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華南理工大學(xué)焊接裝備團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多年艱苦努力，成功開發(fā)出面向復(fù)雜水下空間環(huán)境的機(jī)器人水下焊接制造系統(tǒng)，在水下機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)、水下機(jī)器人焊接電源、潛水送絲裝置、微型排水裝置、水下視覺檢測(cè)、工藝過程計(jì)算模擬、質(zhì)量評(píng)價(jià)等關(guān)鍵核心技術(shù)取得了突破。研制的機(jī)器人水下焊接系統(tǒng)已在中廣核等進(jìn)行示范應(yīng)用，可應(yīng)用于強(qiáng)核輻射環(huán)境水下焊接與在役修復(fù)，水下焊接制造過程穩(wěn)定，焊縫成形美觀，焊接接頭質(zhì)量?jī)?yōu)良。通過產(chǎn)學(xué)研用合作，部分核心技術(shù)已在國(guó)內(nèi)焊接設(shè)備上市公司等進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)化。 相關(guān)研究成果已申請(qǐng)國(guó)際PCT 5項(xiàng)、國(guó)家專利81件（發(fā)明42件），軟件著作權(quán)登記21件。研究工作被科技日?qǐng)?bào)作為35項(xiàng)卡脖子技術(shù)之一（第28項(xiàng)）進(jìn)行了重點(diǎn)報(bào)道，人民網(wǎng)、新華網(wǎng)、中國(guó)新聞網(wǎng)等主流媒體都做了相關(guān)報(bào)道。 黨中央、國(guó)務(wù)院高度重視海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展，作出了建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)的重大戰(zhàn)略部署。機(jī)器人水下焊接制造技術(shù)不僅可以滿足海洋資源開發(fā)裝備現(xiàn)場(chǎng)制造、在役修復(fù)的需要，還可以提升特種艦船以及海洋維權(quán)裝備在惡劣環(huán)境下的自動(dòng)化維保能力，也能夠應(yīng)用于核電站強(qiáng)核輻射環(huán)境應(yīng)急事故緊急修復(fù)處理。水下機(jī)器人焊接制造技術(shù)是科技日?qǐng)?bào)重點(diǎn)報(bào)道的35項(xiàng)卡脖子技術(shù)之一。 總體技術(shù)方案 電站現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器人水下焊接實(shí)驗(yàn)

本技術(shù)來源于國(guó)家 863 主題課題“相貫曲線自動(dòng)焊接數(shù)控裝備技術(shù)與應(yīng)用示 范”（編號(hào)：2012AA041307）。 相貫曲線的焊接問題在核電裝備、電站鍋爐、造船、壓力容器、油氣輸送、 供水供暖等行業(yè)廣泛存在。常見的管-管相貫曲線有垂直正交、斜交、偏心交等 多種相關(guān)形式，此外，還存在非管-管相貫形式，如：球-管相貫、弧形管-直管 相貫、橢球-管相貫、錐-管相貫等。常見相貫曲線的自動(dòng)切割裝備技術(shù)已經(jīng)得 到突破并推廣應(yīng)用，但相貫曲線自動(dòng)焊接裝備關(guān)鍵技術(shù)仍有待突破，目前國(guó)內(nèi) 外仍廣泛采用手工焊接方式，焊接質(zhì)量和效率遠(yuǎn)不能滿足要求。大型、關(guān)鍵核 心部件，采用手工焊接，不但工作量大，而且對(duì)焊工的技能、體能及責(zé)任心均 有很高的要求，焊接難度很大，焊接質(zhì)量很難保證。研究基于數(shù)控技術(shù)的空間 相貫曲線自動(dòng)焊接裝備技術(shù)是解決重點(diǎn)行業(yè)關(guān)鍵核心部件高質(zhì)高效焊接迫切需 求的有效途徑。 針對(duì)相貫曲線自動(dòng)焊接/切割技術(shù)的應(yīng)用需求，開發(fā)了相貫曲線自動(dòng)切割/焊 接一體化數(shù)控裝備技術(shù)，研發(fā)了 6 軸聯(lián)動(dòng)樣機(jī)，進(jìn)行了切割/焊接實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行了 應(yīng)用示范，證明了課題技術(shù)的先進(jìn)性和裝備設(shè)計(jì)的合理性，具有廣闊的應(yīng)用前 景。該裝備技術(shù)屬國(guó)內(nèi)外首創(chuàng)，已申請(qǐng)發(fā)明專利 5 項(xiàng)，軟件著作權(quán) 2 項(xiàng)。

本發(fā)明公開了一種針對(duì)復(fù)雜曲線構(gòu)件的激光焊接實(shí)時(shí)在線監(jiān)控 系統(tǒng)。該在線監(jiān)控系統(tǒng)的硬件平臺(tái)包括激光焊接頭、機(jī)器人、影像采 集設(shè)備、圖像處理單元、數(shù)據(jù)處理單元、反饋調(diào)節(jié)單元、機(jī)器人控制 單元。該系統(tǒng)的目的是通過實(shí)時(shí)拍攝焊接頭與工件的相對(duì)形位，將實(shí) 際形位與規(guī)劃行位比對(duì)，計(jì)算回歸規(guī)劃路徑所需的補(bǔ)償矢量，繼而將 該矢量加載于機(jī)器人上以調(diào)節(jié)機(jī)器人按照預(yù)定軌跡進(jìn)行焊接。

所屬行業(yè)領(lǐng)域 金屬加工 成果簡(jiǎn)介 攪拌摩擦焊是一種固相連接技術(shù)，具有接頭無粗大凝固組織、氣孔、夾雜、熱裂紋等缺陷，且成本低、無污染、焊后殘余應(yīng)力及變形小、全位置焊接自動(dòng)化等諸多優(yōu)點(diǎn)，在航空、航天、船舶、核工業(yè)、兵器、交通運(yùn)輸、建筑、電力、能源、家電等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。ODS材料采用普通的熔焊技術(shù)容易嚴(yán)重破壞其原始結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致焊縫完全喪失母材ODS粒子強(qiáng)化的特性。另外，熔焊較高的溫度也容易

MKRB-Y2激光焊接機(jī)器人工作站主要由焊接機(jī)器人、變位機(jī)、激光器、激光電源、控制系統(tǒng)、激光指示定位系統(tǒng)、光纖傳輸及聚焦系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等組成一套智能激光焊接機(jī)器人工作站。 工作站激光電源采用最新型基干觸摸屏操作控制的智能化高精度恒流型開關(guān)電源，內(nèi)部采用基干FPGA和ARM的嵌入式結(jié)構(gòu)，控制部分是基于Linux內(nèi)核操作系統(tǒng)，外部顯示配置彩色觸摸屏，提供了水溫、水壓、缺相、過流、過壓等多種故障報(bào)警功能，通過觸摸屏界面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多種激光波形和參數(shù)分段進(jìn)行編程，人機(jī)界面美觀大方，功能強(qiáng)勁，質(zhì)量可靠，各種技術(shù)指標(biāo)參數(shù)處干同行業(yè)技術(shù)領(lǐng)先水平?；诠I(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)據(jù)通訊，具備較強(qiáng)的抗干擾能力。

利用等離子體炬高溫、高能量密度、低氧化氣氛等優(yōu)勢(shì)，可在氣 化爐內(nèi)高溫場(chǎng)，將廢棄物中的有機(jī)物質(zhì)完全裂解氣化為可燃合成氣， 無機(jī)物質(zhì)（含重金屬）高溫熔融為玻璃態(tài)物質(zhì)，包封于Si02網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 內(nèi)，冷卻固化后形成耐久低瀝濾的熔巖，達(dá)到減容和無害化效果。等 離子體無害化處理裝備及相關(guān)技術(shù)已被納入《國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的重大環(huán) 保技術(shù)裝備目錄》。但當(dāng)前對(duì)廢棄物等離子體氣化技術(shù)的研究和應(yīng)用深 度仍有待提升。本課題組基于平衡態(tài)理論，吉布斯

一種磁力攪拌的 CO2 激光-TIG 電弧復(fù)合焊接方法。本發(fā)明公開 了一種通過縱向磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)熔池磁力攪拌的方法，在 CO2 激光-TIG 電弧 復(fù)合焊接基礎(chǔ)之上增加縱向磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)焊接組織晶粒細(xì)化及能量耦合效 率提高的功能，其通過合理的功率、焦距、離焦量、氦保護(hù)氣體流量 等 CO2 激光工藝參數(shù)，鎢極直徑 D、弧長(zhǎng)、焊接電流、氣體流量等 TIG 電弧工藝參數(shù)，以及磁感應(yīng)強(qiáng)度、頻率等縱向磁場(chǎng)工藝參數(shù)的設(shè)置， 提高了激光-電弧復(fù)合焊接的能量耦合效率及焊縫成形質(zhì)量。 

本項(xiàng)目通過完善結(jié)構(gòu)化焊接技術(shù)，研發(fā)視覺伺服機(jī)器人，研究焊縫圖像處理算法和爐筒與大小爐蓋的結(jié)構(gòu)以及密封槽的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)非結(jié)構(gòu)化焊接制造藍(lán)寶石爐，使其爐體性能可靠、制造工藝穩(wěn)定、生產(chǎn)高度自動(dòng)化。本項(xiàng)目的實(shí)施實(shí)現(xiàn)了如下的技術(shù)突破和創(chuàng)新：(1) 研發(fā)成功視覺伺服方法進(jìn)行焊接機(jī)器人的焊縫跟蹤控制，首次實(shí)現(xiàn)焊接環(huán)境的監(jiān)控。(2) 研究晶體生長(zhǎng)爐加熱后對(duì)爐筒、大小爐蓋等部件密封性能的影響；合理布置了電極與抽氣管道裝置；獲得能在生產(chǎn)過程中安排合理的制作工藝和技術(shù)，保證晶體生長(zhǎng)爐的密封性、粗糙度、同心度、平行度、垂直度達(dá)標(biāo)及產(chǎn)品量產(chǎn)的穩(wěn)定性。(3) 研發(fā)智能制造操作平臺(tái)，可對(duì)藍(lán)寶石爐進(jìn)行結(jié)構(gòu)化智能焊接。(4) 研發(fā)新型寶石爐，使藍(lán)寶石爐的智能焊接制造技術(shù)獲得突破性進(jìn)展。●應(yīng)用前景： 我國(guó)焊接自動(dòng)化的市場(chǎng)容量在不斷擴(kuò)大，作為需求導(dǎo)向型行業(yè)，焊接自動(dòng)化在工程機(jī)械和石油化工等行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。此外，在提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、提升產(chǎn)品質(zhì)量和增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力等方面，焊接自動(dòng)化裝備作為重要的基礎(chǔ)裝備之一，對(duì)我國(guó)未來先進(jìn)制造技術(shù)的核心競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。而且對(duì)中國(guó)企業(yè)現(xiàn)有產(chǎn)能的焊接設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造升級(jí)，也將產(chǎn)生巨大的焊接自動(dòng)化裝備需求，中國(guó)焊接自動(dòng)化裝備市場(chǎng)已進(jìn)入高速發(fā)展階段。