锅炉焊接机器人离线编程系统

主要研究开发了适于锅炉焊接的机器人离线编程系统。针对锅炉件的特点，建立了该空间焊缝的特征坐标系，并设计特征提取算法，进而规划出焊枪的运动路径与理想姿态，建立了典型的锅炉工件、日本安川SK6机器人等运动仿真环境。根据日本安川机器人程序的语言格式，采用该软件自动生成了机器人程序．对锅炉焊接过程进行了离线仿真试验，验证该系统是切实可行的。     

基于激光双目视觉的接缝三维重建

设计研制了结构激光双目视觉传感器,该传感器加入结构激光,很好地解决了立体视觉中对应点的匹配问题.利用该传感器采集接缝图像,开发了图像采集处理程序,实现接缝图像处理和特征分析,识别并提取了二维平面上接缝特征点的图像坐标.采用MATLAB软件实现了三维重建标定算法,根据双目视觉原理,由接缝特征点的图像坐标计算出其三维坐标,进行了三维重建,抽取了接缝三维几何尺寸、坡口类型、角度、间隙等焊接特征信息.     

基于NSGA-Ⅱ的离体皮肤组织激光融合工艺参数的多目标优化

以激光功率、激光脉冲频率、扫描速度为优化变量,建立了激光离体皮肤组织融合工艺参数的多目标优化模型。基于MATLAB软件,应用第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)寻求帕累托最优解集,得到了最优工艺参数,分析了优化目标对工艺参数变化的响应灵敏度。在优化的工艺参数下,测试了切口黏结强度,分析了微观组织。结果表明:切口黏结强度对激光工艺参数具有更高的灵敏度,激光功率对切口黏结强度、组织峰值温度的影响比较显著;所提优化工艺可以实现离体皮肤组织的全层融合,在组织峰值温度降低的情况下,离体皮肤组织切口的黏结强度比单目标优化结果提高了5.6%。     

富氩气保焊熔池信息视觉检测方法试验研究

分析研究了弧焊熔池信息视觉传感方法以及取像机理。针对短路过渡和射流过渡熔池视觉信息,提出了综合利用熔池自身辐射光,在近红外波段取像的思路。试验中采用了基于三种不同机理的四种窄带复合滤光系统,比较得出了近红外区为最佳的取像窗口,该窗口应尽量接近CCD最大检测波长。在该窗口内,取得了清晰的熔池区图像。同时探索了熔池信息视觉传感信噪比及其影响因素,并对富氩气保焊熔池的特征进行了分析研究。     

等离子电弧增材成形件的表面平整度研究

一般等离子增材过程中,常选择余高较高的工艺参数进行增材,但所能达到的表面平整度有限。采用高氮钢焊丝进行等离子电弧增材,研究通过降低焊道余高提高成形体表面平整度。通过测厚仪结合设计公式表征表面平整度。研究了焊道搭接率、余高和路径规划方式对成形件表面平整度的影响规律。结果表明:余高较小的增材件平整度均优于余高较大的平整度,层层正交的成形件平整度优于层层堆焊的成形件平整度,并确定不同余高对应的合适搭接率范围。可见,降低焊道余高,选择合适的搭接率和路径规划方式可在一定程度上改善表面平整度。     

可见光和近红外熔池图像融合方法

为了获取质量信息更佳的熔池图像，设计用分束镜将采集的同一路光源平均传输给两个相机，利用同步触发装置，建立了可见光和近红外熔池图像同路光源同步采集系统. 由于两个相机的图像之间具有不同的形变，提出了基于仿射变换的熔池图像配准方法，配准了可见光和近红外熔池图像. 在此基础上，提出了基于主成分分析的图像融合方法对可见光和近红外熔池图像进行图像融合. 结果表明，与加权平均融合，亮度色度饱和度融合和小波融合等传统图像融合方法相比，主成分分析图像融合方法最有效，得到的熔池图像质量最好.     

超音频MIG辅助三丝电弧增材制造工艺研究

多丝多弧的增材技术具有更高的成形效率,但是较大的热输入会影响形貌和性能,因而引入超音频电弧以达到细化晶粒并提高熔深的目的。以316L不锈钢作为试验材料,采用MIG焊工艺,自主搭建超音频三丝电弧增材制造平台,基于单丝单道模型,进行了三丝单道单层以及三丝单道多层增材工艺试验研究。结果表明,30 kHz超音频电弧可显著细化熔敷道组织并破坏树枝状结构,横向和水平平均抗拉强度分别提高了81 MPa和23 MPa,水平平均断裂延伸率从18.5%提升到39.3%,且整体提高试件的显微硬度。但若频率过高,超声波带来的能量会过高,从而减缓冷却速度,导致晶粒粗化。     

等离子弧增材低碳贝氏体钢组织与性能分析

采用等离子弧增材工艺制备了成形良好的贝氏体钢构件,研究了其力学性能和微观组织.结果表明,增材构件的微观组织主要由板条状贝氏体、粒状贝氏体和少量奥氏体组成.增材构件组织和力学性能存在局部差异：顶部组织晶粒比较粗大,主要由板条状贝氏体和奥氏体组成,显微硬度平均值约为365 HV;底部区域组织晶粒比较细小,多为粒状贝氏体,显微硬度平均值约为384 HV;构件整体平均冲击韧性为145 J/cm²,平均拉伸强度和断后伸长率分别可以达到955 MPa和11.7%,其中x方向的拉伸强度为945 MPa,略小于y方向的抗拉强度(963 MPa)和z方向的抗拉强度(958 MPa),说明构件抗拉强度不存在明显的各向异性,断口为韧性断裂.     

MAG焊熔池图像各区域定义及近似熵分析

依据弧焊熔池图像对焊缝成形缺陷的影响,定义了头部、中部和尾部三个熔池分区,深入研究了弧焊熔池图像与焊缝表面成形质量之间的关系、并通过大量试验验证,得出了弧焊熔池图像各区域视觉特征与焊缝成形缺陷之间的主要关系．运用混沌学的近似熵方法对熔池三个区域灰度值分布梯度进行了分析研究．结果表明,各区域灰度梯度的近似熵值与焊缝成形质量基本呈正相关性,近形熵值越大,成形越好,研究的试验数据为基于熔池图像评价和控制焊缝成形质量提供了一种新型量化指标．     

铜-钢接头的钢焊丝熔化极CO2焊

采用钢焊丝熔化级ＣＯ２焊焊接铜钢接头，拉伸强度σｂ达２００ＭＰａ，断口扫描电镜表明为塑性断裂，接头未产生热裂纹。Ｘ射线光电子能谱分析表明焊缝中不存在铜的氧化物，扫头铜铁含量在熔合线附近产生跃变，含铁低于１０％的区域极窄。