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[发明专利]一种磁控等离子弧增材制造的热输入调节方法-CN202310566155.0在审
发明人：洪波;邹业明;屈原缘;李梦龙;李国林 -专利权人：湘潭大学
申请日： 2023-05-19 - 公布日： 2023-09-12 - 主分类号： B23K9/095 文献下载
摘要：本发明涉及一种磁控等离子弧增材制造的热输入调节方法及系统。针对等离子弧增材制造热输入堆积，温度分布不均，导致容易产生热裂纹，熔化未完全，气孔等难题，本发明涉及一种磁控等离子弧增材制造的热输入调节方法。该方法包括：其主要由等离子焊枪、磁控摆动电弧装置、红外测温仪，红外热像仪和控制处理器系统组成，其技术方案要点是红外热像仪扫描成形件上表面，获得每一层试样的实时温度分布，将温度信息分布反馈至控制处理器系统来调节励磁电流，利用磁场控制等离子弧的位置形态；红外测温仪实时测量熔池温度分布，将熔池温度信息反馈至控制处理器系统调节送丝速度，调节熔池的局部热输入，实现在磁控等离子弧增材制造过程中，热输入的自适应调节和均匀分布。
一种等离子弧增材制造输入调节方法

[发明专利]一种磁控等离子弧熔丝增材制造温度分布自适应控制方法-CN202310642615.3在审
发明人：洪波;邹业明;李梦龙;屈原缘;李国林 -专利权人：湘潭大学
申请日： 2023-06-01 - 公布日： 2023-08-22 - 主分类号： B23K10/00 文献下载
摘要：本发明涉及一种磁控等离子弧熔丝增材制造温度分布自适应控制方法。该方法通过控制横向交流励磁电流的大小和方向，使电弧产生偏转，带动热量分布，实现温度分布控制。其技术方案为：通过红外热成像仪获取实时温度分布信息，得到温度差之后通过控制处理器进行判断，用FPGA控制模块结合实时工况控制逆变震荡电路开关的通断，合理控制电容充放电，调整等离子弧横向磁场的大小和方向，进一步调节热量流动和温度分布。从而控制单位时间内沉积层金属的热积累，来实现磁控等离子弧熔丝增材制造的温度分布自适应控制。
一种等离子弧熔丝增材制造温度分布自适应控制方法

[发明专利]基于沉积尺寸的中厚板多层多道焊接轨迹优化方法-CN202211323753.7有效
发明人：洪波;邹业明;屈原缘;李梦龙 -专利权人：湘潭大学
申请日： 2022-10-27 - 公布日： 2023-08-22 - 主分类号： B23K31/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于沉积尺寸的中厚板多层多道焊接轨迹优化方法，该方法基于通过打底焊层的宽度和高度进行多层多轨道沉积，以实现复杂几何形状的期望宽度和高度。具体包括以下步骤：根据复合视觉系统获取待焊工件的坡口尺寸信息，通过双BP神经网络模型根据确定焊接参数；根据所述焊接参数确定打底焊缝截面积，将打底焊缝截面形状看似成椭圆，据计算得出打底焊缝宽度和高度；将填充焊道看似成圆形，得出圆形填充焊道的层宽和层高，从而确定出填充各层的焊接层数以及每层的焊接道数。本发明解决了多层多道焊接效率低，焊接质量不稳定，沉积材料损耗等问题。
基于沉积尺寸厚板多层多道焊接轨迹优化方法

[发明专利]一种磁控等离子弧增材制造电弧与丝材末端位置匹配方法-CN202210007338.4有效
发明人：洪波;黄维;屈原缘;贾爱亭;文志;林健 -专利权人：湘潭大学
申请日： 2022-01-05 - 公布日： 2023-06-13 - 主分类号： B23K10/00 文献下载
摘要：本发明涉及增材制造领域，尤其是涉及磁控等离子弧增材制造领域。本发明公开了一种磁控等离子弧增材制造电弧与丝材末端位置匹配方法，等离子电弧在增材制造过程中沿焊枪轴中心进行偏摆的同时，送丝装置沿等离子电弧偏摆方向进行对向送丝；根据增材轨迹形状调整等离子电弧摆动的频率、方向和摆动幅度，同时控制对向送丝的丝材末端位置和送丝速度调节熔宽，在增材过程中等离子电弧摆动的频率、方向和幅度与丝材末端位置和送丝速度实时匹配达到增材控形控性的目的。控弧与控丝结合使等离子电弧与丝材末端位置实时匹配，实现单个切片层平面任意形状的成形，提高了等离子弧增材制造工艺的成形精度；同时对向送丝相比单丝送丝增加了熔宽调节范围和增材效率。
一种等离子弧增材制造电弧末端位置匹配方法

[发明专利]一种用于氩弧焊焊缝跟踪的T型集磁电弧传感器-CN202210005372.8有效
发明人：洪波;文志;屈原缘;黄维;付鼎尧 -专利权人：湘潭大学
申请日： 2022-01-05 - 公布日： 2023-05-23 - 主分类号： B23K9/127 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于氩弧焊焊缝跟踪的T型集磁电弧传感器，传感器上盖放置有旋转环，环上有多个位置可安装支撑座，螺纹杆穿过支撑座并连接可拆卸限位块，能夹紧不同尺寸的焊枪；下盖与呈对称分布的T型集磁器相连，集磁器端部靠近焊枪底部；传感器壳体中含有铁芯和线圈，线圈缠绕在铁芯上，铁芯放置在壳体内，且壳体分别与上盖和下盖相连，圆柱形壳体上还固定有可转动式连接件与送丝杆支撑座。本发明可适用于多种焊接设备与工作场合，送丝杆安装简便，避免了反复设计送丝夹具；改变T型集磁器的形状、位置和角度能够改变电弧周围的磁通量，减少漏磁，增强磁感应强度以精确控制电弧摆动，集磁器的使用还能延长装置使用寿命。本发明适用于氩弧焊摆动电弧焊缝跟踪，达到在大电流条件下改善焊缝成型的目的，具有很高的工程应用价值。
一种用于氩弧焊焊缝跟踪磁电传感器

[发明专利]基于涡流及双目线阵视觉复合传感的焊缝三维定位跟踪方法-CN202210437094.3在审
发明人：洪波;邹业明;贾爱亭;高佳篷;屈原缘 -专利权人：湘潭大学
申请日： 2022-04-24 - 公布日： 2022-07-26 - 主分类号： B23K9/127 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于涡流及双目线阵视觉复合传感的焊缝三维定位跟踪方法，它主要解决中厚板焊缝定位精度难以控制，误差较大，难以提取焊缝有效三维信息等问题。所述方法包括：焊接起始定位通过两个涡流探头在运动平面内分别检测探头端面距离平板的高度及探头端面正对焊缝的面积，提取高度特征信号及左右面积特征信号获取焊缝偏差值。焊接时，通过双目线阵视觉传感器对焊缝信息进行前置检测，计算直线图像上每点三维坐标，通过焊枪移动，获得焊缝不同位置处各点的坐标，实现对焊缝从点到线再到面的三维测量；将三维坐标和偏差值进行融合处理，生成焊缝三维偏差值，根据三维偏差值采用PID控制实时跟踪焊缝轨迹，本发明主要应用于中厚板V型焊缝跟踪。
基于涡流双目视觉复合传感焊缝三维定位跟踪方法

[发明专利]一种直流磁控焊枪位置无级调节的方法-CN202010638812.4有效
发明人：洪波;屈原缘;高佳篷;贾爱亭;黄宏亮 -专利权人：湘潭大学
申请日： 2020-07-03 - 公布日： 2022-03-25 - 主分类号： B23K9/32 文献下载
摘要：一种直流磁控焊枪位置无极调节的方法，它主要是解决现有的机械摆动器不稳定、磨损大、成本高，以及磁控摆动电弧传感器的稳定性不好，电弧行为不易控制的技术问题。其技术方案要点是，利用直流电控制感应磁场的大小和方向，来控制焊枪受到的磁力的大小和方向，进而控制焊枪的摆幅、摆角和摆动频率，建立直流电与焊枪位置变化的函数关系，实现在区域内焊枪位置的无极调节。
一种直流焊枪位置无级调节方法

[发明专利]一种旋转电弧式自适应复杂曲面堆焊方法-CN201811078562.2有效
发明人：洪波;陈实;李鹏;屈原缘;谭炽泉 -专利权人：湘潭大学
申请日： 2018-09-14 - 公布日： 2022-02-01 - 主分类号： B23K9/04 文献下载
摘要：本发明公开了一种旋转电弧式自适应复杂曲面堆焊方法，它主要解决曲面堆焊中获取数据不精准，自动化质量不高的问题。其技术方案要点是：将旋转电弧传感技术与复杂曲面堆焊方法相结合，利用堆焊坡口识别传感器对坡口形貌进行采样，该传感器由信号采集装置、堆焊坡口识别控制器、不规则坡口自适应调节器组成；其中识别控制器预处理采样数据，采用动态增益积分法分析各采样数据得出复杂坡口两侧尺寸偏移变化量，采用对比自学习算法并结合旋转电弧焊接静态模型公式得到在焊炬轴线方向上的偏移量；同时自适应调节器结合复函数补偿模型分析的反馈信号，计算得到电弧旋转速度控制模型，实时调整电弧扫描有效范围以保证旋转电弧在复杂曲面上的自适应性。
一种旋转电弧自适应复杂曲面堆焊方法

[发明专利]一种磁控等离子弧与丝材端部、熔池距离自适应控制方法-CN202010822760.6有效
发明人：洪波;屈原缘;林健;熊昊;李东晓 -专利权人：湘潭大学
申请日： 2020-08-14 - 公布日： 2022-01-25 - 主分类号： B23K10/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种磁控等离子弧与丝材端部、熔池距离的自适应控制方法，它主要是解决在磁控等离子弧增材制造过程中，丝材端部、熔池、等离子弧三者之间距离的自适应控制，以及熔池局部热输入调节的关键技术问题。其技术方案要点是，结合测温寻位与视觉定位完成对磁控等离子弧增材制造过程的机器自启识别、位置预标定以及实时位置获取，再利用调节机构对等离子炬、丝材端部进行调整，同时利用磁场控制等离子弧的位置形态，调节熔池的局部热输入，实现在磁控等离子弧增材制造过程中，丝材端部、熔池、等离子弧三者之间距离的自适应控制。
一种等离子丝材端部熔池距离自适应控制方法

[发明专利]一种磁控等离子弧摆动的方法-CN201811028464.8有效
发明人：洪波;屈原缘;汪雷;陈实 -专利权人：湘潭大学
申请日： 2018-09-04 - 公布日： 2021-07-06 - 主分类号： B23K10/02 文献下载
摘要：一种磁控等离子弧摆动的方法，将等离子弧焊与磁控摆动电弧两种技术融合，发明了一种磁控等离子弧装置，提供一种利用磁场在半封闭空间中控制等离子弧摆动的方法。其技术方案要点是：综合了等离子弧与自由电弧的优点，改变等离子弧的约束，形成半自由的等离子弧，再借鉴磁控自由电弧的方式，在等离子弧装置内部控制等离子弧的摆动，实现磁场控制温度较高，但挺度较小的等离子弧。
一种等离子摆动方法

[发明专利]基于三丝交叉摆动电弧传感的中厚板折线焊缝跟踪方法-CN202011206556.8在审
发明人：洪波;李东晓;屈原缘;贾爱亭;方攀;黄宏亮 -专利权人：湘潭大学
申请日： 2020-11-02 - 公布日： 2021-02-23 - 主分类号： B23K9/127 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于三丝交叉摆动电弧传感的中厚板折线焊缝跟踪方法。该方法应用了机械手、焊接电源、送丝机、三丝交叉摆动电弧传感器、三丝交叉摆动电弧焊枪、三丝交叉摆动电弧焊缝跟踪信号处理器、焊枪倾角运算器、焊枪姿态实时调整器。三丝电弧的交叉摆动为引导电弧与跟随电弧同向摆动，与中间电弧逆向摆动，通过三丝电弧的交叉摆动，对焊接熔池起到充分的搅拌作用，改善焊接质量。通过三丝交叉摆动电弧传感器提取焊缝左右偏差信号和高低信号，实现焊缝跟踪；通过引导电弧和中间电弧高低信号突变实现焊枪姿态的实时自动调整。
基于交叉摆动电弧传感厚板折线焊缝跟踪方法

[发明专利]一种多极电容传感磁控实时纠偏的焊缝跟踪方法-CN201910004573.4有效
发明人：洪波;李伟鹏;王英俊;海明天;屈原缘 -专利权人：湘潭大学
申请日： 2019-02-26 - 公布日： 2021-01-05 - 主分类号： B23K9/127 文献下载
摘要：本发明公开了一种多极电容传感磁控实时纠偏的焊缝跟踪方法，用于焊接过程中实时纠偏。该方法利用多极电容传感器采集电容至工件的距离信息，得到多点的位置后由三次样条插值算法拟合出电弧预轨迹，再将得到的高度函数转化成电流函数作为标准电流信号输入电流跟踪电路，通过控制磁控电弧传感器的脉冲占空比完成实时纠偏，实现自动化焊接。
一种多极电容传感实时纠偏焊缝跟踪方法

[发明专利]一种基于双传感式的管管相交相贯线焊缝跟踪方法-CN201810046610.3有效
发明人：洪波;陈实;芦川;谭炽泉;屈原缘 -专利权人：湘潭大学
申请日： 2018-01-17 - 公布日： 2020-05-05 - 主分类号： B23K31/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于双传感式的管管相交相贯线焊缝跟踪方法。其技术方案要点是：利用双传感式机构上的类球阀活动关节装置调节前后两个传感器绕焊枪旋转，通过调节传感头空间方位，分别检测到相贯线焊缝信息和熔池信息；采用一种混连型多传感器数据融合的工作流程结构，结合SVD分解原理和Bar‑shalom算法，将前置传感器检测到的焊缝信息进行预处理后与相贯线焊缝空间曲线方程进行第一次融合，将后置传感器接收到的反映熔池信息的信号光在经过信号处理后与上述融合数据进行第二次融合，经过两次的数据提取和融合，实现对焊缝跟踪信息数据的高效处理；本方法是基于一种全状态闭环反馈控制的相贯线焊缝跟踪，可以显著提高相贯线焊缝跟踪的精度。
一种基于传感管管相交相贯线焊缝跟踪方法

[发明专利]一种直流控制磁单极旋转进行分段控弧的方法-CN201810092351.8有效
发明人：洪波;屈原缘;贾爱亭;陈实;李鹏 -专利权人：湘潭大学
申请日： 2018-01-30 - 公布日： 2019-08-02 - 主分类号： B23K9/08 文献下载
摘要：一种直流控制磁单极旋转进行分段控弧的方法，它主要是解决现有的通过励磁电流控制磁场的不稳定性，对磁化材料要求高，以及电弧行为不好控制使电弧摆动轨迹不确定，扫描的范围小，焊缝有效信息量获取少导致的跟踪不精确等技术问题。其技术方案要点是，利用直流电控制磁场的单极绕着焊枪轴分段旋转，将电弧圆周摆动的预期轨迹均等分割成多段小弧度的区间，在每个小弧度区间中，通过用直流电制造出与焊枪轴有偏角的纵向磁场使电弧自身旋转并偏离轴线，然后利用磁场牵引电弧进行小弧度的摆动，电弧在每个区间的运动合起来实现圆周摆动，通过测量电弧圆周摆动在不同位置时焊接电流的变化来获取焊缝信息实现焊缝自动跟踪。
电弧圆周摆动小弧度单极磁场分段直流控制焊缝焊枪轴技术方案要点励磁电流控制直流电有效信息量直流电控制不稳定性磁化材料电弧摆动电弧行为焊缝信息焊接电流偏离轴线自动跟踪自身旋转纵向磁场摆动多段偏角牵引扫描测量分割跟踪制造

[发明专利]一种基于超声电弧的铝合金TIG跟踪方法-CN201811028463.3在审
发明人：洪波;李鹏;陈实;谭炽泉;吴宏宝;屈原缘 -专利权人：湘潭大学
申请日： 2018-09-04 - 公布日： 2019-01-04 - 主分类号： B23K9/127 文献下载
摘要：本发明涉及了一种基于超声电弧的铝合金TIG跟踪方法，用于解决铝合金TIG单道焊熔深浅、焊接效率低、人工焊接焊缝质量差的缺点。该方法设计了小角度的二次曝光全息干涉法，利用该方法确定氧化物活性剂、氯化物活性剂、氟化物活性剂以及它们之间的混合活性剂对电弧等离子体的影响，选择聚弧效果最好的一组活性剂作为实验材，涂覆选择的活性剂并对TIG电弧同轴方向加载超声，焊接开始后，把焊接电流的波形提取出来，设计半保留滤波的包络线取值，进行跟踪，通过小角度二次曝光全息干涉法来验证该方法的可行性。本方法具有普通超声电弧复合焊接的优点，而且把超声电弧和表面活性剂融合起来。
活性剂超声电弧铝合金全息干涉法二次曝光跟踪氯化物电弧等离子体表面活性剂波形提取复合焊接焊接电流焊接效率人工焊接焊缝包络线单道焊氟化物质量差氧化物加载滤波同轴涂覆深浅焊接验证融合保留

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