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焊接機器人比人工焊接有著無與倫比的優勢，操作簡單，普通工人直接代替高技焊工，從而為企業節省高額人工成本，人工需要休息，焊接機器人可以連續工作，生產效率是人工的3倍以上，而且更能降低人工的管理成本。工人焊接工作強度大，工作環境惡劣，焊接煙塵，焊接飛濺，焊接弧光等對人體有很大的傷害，而焊接機器人操作相對簡單，它有封閉的獨立工作站，操作人員在工作站之外能夠完成焊接工作，工人健康得到很好的保護。

塔腳焊接機器人用途及特點 1. 該設備主要用于鐵塔塔腳的焊接。 2. 獨創的參數化編程方案，無論塔角大小，只需輸入8個參數，就能夠自動完成塔角的編程。 3. 設備自動化程度高，一鍵式啟動，自動完成整個塔角的焊接。 4. 數控塔角變位機，采用機器人高精度關節減速機配私服電機驅動，定位精準快捷，獨創的快速裝夾方案，3分鐘就能完成塔角裝夾。 5. 采用激光尋位，用以糾正安裝制造誤差。 6. 設備結構合理，運行平穩。

厚板焊接作為我國核電、船舶、石化等領域重大裝備的關鍵制造技術，對低熱輸入、高效率、高質量的新型焊接方法升級需求極其迫切。窄間隙焊接技術因采用窄且深的坡口，在厚板焊接時具有效率高、填充量少、熱輸入小、變形小等優勢，在提高焊接效率和焊接質量等方面具有重要應用前景。目前，該類技術在國外核電、船舶等行業廣泛應用，技術較為成熟。而我國窄間隙焊接技術研究起步較晚，在大厚板核心焊接設備、工藝及材料均受制于人，尤其針對我國國防重點企業，存在“卡脖子”風險。高端焊接裝備依賴于進口，價格高昂。國外主要生產廠家包括法國寶利蘇迪、日本日立公司、美國電弧機器等，國內生產廠家華恒、唐山開元等依賴于國外企業的專利授權。 國際和國內現有技術一般采用鎢極擺動、陶瓷片約束、橫向交變磁場等控制電弧周期性地在兩側壁之間燃燒，存在裝置復雜、母材被磁化或間隙較大等缺點。為解決窄間隙焊接側壁熔合的難題，課題組另辟蹊徑，創新性地提出了一種具有完全自主知識產權的“厚板超窄間隙旋轉電弧焊接技術及成套裝備”新技術。該技術突破了現有窄間隙鎢極氬弧焊接（NG-GTAW，narrow-gap gas tungsten arc welding）工藝的局限性，已實現壁厚50 mm超窄間隙焊接，能夠更為可靠、簡便地解決側壁未熔合缺陷問題。相對于國內外的現有技術，該技術形成的旋轉電弧能夠有效改善電弧熱量及壓力的均勻性，在保證熔敷金屬質量均勻的同時避免熔深過大，具備高質量、高效率的突出優勢，達到國際先進水平，已在國防、核電、QT等工業領域推廣應用。同時，研究團隊自主設計研發了面向核電、石化、船舶等裝備的大厚板非軸對稱旋轉鎢極超窄間隙GTAW成套裝備（圖1），可實現板厚超過150 mm、窄間隙5 mm——9 mm的厚壁材料高質量自動化焊接。 圖1 大厚板非軸對稱旋轉鎢極超窄間隙GTAW成套裝備 該設備特別適用于厚壁不銹鋼焊接、鈦合金、980高強鋼、9Ni鋼等特種材料，在核電、軍工、石化等領域具有廣泛的應用前景。目前處于國際先進水平的寶利蘇迪公司生產的單套設備售價高達380萬元，國產設備售價也達到150——200萬元水平。而自主設計研發的設備單套成本僅約30萬元，能夠產生巨大的經濟效益。

本實用新型公開了一種聚焦光斑快速收斂的光束整形調制片。所述光束整形調制片為濾光片，其光強透過率分布中心對稱，其徑向的每一處光強透過率采用振幅調制函數計算獲得，將調制片放置在光路中對光束進行濾波整形獲得快速收斂的聚焦光斑。本實用新型利用振幅調制片以較小的成本和技術難度改變聚焦光斑的收斂性質，降低衍射光斑的旁斑強度，在生物成像，激光光學等諸多領域有著巨大的應用價值和潛力。

由于超穎表面具有在極短距離內，以亞波長分辨率對出射光的波前進行任意調控的能力，使得它有望成為傳統光學元件的替代品。超穎表面體積小、重量輕、具有豐富設計自由度的特點能夠大大簡化傳統光場調控裝置的體積以及復雜度。近些年來，項目組在超穎表面的光束整形與偏振調控領域做出了許多有意義的工作。通過將達曼光柵原理與超穎表面相結合實現了三維渦旋陣列以及貝塞爾光束陣列的產生。利用相變材料、Ω形天線以及介質納米柱結構實現了對出射光束偏振態的調控，并將其應用于矢量光束的產生之中。同時，基于超穎表面對出射光的復振幅調制實現了近場表面等離激元的操控以及遠場衍射級次的選擇性激發。 基于光學超穎表面的光束整形與偏振調控技術具有體積小、重量輕的優點，能夠解決傳統光場調控裝置體積較大、復雜度較高的缺點。同時，不同種類超穎原子所提供的豐富設計自由度以及多種波前調控工作機理，為超穎表面對出射光的振幅、相位、偏振、頻率以及多物理量的靈活調控提供了保障，豐富了實現光場調控的手段。該技術有望在激光加工、光通信、粒子捕獲，超分辨成像、信息存儲以及光學防偽和加密等應用之中。

本發明公開了一種光纖輸出的激光光束質量測量裝置和方法， 主要包括一維電動位移臺、三維升降臺、夾具、聚焦鏡片、準直鏡片、 光熱傳感器、紅外熱像儀、暗室和計算機等。本發明裝置為自動化測 量系統，由紅外熱像儀輔助聚焦調節及電腦可視化控制，操作簡便， 結構簡單，誤差引入因素少，可測光強較高、光束尺寸較大、任意波 長激光的光束質量。相比傳統方法中存在的探測器損傷閾值低、動態 范圍較小等問題，本發明可以測量更高功率、更大光束尺寸

本發明公開了一種輸出空心光束的方法，包括：(1)激光器產生 的實心光束，經整形系統整形為中空的環形泵浦光；(2)該中空的環形 泵浦光，沿光軸入射到耦合系統，該耦合系統將所述環形泵浦光變換 成合適直徑大小的空心光束；(3)該空心光束從激光諧振腔的一端面耦 合進入諧振腔，對激光器增益介質進行泵浦，通過相位控制使得所述 諧振腔中的增益介質吸收泵浦光產生連續的空心激光輸出。本發明還 公開了一種空心光束輸出裝置。本發明的裝置和

焊接作為工程機械領域的關鍵技術，直接決定著國之重器的安全可靠性。目前，智能焊接與檢測嚴重依賴國外進口設備，價格昂貴、售后服務難以保障。對于大型、復雜焊接結構，焊后焊縫質量智能檢測在整條焊接產線上屬于空白。本團隊在國內首次開發了大型焊接結構內外一體化智能檢測裝備及軟件，部分高端裝備達到國際水平，建成了國內首條內外一體化焊接智能檢測與評估生產線，在徐工挖掘機上獲得應用，并在央視CCTV2制造中國節目中播出。 圖片 內外一體化焊縫智能檢測與評估生產線獲央視CCTV2報道

本發明公開了一種無衍射光束漂移的二維探測裝置，包括兩個45o分光鏡、兩個成像透鏡組、兩個高速圖像探測器和連接所述兩個圖像探測器的計算機處理系統；無衍射光束發生器發射的無衍射光首先入射到第一個 45o分光鏡，經分光為一路反射光和一路透射光，該一路反射光經其中一個成像透鏡組后成像在其中一個高速圖像探測器上；另一路透射光入射到另一個 45o分光鏡，經分光后的一路反射光經另一成像透鏡組后成像在另一個高速圖像探測器上，兩個圖像探測器同步探測出光束截面圖像，并輸入到計算機處理系統進行比較處理，探測出無衍射光的光

成果與項目的背景及主要用途：統計資料表明，80-90%焊接結構斷裂事故 是由疲勞失效引起的，由于焊接接頭的焊趾處的應力集中和殘余拉伸應力作用， 焊接接頭疲勞強度大幅度地低于基本金屬的疲勞強度。雖然結構按疲勞規范設 計，仍然發生一些整體結構的過早疲勞失效，造成巨大的經濟損失，甚至是人 身傷亡事故。由于焊接接頭焊趾是疲勞裂紋引發部位，如果對該部位實施適當 的處理，使殘余拉伸應力轉變為壓縮應力和減少應力集中，這將有利于延緩疲 勞裂紋的產生，具有巨大的社會效益和經濟效益。本項目是在國家自然科學基 金的支持下完成的，從超聲波沖擊、相變應力應用、等離子噴涂等三方面提出 了三種改善焊接結構疲勞性能的新技術，研制發明了相應的裝置、焊接材料和 噴涂技術。這些方法可以方便地應用到橋梁、采油平臺、船舶、飛機、機車車 輛、壓力容器及管道等工況、野外施工和高空現場作業的場合，其應用前景是 十分樂觀。 技術原理與工藝流程簡介：天津大學科技成果選編 1）超聲沖擊方法改善焊接結構疲勞性能的基本工作原理為：通過超聲波發 生器將電網上的工頻交流電轉換成超聲頻的交流電，用以激勵聲學系統的換能器。 換能器將電能轉換成同樣頻率的機械振動，在機架所提供的一定壓力作用下，將 該超聲頻的機械振動傳遞給工件上的焊縫，使以焊趾為中心的一定區域內焊接接 頭表面產生足夠厚度的塑性變形層，從而達到改善接頭幾何外形，降低應力集中 程度、調節其應力場沿厚度方向的分布狀況，最終達到改善焊接接頭疲勞強度的 目的。 2）相變應力應用改善焊接結構疲勞性能的基本工作原理：利用開發的相變 應力焊接材料使焊縫金屬冷卻中產生的相變應力，抵消焊接殘余拉伸應力并獲得 壓縮應力，最終達到改善焊接接頭疲勞強度的目的。 3）等離子噴涂改善焊接結構疲勞性能的基本工作原理：利用等離子在焊趾 部位噴上結合性能良好的涂層材料來改善接頭的應力集中狀態，最終達到改善焊 接接頭疲勞強度的目的。 技術水平及專利與獲獎情況：整體研究達國際先進水平；已獲國家發明專利 3 項，在申請國家發明專利 5 項；2004 年度天津市自然科學一等獎，2002 年獲 教育部發明二等獎。 應用前景分析及效益預測：接頭焊趾及焊跟部位是焊接結構承受疲勞載荷的 薄弱環節，改善焊趾和焊根部位的疲勞性能將提高整個結構的疲勞性能。使用超 聲波沖擊、相變應力及等離子噴涂等這些新技術可以大幅度地改善焊接結構的疲 勞壽命，顯著降低焊接結構破壞事故的發生幾率, 進而節約焊接結構的用鋼量和 資金，增加焊接結構的安全裕度，防止因焊接結構發生意外疲勞破壞事故給國家 和人民財產的經濟損失，因此具有廣闊的應用前景及產生巨大社會效益和經濟效 益的可能。 應用領域：可以應用到橋梁、采油平臺、船舶、飛機、機車車輛、壓力容器 及管道、水輪機、火箭發動機、汽車制造等諸多領域。