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[发明专利]一种中厚板靶向激光辅助TIG深熔打底焊接方法及焊接装置-CN202210530312.8有效
发明人：张刚;张冰;任自友;朱明;顾玉芬;石玗 -专利权人：兰州理工大学
申请日： 2022-05-16 - 公布日： 2023-08-11 - 主分类号： B23K26/348 文献下载
摘要：本发明涉及一种中厚板靶向激光辅助TIG深熔打底焊接方法和焊接装置。焊接方法包括以下步骤：1)对中厚板待焊接工件的Y型坡口进行清理，并固定在焊接控制平台上；2)中厚板待焊接工件上方沿焊接方向依次设有TIG焊枪和激光焊接头，打开送气阀，TIG焊枪起弧，由TIG焊枪和激光焊接头进行焊接；3)焊接结束后，先断开光纤激光器的电源，再断开TIG焊机的电源，关闭送气阀。本发明利用低频高占空比脉冲TIG电流在中厚板待焊接工件上形成较大体积和熔深的电弧熔池，并在脉冲峰值电流下降沿前端施加靶向脉冲激光，穿透TIG熔池底部液态金属薄膜形成“小孔”，实现焊缝全熔透，在此基础上，可实现中厚板无背衬板的可靠全自动打底单面焊双面成形。
一种厚板靶向激光辅助 tig 打底焊接方法装置

[发明专利]一种TIG电弧增材制造过程的精确成形方法及精确成形系统-CN202111211468.1有效
发明人：张刚;朱珍文;石玗;朱明;顾玉芬 -专利权人：兰州理工大学
申请日： 2021-10-18 - 公布日： 2023-06-23 - 主分类号： B23K9/04 文献下载
摘要：本发明涉及一种TIG电弧增材制造过程的精确成形方法及精确成形系统。该方法是以高‑低脉冲电流群波形的方式作为电弧电流的输出方式，高‑低脉冲电流群波形包括连续间隔输出的高脉冲电流群波段和低脉冲电流群波段，同时以匹配电流的送丝波形来控制焊丝的送丝时序波形，在高脉冲电流群波段控制焊丝进行送进，在低脉冲电流群波段停止送丝。低脉冲电流群波段电弧用于加热熔化母材和维持电弧燃烧，高脉冲电流群波段电弧用于熔化焊丝形成熔滴并过渡到熔池中且对熔池进行搅拌。采用高‑低脉冲电流群匹配定步长送丝时序波形的控制方法，解决了熔化极电弧增材中电弧—熔滴—熔池系统热‑力强耦合、过程稳定性难于控制、成形精度低的问题，提高了增材成形精度。
一种 tig 电弧制造过程精确成形方法系统

[发明专利]一种窄间隙U型坡口的图像处理方法、存储介质和处理器-CN202310266715.0在审
发明人：石玗;王文楷;李春凯;顾玉芬;朱明;张刚;翁军 -专利权人：兰州理工大学
申请日： 2023-03-20 - 公布日： 2023-06-09 - 主分类号： G06T7/00 文献下载
摘要：本发明涉及焊接制造领域，具体涉及焊接过程中的自动化控制与设计。本发明是通过以下技术方案得以实现的：一种窄间隙U型坡口的图像处理方法，包含目标检测图像采集步骤，还包含如下步骤：S01、图像选择步骤；在坡口的所述图像数据中，选择连续M帧图像，每一帧图像均为原始图像；S02、图像增强步骤；基于连续M帧图像得到增强后的图像P，S03、二值化处理步骤；得到二值化图像P1；S04、组合滤波步骤；对所述二值化图像P1进行组合滤波处理，得到清晰图像P2。本发明的目的是提供一种窄间隙U型坡口的图像处理方法，通过三维空间域图像增强与形态学滤波的配合处理，得到U型坡口激光条纹的清晰画面，为后续的自动化智能焊接提供良好的数据基础。
一种间隙型坡口图像处理方法存储介质处理器

[发明专利]一种基于机器视觉的坡口自动检测与焊接的方法-CN202310085020.2在审
发明人：石玗;王文楷;李春凯;徐睦忠;张航;陆刚;顾玉芬;朱明;张刚 -专利权人：兰州理工大学;浙江巴顿焊接技术研究院
申请日： 2023-01-18 - 公布日： 2023-06-06 - 主分类号： G06T7/73 文献下载
摘要：本发明涉及焊接制造领域，具体涉及焊接过程中的自动化控制与设计。本发明是通过以下技术方案得以实现的：一种基于机器视觉的坡口自动检测与焊接的方法，包含目标检测图像采集步骤，还包含如下步骤：S01、图像处理步骤；对坡口的所述图像数据进行图像分析处理，得到坡口条纹轮廓上的特征点的坐标值；S02、坡口特征信息提取与计算步骤；S03、分段步骤；S04、输入步骤；输入各个分段的所述特征信息到工艺参数预测模型；S05、工艺参数模型预测步骤；S06、焊接步骤；本发明的目的是提供一种基于机器视觉的坡口自动检测与焊接的方法，采用离线检测离线分析的设计，检测和焊接完全分离，整个过程不存在光、电、磁、热的干扰，数据精准可靠，焊接质量好。
一种基于机器视觉自动检测焊接方法

[发明专利]一种脉冲钨极氩弧焊熔透状态检测方系统、终端、介质-CN202111201556.3有效
发明人：李春凯;王嘉昕;石玗;朱明;顾玉芬 -专利权人：兰州理工大学
申请日： 2021-10-15 - 公布日： 2023-03-24 - 主分类号： B23K9/167 文献下载
摘要：本发明属于焊接技术图像处理技术领域，公开了一种脉冲钨极氩弧焊熔透状态检测方系统、终端、介质，获取多次焊接过程中的激光反射条纹图像，将获得的图像分为训练数据、验证数据、测试数据；构建深度神经网络并进行优化，同时定义模型参数；并利用训练数据、验证数据、测试数据分别对构建的深度神经网络模型进行训练、验证、测试与评估，将训练好的模型网络进行焊接熔透检测。本发明对激光视觉法得到与熔深相关条纹图像进行基于改进LeNet‑5深度神经网络框架识别学习训练后的检测分类,对测试图像熔深识别准确率可达98.6％，可实现焊接状态实时调控，减少人工参与度，提高焊接质量。
一种脉冲钨极氩弧焊熔透状态检测系统终端介质

[发明专利]一种实时测量焊接熔池液态金属表面张力的方法和系统-CN202110318290.4有效
发明人：李春凯;王文楷;石玗;张恒铭;顾玉芬;朱明 -专利权人：兰州理工大学
申请日： 2021-03-25 - 公布日： 2022-12-20 - 主分类号： G01N13/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种实时测量焊接熔池液态金属表面张力的方法及系统。本发明通过实时投影出激光器发射光束照射在产生熔池振荡现象的熔池表面后反射出的激光条纹，获取激光条纹变化情况；测量熄弧瞬间熔池温度场图像；将激光条纹变化情况转化为熔池振荡时域信号，对该时域信号进行快速傅里叶变换提取出熔池振荡频率；根据图像中熔池温度场获得该温度场下熔池表面的平均温度，以及对图像中金属熔点等温线的宽度进行标定和测量以提取出熔池正面宽度；将熔池振荡频率、熔池表面的平均温度以及熔池正面宽度代入模型，获得当前时刻的焊接熔池液态金属的表面张力。本发明可针对不同的焊接条件得到更加贴合实际的表面张力值，采样率高、信噪比高、设备简单。
一种实时测量焊接熔池液态金属表面张力方法系统

[发明专利]一种振镜激光与电弧复合的丝粉混合增材制造方法和装置-CN202210530492.X在审
发明人：张刚;任自友;朱明;顾玉芬;石玗;周立涛 -专利权人：兰州理工大学;上海盖泽激光科技有限公司
申请日： 2022-05-16 - 公布日： 2022-08-05 - 主分类号： B22F10/28 文献下载
摘要：本发明涉及一种振镜激光与电弧复合的丝粉混合增材制造方法和装置。振镜激光束沿与竖直方向成一定角度的方向入射至工件表面，并在工件表面上按预定的轨迹路径进行扫描运动，采用与振镜激光焊接头光束输出圆形管件同轴设置的送粉喷嘴将金属粉末送至激光扫描区域内，MIG焊枪伸出的焊丝与振镜激光束倾斜设置且焊丝由外向内送入振镜激光束扫描路径区域内。振镜激光束的扫描轨迹路径预先设置有多个相位节点，任意两个相位节点之间的路径为节段，在每一节段上的振镜激光的功率能够进行单独调节。第一相位节点和第二相位节点之间节段上的激光功率小于焊丝熔化所需的激光功率，实现振镜激光与丝材电弧增材制造的复合，提高成型质量和效率。
一种激光电弧复合混合制造方法装置

[发明专利]一种丝粉同轴送进的激光增材制造装置-CN202111416213.9在审
发明人：张刚;任自友;石玗;朱明;顾玉芬;许有伟 -专利权人：兰州理工大学
申请日： 2021-11-25 - 公布日： 2022-02-15 - 主分类号： B23K26/34 文献下载
摘要：本发明涉及一种丝粉同轴送进的激光增材制造装置。该装置包括沉积头，沉积头包括壳体，壳体包括横向筒体和竖向筒体，竖向筒体的下端设有端部碰嘴。横向筒体内沿激光传输方向依次设有准直镜、旋转对称棱镜和第一耦合棱镜。横向筒体和竖向筒体的连接拐角处的内壁上倾斜设有偏转镜，偏转镜上设有送丝孔和送粉孔，送丝孔中设有送丝管，送粉孔中设有送粉管，端部碰嘴上设置有送丝嘴和送粉通道。竖向筒体内部设有第二耦合棱镜。竖向筒体的下端于端部碰嘴的外侧设有非球面聚光透镜，送丝嘴和送粉通道的出口方向均朝向圆锥形激光束的焦点处。丝粉同轴送进并位于激光束内部，实现激光增材制造原位合金化梯度或金属基复合材料的高效无缺陷制备。
一种同轴送进激光制造装置

[发明专利]一种三明治复合金属电解、沉积阴极板-CN202111181639.0在审
发明人：李广;石玗;朱珍文;顾玉芬;赵燕春 -专利权人：兰州理工大学
申请日： 2021-10-11 - 公布日： 2022-01-07 - 主分类号： C25C7/02 文献下载
摘要：本发明属于有色金属湿法冶金领域，涉及一种铜、镍和锰等湿法电解、沉积阴极板。本发明三明治复合金属电解、沉积阴极板，主要包括导电杆和阴极极板。本发明中，导电杆中的铜与复合金属板中的铜连接，电阻和连接质量的可靠性显著优于传统铜‑钢异种金属连接的不锈钢阴极板，同时制造工艺简单。采用不锈钢‑铜‑不锈钢三明治复合金属板作为阴极极板，电流经复合板铜层直接导通整个阴极极板，电流密度均匀，电解、沉积金属品质高。本发明阴极板在高密度电流工艺中具有不易短路、能耗低、生产效率高、服役可靠性和寿命大幅提高等优点。
一种三明治复合金属电解沉积阴极

[发明专利]一种非均匀热源促熔池对流的金属表面合金化方法-CN202010686669.6有效
发明人：石玗;郭晋昌;顾玉芬;朱明;张刚;李春凯 -专利权人：兰州理工大学
申请日： 2020-07-16 - 公布日： 2021-11-16 - 主分类号： B23K26/354 文献下载
摘要：本发明涉及一种非均匀热源促熔池对流的金属表面合金化方法，包括以下步骤：1）采用第一热源对金属表面进行加热并熔化形成熔池；2）合金化气体进入熔池进行反应生成高熔点的化合物，化合物有凝固形成凝固层的趋势，采用第二热源加热化合物所在区域，保证化合物不发生凝固，促进熔池发生对流，形成成分和组织均匀的合金化层，第一热源和第二热源沿热源的移动方向依次布置，且第二热源的功率密度大于第一热源的功率密度；3）沿热源的移动方向，第一热源和第二热源整体移动，上述熔池凝固形成合金化层。采用上述非均匀热源进行金属表面的激光气体合金化，最后得到具有较佳组织和性能的合金化层。
一种均匀热源熔池对流金属表面合金方法

[发明专利]动态测量焊接熔滴表面张力的方法、装置及数据处理终端-CN202110566197.5在审
发明人：王文楷;李春凯;石玗;顾玉芬;朱明;张恒铭 -专利权人：兰州理工大学
申请日： 2021-05-24 - 公布日： 2021-08-24 - 主分类号： G01N13/02 文献下载
摘要：本发明属于焊接检测技术领域，公开了一种动态测量焊接熔滴表面张力的方法、装置及数据处理终端，熔滴振荡频率及熔滴半径提取模块用于利用激光器、激光器固定架、成像屏、滤光片、高速摄像机及视频采集卡提取熔滴振荡频率及平均熔滴半径；熔滴温度提取模块用于利用红外测温仪、数据采集卡和外部触发器采集温度场图像，并计算熔滴表面的平均温度；表面张力计算模块用于基于LabVIEW对采集到的熔滴振荡频率、平均熔滴半径及熔滴表面平均温度信息进行计算，得到熔滴液态金属的表面张力。本发明能对GMAW等填丝焊接过程中熔滴的表面张力进行测量，具有采样率高、信噪比高、设备简单等优点，有较好的应用前景。
动态测量焊接表面张力方法装置数据处理终端

[发明专利]一种针对GMAW的熔池振荡频率的检测装置及方法-CN202110225596.5在审
发明人：李春凯;代悦;石玗;顾玉芬;张恒铭;朱明 -专利权人：兰州理工大学
申请日： 2021-03-02 - 公布日： 2021-06-18 - 主分类号： B23K9/173 文献下载
摘要：本发明公开了一种针对GMAW的熔池振荡频率的检测装置，该装置激光器发射的激光束照射于焊接熔池，并经该焊接熔池反射到所述半椭圆球罩内表面，半椭圆球罩反射出的激光束射到所述硅光电池阵列，焊接熔池的激光束反射点以及硅光电池阵列分别位于半椭圆球罩一焦点上；硅光电池阵列、信号收集模块以及信号分析模块依次电信号连接；信号收集模块，用于对硅光电池阵列传输的电压信号进行滤波处理并采集；信号分析模块，用于将采集的电压信号转换成熔池振荡时域信号，并对该时域信号进行离散傅里叶变换以得到熔池振荡频率。本发明实现对P‑GMAW焊接过程中熔池振荡频率的实时测量，具有采样率高、处理速度快、信噪比高、设备简单、实时性好等优点，有较好的应用前景。
一种针对 gmaw 熔池振荡频率检测装置方法

[发明专利]一种激光同轴送粉和焊丝耦合的焊接装置及方法-CN202110005597.9在审
发明人：朱明;杨骞;王博;石玗;顾玉芬;樊丁 -专利权人：兰州理工大学
申请日： 2021-01-05 - 公布日： 2021-05-04 - 主分类号： B23K26/60 文献下载
摘要：本发明提供了一种激光同轴送粉和焊丝耦合的焊接装置，包括：送丝机和同轴光纤激光器；所述同轴光纤激光器包括激光发射器和环形聚焦镜，所述激光发射器发射激光束照射到环形聚焦镜上形成中空环形激光；所述环形聚焦镜内设置有送粉管，所述送粉管与送粉器连接，所述环形聚焦镜的底部为同轴送粉喷嘴，所述送粉管与所述送粉喷嘴连接，粉末通过送粉管和送粉喷嘴形成向下喷射的粉末束流；所述送丝机包括焊丝，所述焊丝、所述粉末束流、所述中空环形激光汇集到待焊件上一点。本发明提供的激光同轴送粉和焊丝耦合的焊接装置，很好地解决现有焊丝中无法加入各种合金元素而影响焊缝性能的问题。
一种激光同轴焊丝耦合焊接装置方法

[发明专利]一种激光同轴送粉和热丝耦合的焊接装置及方法-CN202110005607.9在审
发明人：朱明;杨骞;王博;石玗;顾玉芬;樊丁 -专利权人：兰州理工大学
申请日： 2021-01-05 - 公布日： 2021-05-04 - 主分类号： B23K26/60 文献下载
摘要：本发明提供了一种激光同轴送粉和热丝耦合的焊接装置，包括：送丝机、热丝电源以及待焊件；所述送丝机包括送丝枪、焊丝，所述送丝枪内设置焊丝；所述热丝电源的正极与所述送丝枪连接，所述热丝电源的负极与所述待焊件连接；所述热丝电源、所述送丝枪、所述待焊件之间构成一个闭合回路。本发明提供的激光同轴送粉和热丝耦合的焊接装置，很好的解决在焊接过程中添加粉末，粉末熔化吸热导致焊丝未完全熔化，从而形成表面粗糙、内部有缺陷的焊缝的问题。
一种激光同轴耦合焊接装置方法

[发明专利]一种单电源双弧分流型埋弧焊接方法-CN201910257130.6有效
发明人：朱明;颜步云;石玗;张刚;李春凯;顾玉芬;樊丁 -专利权人：兰州理工大学
申请日： 2019-04-01 - 公布日： 2020-09-11 - 主分类号： B23K9/18 文献下载
摘要：本发明属于埋弧焊接技术领域。为了在保证焊接质量的情况下，进一步提高埋弧焊的焊接速度和效率，本发明公开了一种单电源双弧分流型埋弧焊接方法。在该焊接方法中包括一个电源，电源的正极与主路焊丝连接，电源的负极同时与旁路焊丝和母材连接，通过对主路焊丝与旁路焊丝的固定角度进行限定，以及对主路焊丝的干伸长末端与旁路焊丝的干伸长末端之间间距的限定，从而在焊接过程中可以维持稳定的主路电弧和旁路电弧。这样，在焊接过程中，通过主路电弧和旁路电弧的耦合，不仅可以实现高熔化率、提高对母材和旁路焊丝的熔化效果，获得良好的焊接质量，而且使用一个电源简化了控制设备、降低了焊接成本。
一种电源分流型埋弧焊接方法

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