焊接机器人比人工焊接有着无与伦比的优势，操作简单，普通工人直接代替高技焊工，从而为企业节省高额人工成本，人工需要休息，焊接机器人可以连续工作，生产效率是人工的3倍以上，而且更能降低人工的管理成本。工人焊接工作强度大，工作环境恶劣，焊接烟尘，焊接飞溅，焊接弧光等对人体有很大的伤害，而焊接机器人操作相对简单，它有封闭的独立工作站，操作人员在工作站之外能够完成焊接工作，工人健康得到很好的保护。

焊接机器人比人工焊接有着无与伦比的优势，操作简单，普通工人直接代替高技焊工，从而为企业节省高额人工成本，人工需要休息，焊接机器人可以连续工作，生产效率是人工的3倍以上，而且更能降低人工的管理成本。工人焊接工作强度大，工作环境恶劣，焊接烟尘，焊接飞溅，焊接弧光等对人体有很大的伤害，而焊接机器人操作相对简单，它有封闭的独立工作站，操作人员在工作站之外能够完成焊接工作，工人健康得到很好的保护。

该装置属专利技术，是一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法及装置，利用两电极间的放电电弧对研磨后光纤表面进行抛光处理，以便去除光纤研磨过程中产生的微裂损伤，提高研磨光纤的质量的新型光纤抛光设备。属于光纤通信系统技术领域，特别属于利用光纤包层场的变化来制作高精度光器件的技术领域。 光纤属于硬脆玻璃材料，在光纤研磨过程中，研磨砂将不可避免地会在其表面产生大量的凹坑和微裂损伤，表面粗糙度较高，从而引起光信号的散射和吸收损耗较大，虽然采用颗粒尺寸很小的微粉对光纤的研磨表面进行机械抛光，可在一定程度上降低表面的粗糙度，但机械微粉抛光法并不能消除研磨光纤表面那些不可见的微裂损耗，如果不进行处理，当空气中的水汽进入这些微裂纹时，将导致所制作的光纤器件的性能很快恶化，对提高器件的稳定性极为不利的。而且由于光纤的直径仅为125微米，为提高其研磨表面的光滑行对机械微粉的材料、尺寸和纯净性要求极高，在实际加工中并不适用。因此，为进一步提高光纤研磨后表面的光滑性，避免微裂损伤造成的器件性能恶化，迫切需要一种价格便宜、使用方便、并且能对研磨光纤表面的微裂纹进行消除的新型抛光设备。 技术内容： 利用两电极间的放电电弧对研磨后光纤表面进行高精度抛光的方法及装置， 解决其技术问题所采用的技术方案是： 一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法，其特征在于，利用在电压控制下，两电极放电电弧所产生的高温效应，将研磨光纤的表面进行熔化，消除研磨光纤表面的微裂纹；通过定位传感器，是放电电极沿着研磨后待抛光光纤的轴向移动，调节光纤抛光的长度；利用电机速度控制器控制电极的移动速度。 技术特点： 1、利用在电压控制下，两电极放电电弧所产生的高温效应，经研磨光纤表面进行熔化，消除研磨光纤表面的微裂纹； 2、利用电压控制PZT，调节放电电极与研磨后待抛光光纤间的距离，调节精度为0.01微米； 3、通过精密导向机构和定位传感器控制抛光电极的移动范围，调节光纤抛光的长度，长度为0-140mm； 4、利用电机速度控制器对电极的移动速度进行控制。 利用电压控制压电陶瓷PZT，从而调节放电电极与研磨后待抛光光纤间的距离；并通过定位传感器来控制抛光电极的移动范围，实现光纤抛光的长度的调节。其发明的主要内容如下： 该抛光装置，由PZT高度调节器，电机速度控制器、精度导向传送带，定位传感器、V型刻槽光纤放置用微晶玻璃和电极组成。主要优点：（1）采用火焰抛光的方法，通过PZT调节研磨抛光后的光纤与电极的相对位置，利用电极打火所产生的高温将研磨光纤的表面进行熔化，从而有效消除研磨光纤表面的粗糙度，抑制微裂纹或凹坑造成的较大损耗；（2）通过精密导向机构的定位传感器，是放电电极沿着研磨后待抛光光纤的轴向移动，从而实现对光纤抛光的长度进行任意调节；（3）利用电机速度控制器对电极的移动速度进行控制。

在串联回路中，当电弧或放电现象发生时，对电流进行频谱分析，根据电流 的频谱特征变化来确定是否有电弧发生，提供预警信息或保护动作。为了防止在 开关的瞬间或受到其他脉冲电流的干扰造成电弧故障检测电路误动作，同时在频谱分析的基础上综合电弧时间长短等其他特性作为电弧故障的判据。系统的硬件 部分包含电流检测、滤波、故障特征提取等模块。软件部分包含信号采集、信号 处理、故障判别等模块，并综合时间等其他因素降低误报率，提高检测系统的可 靠性。在算法中，采用了人工智能算法以提高系统的适应性。主要成果包

产品详细介绍 电弧红外碳硫分析仪器 1HW-D型1HW-D型电弧红外碳硫分析仪配合电弧炉能快速、准确地测定钢铁、合金、有色金属、稀土金属、水泥、矿石、焦炭、煤、炉渣、陶瓷、催化剂、铸造型芯砂、铁矿、无机物及其它材料中碳、硫两元素的质量分数。该产品是国际、国内先进技术融合的结晶．是集光．机、电、计算机、分析技术于一体的高新技术产品，多项技术国内领先，整机性能可与进口产品相媲美。具有测量范围宽、抗干扰能力强、功能齐全、操作简单、分析结果快速准确等特点。 主要技术参数★测量范围： 碳：ω（C）0.001%—10. 000%(可扩至99.999%) 硫：ω（S）0.0005%—2.000%(可扩至99.999%) ★ 分析误差： 碳优于GB/T223.69—2008标准硫优于GB/T223.68—1997标准 ★分析时间： 25—60秒可调，一般在35秒左右。★电子天平： 称量范围：0—120g 读数精度：0.001g ★工作环境： 室内温度：10-30℃ 相对湿度：小于75% 主要特点★采用低噪声、高灵敏度、高稳定性的红外探测器。★整机模块化设计，提高了仪器的可靠性。 ★电子天平自动联机。 ★WINDOWS全中文操作界面，操作方便，易于掌握。 ★ 软件功能齐全，提供文件帮助、系统监测、通道选择、数理统计、结果校正、断点修正、系统诊断等四十多项功能。 ★动态显示分析过程中的各项数据和碳、硫释放曲线。 ★测量线性范围宽，并可扩展。★高频火花连续引弧、自动跟踪燃烧样品。 ★进口电磁阀，提高气路系统的可靠性。★节约电力和材料消耗、高速准确。★测量线性范围宽，并可扩展。 

焊接作为工程机械领域的关键技术，直接决定着国之重器的安全可靠性。目前，智能焊接与检测严重依赖国外进口设备，价格昂贵、售后服务难以保障。对于大型、复杂焊接结构，焊后焊缝质量智能检测在整条焊接产线上属于空白。本团队在国内首次开发了大型焊接结构内外一体化智能检测装备及软件，部分高端装备达到国际水平，建成了国内首条内外一体化焊接智能检测与评估生产线，在徐工挖掘机上获得应用，并在央视CCTV2制造中国节目中播出。 图片 内外一体化焊缝智能检测与评估生产线获央视CCTV2报道

成果与项目的背景及主要用途：统计资料表明，80-90%焊接结构断裂事故 是由疲劳失效引起的，由于焊接接头的焊趾处的应力集中和残余拉伸应力作用， 焊接接头疲劳强度大幅度地低于基本金属的疲劳强度。虽然结构按疲劳规范设 计，仍然发生一些整体结构的过早疲劳失效，造成巨大的经济损失，甚至是人 身伤亡事故。由于焊接接头焊趾是疲劳裂纹引发部位，如果对该部位实施适当 的处理，使残余拉伸应力转变为压缩应力和减少应力集中，这将有利于延缓疲 劳裂纹的产生，具有巨大的社会效益和经济效益。本项目是在国家自然科学基 金的支持下完成的，从超声波冲击、相变应力应用、等离子喷涂等三方面提出 了三种改善焊接结构疲劳性能的新技术，研制发明了相应的装置、焊接材料和 喷涂技术。这些方法可以方便地应用到桥梁、采油平台、船舶、飞机、机车车 辆、压力容器及管道等工况、野外施工和高空现场作业的场合，其应用前景是 十分乐观。 技术原理与工艺流程简介：天津大学科技成果选编 1）超声冲击方法改善焊接结构疲劳性能的基本工作原理为：通过超声波发 生器将电网上的工频交流电转换成超声频的交流电，用以激励声学系统的换能器。 换能器将电能转换成同样频率的机械振动，在机架所提供的一定压力作用下，将 该超声频的机械振动传递给工件上的焊缝，使以焊趾为中心的一定区域内焊接接 头表面产生足够厚度的塑性变形层，从而达到改善接头几何外形，降低应力集中 程度、调节其应力场沿厚度方向的分布状况，最终达到改善焊接接头疲劳强度的 目的。 2）相变应力应用改善焊接结构疲劳性能的基本工作原理：利用开发的相变 应力焊接材料使焊缝金属冷却中产生的相变应力，抵消焊接残余拉伸应力并获得 压缩应力，最终达到改善焊接接头疲劳强度的目的。 3）等离子喷涂改善焊接结构疲劳性能的基本工作原理：利用等离子在焊趾 部位喷上结合性能良好的涂层材料来改善接头的应力集中状态，最终达到改善焊 接接头疲劳强度的目的。 技术水平及专利与获奖情况：整体研究达国际先进水平；已获国家发明专利 3 项，在申请国家发明专利 5 项；2004 年度天津市自然科学一等奖，2002 年获 教育部发明二等奖。 应用前景分析及效益预测：接头焊趾及焊跟部位是焊接结构承受疲劳载荷的 薄弱环节，改善焊趾和焊根部位的疲劳性能将提高整个结构的疲劳性能。使用超 声波冲击、相变应力及等离子喷涂等这些新技术可以大幅度地改善焊接结构的疲 劳寿命，显著降低焊接结构破坏事故的发生几率, 进而节约焊接结构的用钢量和 资金，增加焊接结构的安全裕度，防止因焊接结构发生意外疲劳破坏事故给国家 和人民财产的经济损失，因此具有广阔的应用前景及产生巨大社会效益和经济效 益的可能。 应用领域：可以应用到桥梁、采油平台、船舶、飞机、机车车辆、压力容器 及管道、水轮机、火箭发动机、汽车制造等诸多领域。 

本项目涉及的是一种与大线能量焊接用钢相配套的专用药芯焊丝。近年，随着构件的大型化和大跨度化，为提高焊接施工效率和降低生产成本，诸如自动气电立焊、埋弧焊、电渣焊等大线能量焊接方法已相继在造船、建筑、桥梁、石油化工、海洋结构等制造领域中得到广泛应用。 例如，在船舶制造中，焊接工时约占总工时的40%，焊接成本约占船舶制造成本的17%，日本造船行业从90年代初开始应用大线能量焊接技术后，焊接效率较传统的多道次焊接提高近10倍，但是在大线能量焊接条件下，焊接接头处的温度升高、受热时间增长，导致焊缝及热影响区(HAZ) 晶粒组织粗化，会使力学性能尤其是冲击韧性变差，为解决此问题，日本在20年前就已采用氧化物冶金新技术研究开发成功能够承受400kJ/cm以上热输入的大线能量焊接造船钢板，40至100mm厚度的钢板可实现一道次焊接成形，使造船成本显著降低、船舶建造周期大幅度缩短，但日本各钢铁公司对这项技术严格保密从不披露其工艺细节。在此背景下，国内钢铁企业和科研院校相继开展了大线能量焊接专用钢的研究开发，其中，东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室同国内钢铁企业合作已经工业试制成功线能量大于400kJ/cm的 战略石油储罐用钢（该项成果2013年获冶金科学技术二等奖）和EH40、EH36级船板用钢，但是与这些大线能量焊接用钢相配套的国产焊接材料此前鲜有研究开发和实际应用业绩报道，目前国内市场所需的100-300kJ/cm 大线能量焊接专用药芯焊丝几乎全部从日本高价进口，而能够承受400kJ/cm以上线能量的高端药芯焊丝日方处于某种战略考量至今拒绝出口中国市场，为了改变这种长期受制于人的被动局面，东北大学RAL国家重点实验室基于前期大线能量焊接用钢研发的技术基础，近期已试制成功直径1.0-1.6mm、焊接线能量100-500kJ/cm、适于气电立焊的大线能量焊接专用药芯焊丝，药芯焊丝在线能量200～425kJ/cm的较大范围内，各项力学性能均能满足目前国内常用船板的大线能量焊接要求，同样有望满足储油罐钢板的大线能量焊接要求。该焊丝除有望替代进口、满足国内造船企业和国家战略石油储备库建设的大量需求外，还有望在海洋工程、石油化工、高层建筑和桥梁建造等众多领域得到推广应用。

通过无损探伤、拉伸试验、水压试验和水压爆破试验对采用该技术制备的接 头进行了完整性和力学性能检测，测试结果合格。

本项目设计和实施一种5自由度简易焊接机器人。简易焊接机器人可以靠底座的四个脚轮方便地在工件周围移动。架体侧面安装有电磁吸盘，当操作者指定一段焊缝时，机器人吸附在工件一侧，机器人基座与工件保持相对固定。简易焊接机器人具有5个自由度。三个移动轴沿x、y和z方向可将末端工具送到不同的空间位置，而机器人末端的两转动轴解决焊枪姿态调整的不同要求。x和y方向的移动靠同步带传动，z方向的移动由梯形丝杠传动，在焊接一个平面特征时，z轴可自动或由手工调节完毕，可不做位置控制。两个手腕正交布局，且电机前置，缩短传动链，简化设备。机器人的末端设计有焊枪连接法兰。其关键技术包括：直线/圆弧焊接特征的轨迹规划、焊枪摆动规划、机器人控制技术。 简易焊接机器人体积小、重量轻，移动和安装都很方便，可以连续工作并能提供稳定的焊接质量。简易焊接机器人的焊接轨迹为比较规则的直线或者圆弧，主要用来满足手工焊接和机器人自动焊接中间的空白焊接需求。