核电厂检修局部干法自动水下焊接实验

根据核电厂内部结构维修的特殊性,研制了一套局部干法自动水下焊接实验系统,进行了15 m水深局部干法自动水下坡口对接焊实验,并采用集成汉诺威弧焊质量分析仪对自动水下焊接的工艺过程进行分析.结果表明,焊缝成型良好,能够满足相关执行标准的要求,为核电站堆内构件在役维修技术的发展奠定了基础.

FeCrAl合金材料真空扩散焊工艺实验研究

分析了影响真空扩散焊的工艺参数,研究了电热合金材料FeCrAl扩散焊的可焊接性能,通过对FeCrAl合金层板进行真空固相扩散焊和真空液相扩散焊实验,得到适合该材料的真空扩散焊工艺参数。焊后试件拉伸实验的强度极限最高为792.376MPa,与母材相近,焊接效果良好。

宽场光学相干断层成像系统的实验研究和模拟

改进和完善宽场光学相干断层成像技术(WFOCT)的主要方法是从光源、系统光路等方面进行改进。研究WFOCT系统的成像状态和环境状态对系统的横向分辨率的影响,借助ZEMAX光学设计软件模拟该系统的干涉效果,在实验中采用八步移相法来解析样品的二维图像信息,将解析出来的样品图像赋值到图像变量中进行存储显示。实验与模拟结果表明:模拟仿真获得的干涉信号含有对比度和平行度很高的干涉条纹,证明了利用ZEMAX软件模拟仿真干涉系统的可行性。

宽场光学相干层析成像系统的机电控制设计与实现

根据宽场光学相干层析成像系统的基本原理和系统硬件组成,探讨设计了宽场光学相干层析成像系统的机电控制,机电控制主要包括3个部分:宏动台与微动台的机械控制模块、图像采集模块以及宏动台和微动台与CCD相机的联动控制模块,通过精确控制宏动台和微动台的移动实现四步移相时对样品干涉信号的采集。实验测试证明,所设计的宽场OCT系统能够对较透明的样品的表面和次表面的干涉信号进行采集,所采集到的干涉信号经过图像重构基本再现了样品的结构特征。

宽场光学相干断层成像系统横向分辨率的实验研究

宽场光学相干断层成像技术(WFOCT)是一种非侵入式、高分辨率层析成像技术。为了研究WFOCT的关键技术并使WFOCT系统具有较高的横向分辨率,从宽场光学相干断层成像系统的基本原理出发,研究探讨了WFOCT技术中系统的横向分辨率问题,分析了影响该系统横向分辨率的主要因素,对WFOCT系统成像通用的实验方法进行了进一步的研究。通过实验调试和状态分析,给出了获得较为清晰、横向分辨率较高的样品图像的系统成像状态。实验证明,系统的横向分辨率受系统的成像状态和振动因素影响很大。

点面电极直接放电在水处理中的应用

液体中直接放电技术对于水处理等领域的发展起到了很好的促进作用,本文以液体中直接放电的电极结构设计为主线,介绍了基本的液体中点-面电极放电发生器的设计思想,分析了不同电极构型放电发生器的优势与不足,列举了目前用于水处理的多点-面、线-面(筒)、多孔陶瓷电极等较大体积放电发生器的结构特点及设计,总结了实际应用中液体中点面电极直接放电技术提升所面临的挑战。

水下焊接高压空气环境下GTAW电弧特性

利用自制的高压干法水下焊接模拟试验平台，首次系统研究了高压空气环境下GTAW电弧特性。结果表明，空气环境下GTAW电弧的安全压力范围可高达0．7MPa；高压空气环境下的GTAW电弧电压值为12～19V，略高于同样压力的氩气环境下氩弧值，其电弧静特性在电流大于50A时呈上升特性；随着空气环境压力升高，GTAW电弧的弧柱电场强度与阴阳极压降增加，导致电弧静特性曲线上移，其上升率约为5-10V/MPa。在试验数据的基础上，建立了高压空气环境下的GTAW电弧电压数学模型，该数学模型可用于综合分析计算电弧长度、环境压力和焊接电流对GTAW电弧电压的影响。

可控谐振的DBD型臭氧发生器电源

基于DBD型臭氧发生器的负载特点及其系统中固有谐振的问题,提出了一种可控谐振的DBD型臭氧发生器的电源结构及控制方法。利用系统的固有谐振特性,采用同步控制的方法,让谐振的过程受控,从而避免了固有谐振给DBD系统带来的危害。给出了可控谐振DBD系统的工作原理,并讨论了此DBD系统的特点和性质。在DBD臭氧发生器样机的基础上给出了DBD系统的控制策略,并结合试验讨论了可控谐振的DBD型臭氧发生器电源系统的频率选择和电源系统效率等问题,给出了具体的设计建议。结合电路的特点和具体的试验结果,讨论了DBD系统电源的软开关特性及其对电源效率的影响。通过原理分析和试验验证情况,可以证明可控谐振电源适用于DBD型臭氧发生器系统的使用,并克服了系统固有谐振带来的影响。

水下高压空气环境下GMAW电弧特性试验

采用高压试验舱模拟水下高压干式焊接环境,以压缩空气为气源进行加压,通过防燃爆试验验证在0.1~0.7 MPa范围内,在CO2和混合气（80%Ar＋20%CO2）作为保护气源的情况下,可以进行正常的GMAW焊接过程.在此基础上,通过试验研究了高压空气环境下GMAW电弧特性,分别考察了环境压力、焊接电流、焊丝伸出长度和保护气种类及流量对焊接电弧特性的影响规律,并给出试验结果.借助最小二乘法对试验数据进行拟合,得出了高压空气环境下GMAW电弧电压的数学模型.

医用X线成像系统的数字化进展

医学影像技术是医学放射诊断学中最活跃的研究领域之一,而X线成像技术是医学成像的主要技术。文中介绍了医用X线成像系统由传统的成像方式向着数字化方向发展的过程中先后出现的CR、DR成像系统及其优缺点,着重论述了CR成像系统的改进和DR成像系统的关键部件——X射线探测器的种类并预测了X线成像系统的发展趋势。

焊接机器人自动跟踪系统研究

研究开发了一种光纤式激光焊缝跟踪系统,介绍了该系统的结构组成及工作原理,对焊缝自动跟踪的系统定位、实时跟踪算法、抗弧光干扰等关键技术问题进行了深入探讨。该系统在管道预制焊接机器人的工艺试验表明,系统自动跟踪焊缝稳定性好、精度高,可满足焊接机器人全自动焊作业需求。

高压空气环境下TIG焊接机器人关键技术

针对渤海湾石油管道的技术特点和项目内容要求，研制出一种在60-100m深的水域完成输油管道的修补作业的水下高压全位置焊接的焊接机器人。使用PPI通信协议，控制系统实现多机工作的协调和管理，解决了对机器人的运动参数的控制和焊接参数的接管控制。采用人机交互系统，实现了对机器人的控制和对焊接状态、场景的监控，同时解决了高压环境下的无人操作自动焊接问题。在0．1MPa，0．3MPa，0．5MPa和0．7MPa压力下，进行16Mn试件的焊接工艺研究，获得良好的单面焊双面成形的效果。试验研究表明，提高焊接机器人的控制水平、采用遥控操作，是解决高压干式焊接的关键技术。

钢结构全位置焊接机器人的研究与开发

介绍了一组适用于钢结构焊接的GDC型全位置焊接机器人。该焊接机器人具有在线焊缝轨迹示教、在线全位置焊接参数示教、离线焊接参数设置等智能控制手段,可适应不规则焊缝的轨迹跟踪,实现多层多道焊及全位置焊的自动化焊接,并可灵活方便地完成多台焊接机器人的焊接参数设置。GDC-1型焊接机器人已成功应用于"奥运鸟巢工程"现场焊接,可在建筑钢结构焊接工程中推广应用。

基于熔池图像尖端特征规律的焊接偏差测定方法

通过对管道全位置熔化极气体保护焊(gas metal arc welding,GMAW)熔池图像的研究分析,发现并验证了其根焊熔池图像尖端与焊缝坡口中心位置重合的现象,依据此规律性特征,提出了一种基于熔池图像尖端信息的焊接偏差测定方法.该方法的基本原理是,在对焊接过程熔池CCD图像进行中值滤波、小波变换、连通区域分割等图像处理后,以搜索算法测得的根焊熔池图像尖端位置信息作为焊缝坡口中心位置的坐标值,此值与焊丝中心坐标值之差即为焊接偏差量.试验证明,此方法能从根焊熔池图像中实时测定焊接偏差量,为实现机器人自动焊缝跟踪控制提供了可靠依据.

海底管道干式高压焊接跟踪轨迹的识别

干式高压TIG焊接法是海底输油(气)破损管道修复所用的重要的、焊接质量较高的连接方法,而自动化焊接又是解决潜水员焊接效率低下的有效途径,焊缝跟踪技术则是保证焊接过程正常进行和焊缝质量的关键技术。设计了能克服环境压力影响的CCD图像摄取装置,研究了一套焊缝跟踪路径识别算法。运用直方图均衡化方法强化坡口与非坡口的差别,增加焊缝图像的理解性。提出了以图像灰度最低值拟合成的曲线将整个图像分为两个部分的图像分解法,提高了图像识别目标的焊缝坡口部分所占的比重,有利于二值化阈值的选取。采用基于数学形态学的二值图像边界识别方法分离出焊缝边界,用Hough变换法确定坡口边线位置,最后用图像分解逆过程经合并后识别出坡口所在的位置。所提出的方法组合后抗干扰能力强,计算速度快,为进一步实现自动化焊接奠定了基础。

基于BOTDA技术的分布式光纤温度传感试验系统

建立了基于BOTDA(布里渊光时域分析技术)的分布式传感实验系统,该系统由150 mW窄带激光器、50 mW窄带激光器、声光调制器、脉冲发生器、环形器、频率计数器、光电探测器及相应光学器件组成。进行了温度传感试验,获得传感光纤处于25℃、35℃、45℃及55℃时的布里渊频移谱,通过对不同温度下频移谱峰值进行拟合得出该系统的温度系数。进行了分布式光纤温度传感试验,将传感光纤分成3段,中间段置于温控箱中,调节温控箱的温度,使中间段温度不同于其他两段,扫描泵浦激光频率,使得处于室温下的传感光纤中发生受激布里渊散射,利用示波器获取了当光脉冲为2μs时系统输出电压信号波形。

钢结构现场作业焊接机器人研究与应用

综述钢结构在我国建筑工程中的飞跃发展,分析由钢结构带动的焊接技术和焊接装备的发展情况。针对建筑钢结构现场安装施工的焊接作业,系统阐述了笔者团队研究的系列作业焊接机器人的研究成果和现场推广应用情况,开发出适合于现场施工作业的移动式焊接机器人,采用焊缝轨迹示教、焊接参数数据管理、焊接电源联动控制以及高效双枪和全数字化等技术,解决了诸多困扰现场焊接问题,并在国家标志性工程上获得成功推广应用。

304不锈钢局部干法自动水下焊接

局部干法水下焊接以其相对经济、灵活的优势,逐渐成为水下焊接中的主要方法之一.研制了局部干法自动水下焊接试验系统,在此基础上利用汉诺威弧焊质量分析仪对包括空气中、5 m水深和15 m水深三种焊接环境下的焊接电参数进行了采集和分析.结果表明,水下焊接试验系统能够实现局部干法自动水下焊接,焊接过程中的熔滴过渡形态与焊接环境有关,为科学评价局部干法自动水下焊接时的焊接工艺以及焊接质量控制提供了试验依据.

基于轨道焊接机器人的马鞍形焊缝焊接技术研究

结合自行研制的轨道式全位置焊接机器人,分析了马鞍形焊缝焊接运动轨迹及马鞍形焊接运动数学模型,探讨了其运动系统工作原理和四轴伺服驱动系统控制的柔性功能,提出了利用该机器人解决马鞍形坡口焊接的技术方案,并设计了基于示教功能和基于数学模型马鞍坡口控制器,成功应用于马鞍形坡口的现场焊接实验,取得了预期的结果。

气氛压力对水下高压干法全位置焊缝成形的影响

研究水下干焊空气环境压力对全位置打底焊接参数及焊缝质量的影响规律。研究表明,环境压力对焊接熔深有一定影响,在环境压力由0.1 MPa增至0.7 MPa时,平焊时的打底焊电流需相应线性递减,上坡焊、仰焊打底电流在0.1～0.3 MPa范围下降较快,之后变化不大,而下坡焊焊接电流在0.1～0.7 MPa范围内呈平缓下降趋势。环境压力对接头力学性能有较大的影响,随着环境压力的增加,焊接接头的抗拉强度、冲击韧度有下降的趋势,而焊缝和热影响区的硬度有上升的趋势。