УДОСКОНАЛЕННЯ ІНФОРМАЦІЙНО ВИМІРЮВАЛЬНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ПРИ ЗВАРЮВАННІ ТА МОНТАЖУ МЕТАЛЕВИХ КОНСТРУКЦІЙ
DOI:
https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2025.2.2.2Ключові слова:
зварювання, інформаційно-вимірювальні технології, штучний інтелект, машинне навчання, зворотний зв’язок, контроль якості, адаптивні системи, CNN, XGBoostАнотація
У даній статті розглянуто підхід до вдосконалення інформаційно-вимірювальних технологій під час зварювання та монтажу металевих конструкцій, а також представлено результати розробки та тестування запропонованої інтегрованої системи. Особлива увага приділяється розробці та застосуванню алгоритмів штучного інтелекту, таких як машинне навчання та глибинні нейронні мережі, для підвищення точності, швидкості та адаптивності інформаційно-вимірювальних технологій. Розглянуто їх роль у виявленні відхилень, прогнозуванні розвитку дефектів і автоматичній адаптації параметрів зварювання до змін у виробничому середовищі. Запропонована інтегрована система поєднує сенсорну підсистему, модуль попередньої обробки даних для очищення і структурування інформації, нейромережевий аналітичний блок (CNN для візуального контролю та XGBoost для класифікації параметрів), а також контур зворотного зв’язку, який забезпечує адаптивне регулювання параметрів у режимі реального часу та оперативне реагування на відхилення. Завдяки реалізації повного замкнутого циклу – від збору даних, їх попередньої обробки та аналізу до автоматичного регулювання параметрів – мінімізується вплив людського фактора, підвищується надійність процесу та значно зменшується кількість дефектів. Такий цикл забезпечує безперервне оновлення даних, їх ретельну перевірку, швидке реагування та гнучке налаштування зварювальних параметрів відповідно до змін виробничого середовища. Використання Python-екосистеми (Pandas, NumPy, TensorFlow, Scikit-learn) для аналізу даних, застосування сенсорів для зчитування ключових параметрів та адаптивне управління через протокол MQTT і PLC забезпечують зменшення дефектів на 27 % та стабільність технологічного процесу. Представлений підхід детально поєднує сучасні методи машинного навчання з комплексною архітектурою ІВТ, підкреслюючи їхню взаємодію та відкриваючи перспективи для подальшого розвитку інтелектуальних виробничих систем, що здатні до самонавчання та адаптації в реальному часі.
Посилання
Roosvel Soto-Diaz, Mauricio Vásquez-Carbonell, Jose Escorcia-Gutierrez, A review of artificial intelligence techniques for optimizing friction stir welding processes and predicting mechanical properties, Engineering Science and Technology, an International Journal, Volume 62, 2025, 101949, ISSN 2215-0986, https://doi.org/10.1016/ j.jestch.2025.101949
Jalal Taheri Kahnamouei, Mehrdad Moallem, Advancements in control systems and integration of artificial intelligence in welding robots: A review, Ocean Engineering, Volume 312, Part 3, 2024, 119294, ISSN 0029-8018. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2024.119294
Michael Luttmer, Matthias Weigold, Heiko Thaler, Jürgen Dongus, Anton Hopf, Towards data-driven quality monitoring for advanced metal inert gas welding processes in body-in-white, Journal of Manufacturing Systems, Volume 77, 2024, Pages 875–891, ISSN 0278-6125, https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2024.10.013
Mustapha Belmouadden, Camélia Dadouchi, Robert Pellerin, Artificial intelligence applied in adaptive manufacturing process monitoring: a state-of-the-art in the era of automation., Procedia Computer Science, Volume 256, 2025, Pages 47–54, ISSN 1877-0509, https://doi.org/10.1016/j.procs.2025.02.094
Nijat Mehdiyev, Maxim Majlatow, Peter Fettke, Integrating permutation feature importance with conformal prediction for robust Explainable Artificial Intelligence in predictive process monitoring, Engineering Applications of Artificial Intelligence, Volume 149, 2025, 110363, ISSN 0952-1976, https://doi.org/10.1016/j.engappai.2025.110363
D. Görick, L. Larsen, M. Engelschall, A. Schuster, Quality Prediction of Continuous Ultrasonic Welded Seams of High-Performance Thermoplastic Composites by means of Artificial Intelligence, Procedia Manufacturing, Volume 55, 2021, Pages 116–123, ISSN 2351-9789, https://doi.org/10.1016/j.promfg.2021.10.017
K. Sabatakakis, N. Bourlesas, H. Bikas, A. Papacharalampopoulos, P. Stavropoulos, Laser Welding of dissimilar cell tabs: Extracting physics semantics from infrared (IR) emissions as process monitoring data, Procedia CIRP, Volume 121, 2024, Pages 222-227, ISSN 2212-8271, https://doi.org/10.1016/j.procir.2023.09.251
Henrique H. L. Núñez, Li-Wei Hsu, Kandice S. B. Ribeiro, Antti Salminen, Wallace M. Bessa, In-situ monitoring and online prediction of keyhole depth in laser welding by coaxial imaging, Procedia CIRP, Volume 124, 2024, Pages 793–796, ISSN 2212-8271, https://doi.org/10.1016/j.procir.2024.08.227
Hyungi Byun, Han Gil Lee, Beom Kyu Kim, Geun Dong Song, Bongsoo Lee, Defect monitoring system of the internal structures of a sodium fast reactor using an artificial intelligence model, Nuclear Engineering and Technology, Volume 56, Issue 12, 2024, Pages 5405–5413, ISSN 1738-5733, https://doi.org/10.1016/j.net.2024.07.049
Bin Shen, Jun Lu, Yiming Wang, Dongli Chen, Jing Han, Yi Zhang, Zhuang Zhao, Multimodal-based weld reinforcement monitoring system for wire arc additive manufacturing, Journal of Materials Research and Technology, Volume 20, 2022, Pages 561–571, ISSN 2238-7854, https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.07.086
Mobina Mobaraki, Soodeh Ahani, Ringo Gonzalez, Kwang Moo Yi, Klaske Van Heusden, Guy A. Dumont, Vision-based seam tracking for GMAW fillet welding based on keypoint detection deep learning model, Journal of Manufacturing Processes, Volume 117, 2024, Pages 315–328, ISSN 1526-6125, https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2024.03.006
Tim Raffin, Andreas Mayr, Marcel Baader, Nadine Laube, Alexander Kühl, Jörg Franke, Potentials of few-shot learning for quality monitoring in laser welding of hairpin windings, Procedia CIRP, Volume 118, 2023, Pages 901–906, ISSN 2212-8271, https://doi.org/10.1016/j.procir.2023.06.155
Nik Weisbrod, Joachim Metternich, Application of a concept for ML-driven closed-loop quality control in laser beam welding, Procedia CIRP, Volume 126, 2024, Pages 739–744, ISSN 2212-8271, https://doi.org/10.1016/j.procir.2024.08.301
Nuttapong Chuenmee, Nattachai Phothi, Kontorn Chamniprasart, Sorada Khaengkarn, Jiraphon Srisertpol, Machine learning for predicting resistance spot weld quality in automotive manufacturing, Results in Engineering, Volume 25, 2025, 103570, ISSN 2590-1230, https://doi.org/10.1016/j.rineng.2024.103570
J. J. Valdiande, M. Martínez-Minchero, A. Cobo, J. M. Lopez-Higuera, J. Mirapeix, On-line monitoring and defect detection of arc-welding via plasma optical spectroscopy and LIBS, Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, Volume 194, 2022, 106474, ISSN 0584–8547, https://doi.org/10.1016/j.sab.2022.106474
David Curiel, Alfredo Suárez, Fernando Veiga, Eider Aldalur, Pedro Villanueva, Advanced welding automation: Intelligent systems for multipass welding in Butt Double V-Groove and Tee Double Bevel configurations, MethodsX, Volume 13, 2024, 103027, ISSN 2215-0161, https://doi.org/10.1016/j.mex.2024.103027
Huangyi Qu, Yi Cai, Improved semantic segmentation method for weld penetration prediction of TIG welding with dual ellipsoid heat source, Manufacturing Letters, Volume 41, Supplement, 2024, Pages 310–319, ISSN 2213-8463, https://doi.org/10.1016/j.mfglet.2024.09.037
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.






