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由于大尺寸焊接結構尺寸較大、結構復雜，所以其有限元建模過程難度較大，利用計算機編程技術對整個建模過程進行參數(shù)化設計，將復雜的結構轉化為典型的簡單結構，使得整個有限元仿真過程更加簡單、效率更高。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 由于大尺寸焊接結構尺寸較大、結構復雜，所以其有限元建模過程難度較大，利用計算機編程技術對整個建模過程進行參數(shù)化設計，將復雜的結構轉化為典型的簡單結構，使得整個有限元仿真過程更加簡單、效率更高；同時有限元分析對網(wǎng)格模型的要求高，需要在保證計算精度的前提下保證計算效率，使用網(wǎng)格過渡技術，保證熱源影響大的區(qū)域使用精細的網(wǎng)格，熱源影響小的區(qū)域使用較粗的網(wǎng)格，從而達到相同網(wǎng)格條件下更精確地計算結果與更高的計算效率。例如《大型復材工裝焊接工藝研究》項目，針對大型復合材料結構件Invar合金模具手工電弧焊焊接工藝進行研究，采用高效建模的手段對研究對象進行模擬分析，降低時間與材料等方面的成本。采用實驗與仿真并行，理論分析、實驗研究、仿真分析相結合的技術路線開展 Invar 合金試板件手工焊接工藝參數(shù)探索。 三、創(chuàng)新點及主要技術指標 創(chuàng)新點：參數(shù)化建模，縮短建模周期；采用非均勻過渡性網(wǎng)格以控制計算量，在保證計算精度的前 提下壓縮計算量，采用多 CPU 并行計算以提高計算效率。 技術指標：建模效率提高 30%，計算效率提高 30%。 四、知識產(chǎn)權及獲獎 論文10余篇，其中典型示例如下： Modeling and simulation of the columnar-to-equiaxed transition during laser melting  deposition of Invar alloy Stochastic Modeling Columnar Dendritic Grain Growth in the Weld Pool of Al-Cu alloy 專利： 基于精準能量分配的激光-電弧復合加工的能量分配系數(shù)模型的構建方法 一種焊接過程氣孔形成與演變的二維計算機模擬方法

智能焊接機器人：帶有視覺識別和激光掃描系統(tǒng)，能自動識別待焊接特征，通過視覺識別粗略判斷零部件特征，在此基礎上利用激光掃描精確確定焊接位置，對大型零部件進行自動特征識別和焊接，提高小批量產(chǎn)品的焊接速度和質量。

微弧復合處理（Micro-arc Composite Ceramic，MCC）技術將不需前處理的微弧氧化與靜態(tài)防護性能優(yōu)異的有機物涂裝技術相結合，在鋁、鎂合金表面制備具有高性能、多用途的陶瓷有機復合涂層，性能明顯優(yōu)于單一微弧氧化或傳統(tǒng)涂裝工藝。研究團隊近年來承擔了科技部“十五”科技攻關計劃項目、國家科技攻關計劃引導項目、國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)項目、科技部“十一五”科技支撐計劃項目及科技部國際合作計劃等項目。微弧復合處理工藝簡單、環(huán)保、無排放，處理效率高，涂層綜合性能優(yōu)異，以及對材料的適應性強（復雜構件或深孔管件）等優(yōu)點，開發(fā)的設備運行穩(wěn)定，已成為業(yè)界認可的鋁、鎂合金“環(huán)保型”表面處理技術，由在機械、汽車、國防、電子、航天、航空及建筑等領域有著極其廣泛的應用前景。

成果的背景及主要用途： 作為國家中長期科學技術發(fā)展的 11 個重點領域之首的能源領域，發(fā)展高效 潔凈超(超)臨界燃煤發(fā)電機組是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑，而蒸汽溫度和壓力的 提高使得高溫管道等設備的服役環(huán)境更加惡劣，特別在最薄弱的焊接接頭部位， 頻繁的早期失效事故引起的機組非計劃停運往往造成巨大的經(jīng)濟損失，甚至導致 嚴重的人員傷亡。因此，對設備進行科學準確的評估與預測，避免突發(fā)性的早期 失效，是保證機組安全運行的關鍵。 技術原理與工藝流程簡介： 該項目在國家自然科學基金委、天津市科委及電力行業(yè)的大力支持下，針對 超(超)臨界機組關鍵高溫設備，探明了耐熱鋼焊接細晶區(qū) IV 型開裂、焊縫內(nèi)部 埋藏裂紋、插套焊接頭振動疲勞開裂等典型早期失效的產(chǎn)生機理，并提出了耐熱 鋼焊接工藝、現(xiàn)場局部熱處理規(guī)范、插套焊焊接工藝與焊趾熔修用焊接材料等相 應的延壽技術；開發(fā)了在役高溫設備實時老化性能的微創(chuàng)測試技術與設備，建立 了基于蠕變損傷累積的剩余壽命評估技術；揭示了殘余應力和拘束水平對蠕變裂 紋擴展行為的影響機制，建立了定量考慮這兩者影響的高溫缺陷壽命預測模型， 豐富了高溫壽命評估方法。與國內(nèi)外同類技術相比，該項目提出的壽命預測模型 的精度大大提高，延壽技術更科學、全面、有效。 技術水平及專利與獲獎情況： 經(jīng)專家鑒定，達到了國際先進水平。該項目共申請國家發(fā)明專利 11 項（已 授權 4 項）、獲軟件著作權 3 項；發(fā)表論文 31 篇，其中 SCI 論文 12 篇，EI 論 文 9 篇，并多次在國內(nèi)外學術會議上做大會報告。 應用前景分析及效益預測： 該項目推動了我國超(超)臨界機組高溫部件壽命評估與延壽技術的發(fā)展，解 決了超(超)臨界機組目前面臨的早期失效難題，不僅可保證機組的安裝質量，而 83天津大學科技成果選編 且減少了不必要的返修，減少機組因非計劃停運和檢修周期超期帶來的巨大發(fā)電 損失，對機組的安全經(jīng)濟運行具有重要意義。 應用領域：新技術 技術轉化條件： 近三年來，該項目開發(fā)的壽命評估軟件與延壽技術在全國 10 個省市的 16 個電廠得到應用，經(jīng)濟效益達 2.3 億元，取得了顯著的社會經(jīng)濟效益。 合作方式及條件：根據(jù)具體情況面議

本文提出了一種用于線控電動汽車的新型弧面二自由度永磁輪轂電機,能夠實現(xiàn)旋轉和偏擺兩自由度運動,極大程度簡化了車輛的機械傳動系統(tǒng).給出了典型拓撲結構,介紹了基本工作原理,重點闡述了偏擺力的產(chǎn)生機理.通過理論分析與推導,得到了偏擺力的近似解析表達式,與有限元仿真結果一致.對于偏擺力存在波動的問題,主要通過優(yōu)化電機結構參數(shù)進行改善,其中定子齒頂部形狀對偏擺力影響較大,特別是槽口寬度和齒尖厚度.經(jīng)過合理的優(yōu)化,該電機可以實現(xiàn)較恒定的偏擺力輸出.

本文提出了一種用于線控電動汽車的新型弧面二自由度永磁輪轂電機,能夠實現(xiàn)旋轉和偏擺兩自由度運動,極大程度簡化了車輛的機械傳動系統(tǒng).給出了典型拓撲結構,介紹了基本工作原理,重點闡述了偏擺力的產(chǎn)生機理.通過理論分析與推導,得到了偏擺力的近似解析表達式,與有限元仿真結果一致.對于偏擺力存在波動的問題,主要通過優(yōu)化電機結構參數(shù)進行改善,其中定子齒頂部形狀對偏擺力影響較大,特別是槽口寬度和齒尖厚度.經(jīng)過合理的優(yōu)化,該電機可以實現(xiàn)較

八軸智能視覺焊接機器人是一種八自由度專用機器人，中六軸屬于焊接機器人，另外二軸 屬于焊接變位機，使得系統(tǒng)能夠實現(xiàn)焊接機器人與變位機協(xié)調運動，其針對體系結構、機械結 構、示教再現(xiàn)理論、軌跡規(guī)劃和優(yōu)化方法、軌跡跟蹤控制策略等機器人關鍵共性理論和技術展 開研究，采用運動控制卡的方式來實現(xiàn)對機器人空間位置與速度的控制。焊接變位機同焊接機 器人配合，擴展了焊接機器人的工作空間，提高了焊接生產(chǎn)效率和焊接質量。 本系統(tǒng)采用接觸式焊縫跟蹤與攝像機焊縫跟蹤系統(tǒng)相結合，焊前對焊縫進行數(shù)據(jù)及圖像 采集，通過計算機軟件對焊縫數(shù)據(jù)及圖像進行處理，生成虛擬焊縫。由虛擬焊縫識別系統(tǒng)控制 執(zhí)行機構在焊接時進行焊縫跟蹤，提高焊縫質量。八軸智能視覺焊接機器人主要應用于汽車及 其零部件行業(yè)和工程機械行業(yè)。機器人編程采用示教再現(xiàn)方式，可以通過示教盒直接編程也可 以進行離線編程，實現(xiàn)點位和連續(xù)軌跡勻速控制；在焊槍部分安裝人體紅外感應開關，保證工 作人員安全問題；將視覺傳感器作為測量工具來測量機器人末端或是目標的位置，利用視覺信 息來控制機器人末端執(zhí)行器相對目標或是目標特征的相對位置和姿態(tài)，從而減少抓取錯誤及失 誤。

自主研發(fā)了多機器人協(xié)作焊接系統(tǒng)，其中機器人控制器自主研發(fā)，采用EtherCAT總線通訊控制底層伺服，控制周期1ms。參與協(xié)作焊接的機器人均為國產(chǎn)6軸通用該機器人，多機器人系統(tǒng)的各項性能指標對照ABB MultiMove、KUKA RoboTeam功能，技術指標達到國外領先品牌同等技術水平。具體技術指標： ① 變位機（夾持）機器人支持6維力-力矩傳感器，實時補償估計偏差； ② 焊接機器人支持接觸找焊縫、激光焊縫跟蹤等多種焊接工藝； ③ 最多支持4臺機器人協(xié)作； ④ 可根據(jù)應用需求開發(fā)新場景控制程序。

成果簡介：  研發(fā)采用視覺伺服方法進行焊接機器人的焊縫跟蹤控制以實現(xiàn)真空腔體的智能化焊接。為了適合高速處理焊前的對接焊縫圖像和處理多種焊縫圖像，研發(fā)基于區(qū)域的焊縫圖像處理算法和基于邊緣的焊縫圖像處理算法。研發(fā)根據(jù)焊縫圖像的特點定義焊縫的位置偏差和角度偏差，在此基礎上設計焊縫跟蹤控制器。進而，利用視覺伺服方法進行焊接機器人的焊縫跟蹤控制，實現(xiàn)智能

本實用新型公開了一種便于焊接布局的集成電路。包括處理信息電路、具有二極管和電容的采集信息電路和功能接口，采集信息電路中各個電容平行布置，且同一極性電極設置朝向相同，各個電容和二極管的負極設置朝向相同，各個電容和二極管的正極設置朝向相同；所述功能接口和采集信息電路分別布置在處理信息電路兩側；處理信息電路包括微處理器TMS320F2812和RISC處理器S3C44BOX，所述微處理器和所述RISC處理器之間通過各自的引腳相互連接。本實用新型實現(xiàn)了焊接布局的方便，增強了電路板的工作穩(wěn)定性，同時提高了其綜合工作性能。