电弧冶金反应生成TiC-VC的机理研究

碳化钛的形成依赖于钛、钒等强碳化物形成元素，高温电弧冶金反应时钛、钒能够直接与碳化合生成TiC和VC。用扫描电镜(SEM)、电子探针(EMPA)对TiC-VC形态及分布进行了研究，探讨了TiC-VC形成的机理。结果表明：TiGVC主要在熔滴反应阶段生成并形核，熔池反应阶段聚集长大并在熔渣和熔敷金属界面发生扩散。TiC-VC的形成固定了大量碳元素，避免了结晶和相变过程中二次碳化物沿晶界网状析出。     

机器人驱动方式及其在焊接机器人中的应用

驱动系统是机器人系统中重要的组成部分。根据机器人运行的要求和工作环境的不同,选择合适的驱动方式以达到最优的效果。文中主要介绍了机器人的动力能源、驱动方式的研究现状,以及焊接机器人的主要动力能源和驱动方式的应用现状。     

基于最小二乘法的小车方位角实时辨识

应用最小二乘法对移动焊接机器人传感器矢量与焊缝之间的位置关系进行了研究,提出了焊缝跟踪过程中小车方位角的实时辨识算法.为了确切表达传感器、焊缝、焊枪三者之间的空间位置关系,首先引入了传感器矢量的概念.然后根据前置传感器的特点,提出在焊缝跟踪的小邻域内,传感器矢量和焊缝之间的位置关系可以用一次多项式或二次多项式来完全表达.在此基础上,应用最小二乘法,建立了小车方位角的实时辨识算法并给出了算法的具体实现.最后通过实际的焊缝跟踪试验,验证了该算法的有效性.该算法的应用,为移动焊接机器人实现复杂曲线焊缝的实时跟踪奠定了重要的基础.     

自寻迹舰船甲板焊接移动机器人

研制的自寻迹舰船甲板焊接移动机器人系统采用磁性轮式移动机构,外加十字调节滑块,利用激光PSD位移传感器外加扫描装置实时获取焊缝的二维偏差信息,选用数字信号处理器(DSP)作为系统的核心控制器件。伺服驱动采用集成的运动控制器和驱动器,实现了空间多自由度的协调动作。焊接时,在一定的误差范围内让机器人粗略跟踪焊缝,而由十字滑块实现焊缝实时的、精确的跟踪。该系统还具有自寻迹功能,即在焊前根据焊缝的特征信息自动寻找焊缝并调整自己的位姿到设定的待焊状态,由机器人自主地实现焊接对中和焊接起始点辨识。     

铝(铝合金)与不锈钢的过渡层钎焊工艺及机理分析

研究了铝(铝合金)与不锈钢的镍／铜过渡层钎焊的工艺方法以及焊缝的组织与力学性能，并对各连接界面进行了机理分析。对焊缝的XRD、SEM和TEM等分析发现焊缝与母材之间没有生成铝与铁脆性的金属间化合物。结果表明，镍／铜电刷镀层能有效地阻挡铝、铁等原子扩散，焊缝与镀铜界面上虽然生成了少量的AlCu2，但没有降低焊缝的抗剪强度。     

基于TiC-VC耐磨堆焊的硬度与合金过渡的试验研究

基于TiC、VC的高显微硬度，利用药皮中钛铁、钒铁、石墨等组分的高温电弧冶金反应在堆焊层中生成碳化物硬质相。系统研究了药皮组分对堆焊层硬度和合金元素过渡系数的影响，利用扫描电镜(SEM)、电子探针(EMPA)观察和分析了堆焊层中碳化物的分布、形貌和成分。结果表明：随着药皮中钛铁、钒铁、石墨组分的增加，堆焊层硬度提高，但当石墨组分超过12％时，堆焊层硬度下降。随着药皮中钛铁、钒铁、石墨组分增加，熔敷金属中Ti、V、C元素含量不断提高，Ti、V、C元素过渡系数提高，但V、C元素过渡系数分别在钒铁12％、石墨14％时达到最大。     

铝合金与不锈钢的过渡层钎焊

铝合金与不锈钢的物化性能相差很大，两者的直接连接易于在界面上生成Al和Fe的脆性化合物。作者用试验的方法研究了LF3铝合金与0Cr18Ni9不锈钢的Ni／Cu过渡层钎焊的工艺方法以及接头的组织与力学性能，并对各连接界面进行了机理分析。对钎缝的界面做剪切试验、X射线衍射、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等分析发现，镀层与钎料等各界面连接紧密，特别是钎缝与母材之间没有生成脆性Al-Fe金属间化合物。由此得出结论，面心立方结构的Ni／Cu电刷镀层能有效地阻挡Al、Fe等原子扩散，钎缝与镀Cu界面上虽然生成了少量的AlCu3，但由于组织不连续，没有大幅度降低钎缝的剪切强度。通过过渡层钎焊，实现了LF3铝合金与0Cr18Ni9不锈钢的复合连接．满足了工程需要。     

基于焊缝图像信息的光条纹中心线提取

为准确快速提取不同坡口的焊缝特征信息,采用改进Steger算法在滤波去噪后的二值图像中提取出光条纹中心线。首先,将原图像与Otsu法相结合得到包含所有结构光条纹的矩形区域,利用高斯函数的可分离性将图像的二维高斯卷积进行简化,用一次高斯行卷积和一次高斯列卷积进行替代,从而减少运算量。由实验结果可知,改进后的算法不仅能更加准确地提取焊缝光条纹中心线,而且能够提升运行速度,满足实时性的要求。     

基于DMC-PID的Buck型DC/DC变换器的输出特性控制

基于Buck型DC-DC变换器动态响应速度较慢、抗扰动能力差的现状,提出了基于输出电压微分-单周控制Buck型DC-DC变换器数学模型的DMC-PID控制方法。该算法将DMC算法与PID算法相结合,充分发挥PID抗干扰性和DMC对惯性、延迟适应能力强的优点。为验证在PID与DMC结合时所采用的串联与并联两种不同的控制方法的控制效果,针对不同工作状态对系统进行了仿真。结果表明:DMC-PID并联控制系统总体性能优于DMC-PID串级控制系统,但两种控制方案都具有较强的鲁棒性及良好的抗扰动性能,能够提高系统的动、静态性能指标。     

基于双目视觉的焊缝图像立体匹配

针对焊接图像缺乏纹理的问题,研究了一种弱纹理检测跨尺度聚合的立体匹配算法。根据张氏标定法,对双目视觉传感器进行标定,得到了双目视觉传感器的外部和内部参数。然后,对双目视觉传感器获取的焊缝图片进行中值滤波、二值化等一系列图片预处理。利用弱纹理检测跨尺度聚合算法对焊缝图像进行立体匹配,得出焊缝图像视差图,再从视差中恢复距离,得到了焊枪的高度信息。对双目视觉传感器采集的焊缝图像进行实验,实验结果验证了弱纹理检测跨尺度聚合的立体匹配算法的可靠性。