摘 要

本文借助Microsoft Access技术建立拥有添加，查询，修改，删除等功能的数据库管理系统，再使用Visual Basic 6.0为可视化编程的开发工具，建立拥有添加，查询，修改，删除，打印等功能的焊接夹杂缺陷预测的专家系统。用户只需输入满足系统所需的焊接参数，该系统则会自动搜索知识库中的知识记录，通过与已有案例比较焊接夹杂缺陷的各种判据，预测焊接夹杂缺陷产生的可能性以及种类，所得结果对于焊接夹杂缺陷的预测具有重要的指导意义。

本文的主要研究内容是应用焊接专家系统预测焊接夹杂缺陷。介绍了焊接夹杂缺陷的定义、分类、影响因素及防治措施，还介绍了专家系统的定义、分类、特点和结构、国内外发展动态及其研究的意义等知识。另外还重点介绍了系统设计工具选择，包括数据库的选择和编程语言的选择，以及运行环境等。

研究结果表明：本焊接夹杂缺陷预测专家系统可以实现焊接夹杂缺陷的预测，且其用户界面友好，对于用户没有过多领域技术知识要求，减小了使用难度，普通用户也可以快速上手焊接夹杂缺陷的预测。系统还具有便于更新等优点，支持打印等功能。

本文的特色：查询、修改和删除、添加、推理、打印等功能的实现过程都十分详细，列出代码便于读者对本专家系统的原理和过程进行理解和学习。 另外，使用文字、图片等多种表现形式，使内容更加直观清晰。

关键词：专家系统；焊接夹杂缺陷；知识库；推理机

Abstract

This paper mainly studies the application of welding expert system to predict welding inclusion defects. The definition, classification, influencing factors and prevention measures of welding inclusion defects are introduced. The knowledge, definitions, classification, characteristics and structure of expert systems, development dynamics at home and abroad, and the significance of research are also introduced.

In the concrete realization process of this welding inclusion defect prediction expert system, it is divided into two major stages: one is the establishment of a knowledge base, and the other is the establishment of an inference engine. Through reviewing relevant newspaper articles and welding knowledge learned in the classroom, we listed various factors that lead to the occurrence of welding inclusion defects. We established a database management system with the functions of adding, querying, modifying, and deleting using Microsoft Access technology, and then used Visual Basic. 6.0 is a development tool for visual programming. It establishes an expert system for predicting welding inclusion defects by adding, querying, modifying, deleting, and printing. Users only need to input welding parameters or knowledge serial numbers that meet the system's requirements. The system will automatically search the knowledge base in the knowledge base and compare the existing cases and various criteria of welding inclusion defects to predict the possibility of welding inclusion defects. Sex and kind.

It also highlights the choice of system design tools, including database selection and programming language choices, as well as the operating environment.

The features of this article: The process of querying, modifying, deleting, adding, reasoning, printing, and other functions are all very detailed. The listed codes make it easy for readers to understand and study the principles and processes of this expert system. In addition, the use of text, pictures and other forms of expression to make the content more intuitive and clear. The research results show that this welding inclusion defect prediction expert system can realize the prediction of welding inclusion defects, and its user interface is friendly. It does not require too much technical knowledge for the user and reduces the difficulty of use. Ordinary users can quickly use welding inclusion defects. Prediction. The system also has the advantage of being easy to update and supports printing and other functions. The results obtained have important guiding significance for the prediction of welding inclusion defects

Key Words：expert system；welding inclusion defects；knowledge base；inference engine

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.1.1焊接专家系统的国内外研究动态 1

1.2 研究内容 1

1.2.1预期目标 1

第2章 焊接夹杂缺陷预测专家系统的理论基础 3

2.1 焊接夹杂缺陷 3

2.1.1焊接夹杂缺陷的定义及分类 3

2.1.2 焊接夹杂缺陷的影响因素 3

2.1.3焊接夹杂缺陷的危害及防治措施 3

2.2 专家系统 4

2.2.1专家系统的定义及分类...............................................................................4

2.2.2专家系统的结构及特点...............................................................................4

2.3 焊接夹杂缺陷预测专家系统的设计原理与要求 4

2.4 专家系统建立的基本内容和技术方案 4

第3章 系统设计工具选择与介绍 6

3.1 编程语言的选择 6

3.1.1 Visual Basic 6.0概述 6

3.1.2 Visual Basic 6.0特点 6

3.2 数据库的选择 6

3.2.1数据库概述 6

3.2.2数据库应用 6

3.3 运行环境 6

第4章 知识库系统 7

4.1 建立焊接夹杂缺陷知识库 7

第5章 VB窗体 9

5.1 登录界面 9

5.2 主界面 10

5.3 添加界面 12

5.4 查询界面 14

5.5 修改与删除界面 17

5.6 打印界面 19

第6章 推理机 21

第7章 结论与展望 24

参考文献 25

致谢 27

第1章 绪论

1.1研究背景

焊接缺陷特别是焊接夹杂是焊接结构失效的重要原因，有必要采取措施来对焊接夹杂缺陷进行预测、分析以进行控制^[1]。但一方面，夹杂缺陷的分类有多种，产生这些夹杂缺陷的因素也是多方面的，而且其产生过程也十分复杂^[2]；另一方面，对焊接夹杂的性质、机理、归类的正确判断需要焊接工程师大量的知识，有较大的主观倾向，受到人员工作状态的影响^[3]，因此焊接夹杂缺陷预测专家系统的开发可以代替焊接工程师和辅助焊接工程师进行相关工作。

专家系统能够充分利用人类已有的珍贵知识和经验，模拟人类专家的思维过程，达到预测和分析夹杂缺陷的目的^[4]，它能使焊接专家的知识成为共享资源，同时避免个别专家的局限性，有利于焊接工作者的进步以及生产效率和经济效益的提高^[5]。

1.1.1 焊接专家系统的国内外研究动态

专家系统研究一直是AI领域内持续时间最长，最成功的研究领域之一 ^[6]，其在焊接领域的应用是从1985年开始的，焊接领域由于其知识显著的复杂性和经验性，被认为是最适合于开发专家系统的领域之一^[7]，专家系统在其中的应用几乎包括了焊接生产的所有主要方面^[8]。我国焊接专家系统虽然起步较晚，但如今已经得到了很大发展，部分已用于实际生产^[9]。

据不完全统计，焊接专家系统约70%为有关工艺选择和制定的类型，其他类型尚不成熟，且其中预测与诊断类专家系统基本为焊接裂纹的预测与诊断^[10]，有关焊接夹杂缺陷的专家系统尚待开发。

1.2 研究内容

主要研究系统将Visual Basic编程语言和Access数据库管理技术同专家系统原理相结合，建立焊接夹杂缺陷预测知识库系统，完成夹杂缺陷预测知识库的数据库功能，在此基础上完成焊接夹杂缺陷预测的推理机功能。在设计过程中要考虑知识库的一致性、重复性、矛盾性等内容，还可以设计多条推理规则生成新的知识并添加到知识库中。

1.2.1 预期目标

建立知识库。建立焊接夹杂缺陷预测专家系统的知识库系统，利用VB编程语言结合Access数据库管理技术实现知识库的添加、查询、修改与删除、打印等数据库的基本功能。用户除了在其中储存焊接夹杂缺陷的相关知识和实际生产经验外，还要储存用户信息，包括用户名及密码，以此实现后续的登录功能。

建立VB程序的各个窗体。在Access中，用户界面又称为窗体，它是用户与数据库交互的最主要方式，在数据库设计中占有重要作用，利用窗体可以将整个应用程序组织起来，控制程序流程，形成一个完整的应用系统。本专家系统需要建立的窗体具体有：

（1）登录界面：用户在正确输入用户名和密码后可以登入主界面，使用程序中诸如添加、修改、删除等的其他功能。

（2）主界面：主界面包含列出本专家系统所有功能的菜单，用户点击相应的功能就可以进入各个界面。

（3）添加界面：用户在学习了新的知识或者企业在实际生产活动中获得了新经验后，可以通过此界面添加新的知识记录，以丰富系统的知识库，即实现了系统的机器学习功能。

（4）查询界面:用户可以按知识序号、材料或按其他方式查询系统知识库中现存的知识和经验记录，以此来完成用户学习或实际生产中的其他目的。

（5）修改和删除界面：如果在学习或生产的过程中用户发现了知识库中现存的知识记录的谬误或其存在的不足之处，则可以通过这个界面对知识记录进行修改或删除。

（6）推理机界面：用户按照要求输入材料、焊接参数等基本数据后对是否产生夹杂缺陷、产生何种夹杂缺陷以及产生夹杂缺陷的概率大小进行预测推理的界面。建立推理机时也要实现机器学习，实现多条规则推理并将新的知识添加到知识库。

另外每次推理还要给出本次推理的置信度，让推理结果具有相应的说服力，供工作人员参考。

（7）打印界面：通过VB自带的PrintForm方法将各窗体内容输出到屏幕上或发送给打印机进行实际打印输出。PrintForm方法其实是将文字内容作为图片输出的。

（8）完成退出功能：用户可以通过退出直接关闭程序并返回桌面。

第2章 焊接夹杂缺陷预测专家系统的研究

2.1 焊接夹杂缺陷

2.1.1焊接夹杂缺陷的产生机理和类别

焊接夹杂机理主要由于某些原因熔渣未上浮至熔池表面而残存于结晶焊缝中形成的。

常见的焊接夹杂一般分为氧化物夹杂、氮化物夹杂和硫化物夹杂和硅酸盐夹杂等几种。

2.1.2焊接夹杂缺陷的影响因素

通过查阅课本、报刊文献等资料，以及对实际生产的总结，得出以下几个焊接夹杂缺陷的影响因素：1、焊接电流, 焊接电流过小，焊接线能量不足，导致熔池存在时间，不利于熔渣的浮出，结果形成夹杂。2、手弧焊焊条横向摆动，可能导致夹杂。 3、坡口形式：不同的坡口形式坡口角度不同，可能影响熔渣上浮而产生夹杂，例如采用I形坡口容易产生夹杂。4、若母材和焊材本身带有杂质，焊后容易有夹杂。5、多层焊没有清渣则容易产生夹杂。6、焊接速度：焊速过低使焊渣超前造成夹杂。7、焊接电压：焊接时焊接电压过大，焊接电弧过长，可能导致空气侵入而比较容易产生夹杂。8、焊剂种类：焊剂碱度增大，夹杂含量降低。9、焊接方法的选择：焊接方法影响夹杂产生原因也在于电流。10、焊条包括直径的选择也影响夹杂缺陷的产生。11、焊接过程中若无熔池的保护则可能导致空气侵入而产生夹杂。

2.1.3焊接夹杂缺陷的危害及防治措施

夹杂的危害：焊接夹杂是一种常见缺陷，它对焊接结构的塑韧性等力学性能都有相当大的影响，是导致许多焊接结构失效的重要原因。其与热裂、层壮撕裂和疲劳失效也有很大的相关性。

夹杂缺陷的防治措施：针对之前总结的导致焊接夹杂缺陷产生的各种原因，其防治措施有以下几点：1：适当采用较大的焊接电流，保证焊接线能量及熔池存在时间。2：手弧焊保证焊条不要横向摆动，运条操作要平稳，到焊缝两边和熔池的形成要比较充分，圆满完成造渣过程。3：合理设计，采用适当的坡口形式，保证坡口角度能让熔渣上浮。4：焊前清理母材、焊材的油污等，限制杂质的来源。5：多层焊一定要及时清渣，也是限制杂质来源。6、合理选择焊接速度，焊速不能过低。7：焊接时要采用短弧，避免长弧，防止空气的侵入。8：正确选择焊剂，增大焊剂碱度。9、采用适当的焊接方式，原理同焊接电流的选择，要保证焊接线能量，保证熔池存在时间。10、合理选择焊条，包括牌号和尺寸。11、焊接过程中要保证良好的熔池保护，防止空气侵入。

通过以上种种措施基本可以排除焊接夹杂缺陷的影响。

2.2 专家系统

专家系统是人工智能（AI）中的一个分支，它能像人类专家一样解决需要该领域专家才能解决的问题，它特别适合需要大量专家经验和知识来解决问题的领域，如医疗诊断、焊接、生产调度、地质勘探、政府决策等。其中焊接作为一门难以精确量化的热加工技术，它是依靠积累的经验知识和必要的理论知识解决实际问题的，因而专家系统可以在焊接领域得到良好的应用。^[9]

2.2.1专家系统的定义及分类

专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机软件系统，其内部含有大量领域专家水平的知识和经验，能够运用人类专家的知识和解决问题的方法进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程来解决该领域的复杂问题。^[11]

专家系统种类繁多，并且随着技术的进步，新的应用领域还在出现。其分类方式有按知识表示技术分类，按任务类型分类等等。其中应用于焊接领域的典型专家系统有焊接工艺设计或工艺选择专家系统、焊接裂纹预测与诊断专家系统、与机器人配合使用的专家系统和实时监控型专家系统等。^[9]

2.2.2专家系统的结构及特点

专家系统的典型构造有知识库和推理机。知识库包含产生式规则和事实性知识。推理机是一组程序，用来控制、协调整个系统^[12]。系统功能的实现是借助VB的数据库访问技术和Access数据库的强大数据管理功能，在查询界面中按照一定的规则进行查询，以获得与查询条件最为相关的结果。^[13]专家系统要具有高效率，一般要有这些特点：1.启发性。2.透明性。3.灵活性。

2.2.3 专家系统研究的意义

（1）专家系统研究是计算机科学与技术的应用和发展的需要。

（2）专家系统为人类保存、传播、使用和评价知识提供了一种有效的手段。

（3）专家系统研究可以产生巨大的经济效益。

2.3 焊接夹杂缺陷预测专家系统的设计原理与要求

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