统将进入下一界面，即选择焊丝，用户可在第一个下拉式列表框中选择铝焊丝的牌号，同样，系统将根据用户所选的牌号给出其相应的性能参数，如其中Mg，Fe，Si，Mn和Al的．含量，以及该种焊丝的用途。用户可点击“帮助”按钮来察看这些信息。根据这些标准选择最佳的焊丝，以保证焊接质量。对于所选择的焊丝牌号，系统同样将其存人临时表中。接下来用户可选择希望使用的焊接方法，点击“下一步”按钮，将出现“工艺参数和坡口”。如果用户觉得所选的工艺和接头满足要求，可按“预览工艺卡”按钮生成一个报表并预览生成报表的文件，此文件为系统根据用户通过上述过程所选择的各种参数生成的。试品试焊后，根据焊接检测情况，如果用户觉得满意，可以返回前一界面按“打印”按钮将工艺卡打印出来。否则，可退回前几步重新选择各种参数，直到满意为止。

3结束语

利用计算机技术开发的铝母线焊接专家系统，可以对典户已经画好并保存*．Bmp格式的文件图中选择欲添加的一个，然后再输入相应的接头参数，按“确定”按钮即可将该坡口数据添加到数据库中。当然，坡口可单独添加，从首页的菜单中的“添加”项中也可直接进入此界面。添加工艺圈添加坡口型的焊接方法如MIG和TIG焊接工艺进行优化选择，对铝母线的各种焊接工艺数据进行有效的管理，包括对坡口形式等图形信息的管理；模似人类专家进行完整的焊接工艺设计，设计结果须保证焊接质量，并符合有关焊接工艺标准、规范或规程的要求：能够自动生成焊接工艺卡，并打印出来供焊接操作人员使用；能够给用户提供相应的帮助，以利于其制定工艺方案，并保证工艺参数的稳定可靠。此外，专家系统的知识库易于修改更新。

参考文献：

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