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原位海水叶绿素a传感器的电路设计 预览
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作者 吴宁 王昭玉 +3 位作者 曹煊 马海宽 张婷 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2019年第1期9-11,共3页
为提取LED激发海水叶绿素a产生的痕量荧光信号,实现海水叶绿素a原位检测,基于荧光诱导检测原理结合正交同步检波电路,设计了荧光叶绿素a传感器。通过对激发光源的调制,输入电流信号的转换与放大,荧光信号的正交同步解调以及数字混合低... 为提取LED激发海水叶绿素a产生的痕量荧光信号,实现海水叶绿素a原位检测,基于荧光诱导检测原理结合正交同步检波电路,设计了荧光叶绿素a传感器。通过对激发光源的调制,输入电流信号的转换与放大,荧光信号的正交同步解调以及数字混合低通滤波算法实现海水叶绿素a浓度的原位检测。实验证明该海水叶绿素a传感器具有精度高、抗环境光干扰能力强、小型化、功耗低等优点,分辨率可达到0.01μg/L。 展开更多
关键词 叶绿素A 调制解调 微弱信号 正交同步检波 传感器
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原位海水总磷总氮传感器的微光信号检测电路设计 预览
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作者 吴宁 马海款 +6 位作者 曹煊 张述伟 张盈盈 张颖 张丽 张天鹏 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2019年第8期1-3,共3页
为实现海水原位总磷总氮传感器的微光信号检测,设计了基于正交同步检波功能的电路,分别对完全消解、显色后的海水样品进行不同波长条件下分光光度测量。对不同波长LED进行调制和信号的I/V转换,正交同步检波电路完成微光信号检测;经A/D转... 为实现海水原位总磷总氮传感器的微光信号检测,设计了基于正交同步检波功能的电路,分别对完全消解、显色后的海水样品进行不同波长条件下分光光度测量。对不同波长LED进行调制和信号的I/V转换,正交同步检波电路完成微光信号检测;经A/D转换,低通滤波电路后输入单片机进行处理;通过数字滤波算法进行平滑降噪处理,实现原位海水总磷总氮传感器的微光信号检测。实验表明:基于该电路的传感器具有精度高、稳定性好,抗干扰能力强、功耗低等优点。 展开更多
关键词 传感器 总磷总氮 光信号 同步检波 分光光度
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基于失重法的水下焊接接头腐蚀行为研究
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作者 孔祥峰 张婧 +5 位作者 姜源庆 李春虎 高楠 吕婧 邹妍 《中国腐蚀与防护学报》 CSCD 北大核心 2018年第3期226-232,共7页
通过实海挂片腐蚀失重实验,获得了水下焊接接头在青岛海域的腐蚀形貌以及腐蚀失重数据。结果表明,以E40钢板为母材,使用359S水下湿法焊接专用焊条焊接形成焊接接头,经海水浸泡后,焊缝区未见腐蚀,热影响区及母材区则发生严重的腐蚀行为... 通过实海挂片腐蚀失重实验,获得了水下焊接接头在青岛海域的腐蚀形貌以及腐蚀失重数据。结果表明,以E40钢板为母材,使用359S水下湿法焊接专用焊条焊接形成焊接接头,经海水浸泡后,焊缝区未见腐蚀,热影响区及母材区则发生严重的腐蚀行为。随着浸泡时间的延长,试样表面蚀坑逐渐增多、增大、增深。母材区域微观形貌随时间变化不大。相对于母材来说,热影响区的微观形貌较为复杂,呈现多种形貌特征。在海水中长期浸泡情况下,腐蚀失重与腐蚀时间之间存在较好的线性关系,试件的腐蚀失重较为稳定,平均腐蚀速率为0.180 mm/a。温度对腐蚀速率的影响较大,青岛海域夏秋时间段腐蚀速率为0.250 mm/a,远高于冬春时节的0.118 mm/a。 展开更多
关键词 水下焊接 焊缝腐蚀 失重法 腐蚀形貌
基于分光光度法的海水原位硅酸盐微芯片分析传感器的研制 预览
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作者 曹煊 张述伟 +3 位作者 吴宁 马海宽 马然 《光谱学与光谱分析》 CSCD 北大核心 2018年第3期895-900,共6页
基于酸性条件下硅酸盐与钼酸铵反应生成硅钼黄后被还原成硅钼蓝的原理,借助微流控芯片平台,建立基于连续流动-分光光度法快速测定海水硅酸盐的分析传感器,传感器测定周期约为300 s,采用双光程方式拓展测量范围,线性测量范围可达0~400μm... 基于酸性条件下硅酸盐与钼酸铵反应生成硅钼黄后被还原成硅钼蓝的原理,借助微流控芯片平台,建立基于连续流动-分光光度法快速测定海水硅酸盐的分析传感器,传感器测定周期约为300 s,采用双光程方式拓展测量范围,线性测量范围可达0~400μmol·L-1,双光程的检出限分别为45.1 nmol·L-1和1.6μmol·L-1;当海水盐度大于15时,传感器测量准确度和稳定性基本不受盐度影响,且实际海水加标回收率在98.1%~104.0%之间。2015年11月在胶州湾开展了20个站点海试和同步比对试验,结果显示,该系统具有准确度高、简单、集成度高、水样消耗少、抗干扰能力强等优点,可用于海水原位硅酸盐的分析。 展开更多
关键词 硅酸盐 分光光度法 微流控芯片 传感器 海水
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海水五参数原位营养盐分析仪的研制 预览
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作者 郭翠莲 张述伟 +3 位作者 程永强 马然 张丽 《山东科学》 CAS 2018年第2期1-8,共8页
基于湿化学反应原理,将分光光度法与流动注射分析技术相结合,采用三通阀配合蠕动泵控制的环路设计,研制出体积小、稳定性高、试剂用量少、自动化程度高、可以实时在线测量海水中5项营养盐的原位营养盐分析仪。通过实验对仪器的线性范围... 基于湿化学反应原理,将分光光度法与流动注射分析技术相结合,采用三通阀配合蠕动泵控制的环路设计,研制出体积小、稳定性高、试剂用量少、自动化程度高、可以实时在线测量海水中5项营养盐的原位营养盐分析仪。通过实验对仪器的线性范围、检出限、准确度和精密度等进行验证,得到亚硝酸盐、硝酸盐、铵盐、磷酸盐和硅酸盐的线性范围分别为5~250,10~500,10~500,10~300,10~1 000μg/L,最低检出限分别为0.81,3.01,1.79,2.54,3.02μg/L。在测量范围内亚硝酸盐、铵盐、硅酸盐的相对标准偏差小于3%,硝酸盐和磷酸盐的相对标准偏差小于5%。将研制的海水五参数原位营养盐分析仪与国标法进行现场比测,结果基本一致,能反映各项营养盐的含量及变化。该营养盐分析仪可以搭载到科考船、台站、浮标等平台上进行原位检测,也可以用于实验室测量。 展开更多
关键词 营养盐 原位监测 海水分析 传感器研制
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水体POPs分析预处理装置的研制
6
作者 张婷 《仪表技术》 2017年第11期27-30,40共5页
为解决POPs分析时传统预处理方式耗时耗力及萃取柱易堵塞的问题,提出了基于磁性纳米粒子的新型萃取富集技术,构建了集自动进样、萃取富集、洗脱浓缩功能为一体的预处理装置。以永磁铁作为磁性纳米粒子聚集和释放的手段,采用同步带传动... 为解决POPs分析时传统预处理方式耗时耗力及萃取柱易堵塞的问题,提出了基于磁性纳米粒子的新型萃取富集技术,构建了集自动进样、萃取富集、洗脱浓缩功能为一体的预处理装置。以永磁铁作为磁性纳米粒子聚集和释放的手段,采用同步带传动、直线布设的方案,简化动力单元的同时提高了预处理效率。磁性纳米粒子的质量回收实验表明:设备具备了POPs分析预处理功能,对磁性纳米粒子回收率在70%以上,同时提出了三点改进优化方向。 展开更多
关键词 有机污染物 磁性纳米粒子 富集 萃取 同步带
水质油污染原位传感器稳定性设计 预览 被引量:2
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作者 马海宽 +4 位作者 吴宁 曹煊 孔祥峰 郭翠莲 王昭玉 《传感技术学报》 CSCD 北大核心 2017年第11期1660-1665,共6页
由于受光源不稳、环境光干扰、标准曲线非线性及沾污的影响,传感器的稳定性表现不佳。为此,基于紫外荧光测量原理,分别从结构、工艺及算法3个方面做了优化设计。光路设计中引入了参比检测,ZEMAX软件仿真结果显示"十"字光路可行。聚四... 由于受光源不稳、环境光干扰、标准曲线非线性及沾污的影响,传感器的稳定性表现不佳。为此,基于紫外荧光测量原理,分别从结构、工艺及算法3个方面做了优化设计。光路设计中引入了参比检测,ZEMAX软件仿真结果显示"十"字光路可行。聚四氟乙烯、光学镀膜的采用及电刷设计可有效防止油污粘附及生物附着。遮光罩为传感器营造一个检测暗腔,有效解决了环境光干扰问题。实验表明:传感器测量样品时,荧光信号的变异系数〈0.3%。以浓度30μg/L为例,模拟光强衰减时荧光信号的变异系数为1.28%。样品浓度为62.4μg/L时,扩展不确定度为0.256μg/L(k=2)。传感器的稳定性设计取得了较理想的成果,但距离实际应用还有差距,主要是浊度、温度等影响因子未引入到算法修正模型中。 展开更多
关键词 水质监测 油污染 紫外荧光法 稳定性 参比光路
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基于微流控芯片的臭氧化学发光法测量海水化学需氧量(COD)分析系统的研究 预览
8
作者 曹煊 +5 位作者 刘岩 马然 张述伟 吴宁 史倩 马海宽 《光谱学与光谱分析》 CSCD 北大核心 2017年第12期3698-3702,共5页
海水化学需氧量(COD)是海水中有机污染物的综合指标,是海洋环境监测最重要的项目之一。现有的海水COD测量方法耗时长、体系复杂,无法满足海洋在线监测的需求。采用臭氧发光机理实现海水COD的分析,同时借助微芯片技术,设计了高集成度... 海水化学需氧量(COD)是海水中有机污染物的综合指标,是海洋环境监测最重要的项目之一。现有的海水COD测量方法耗时长、体系复杂,无法满足海洋在线监测的需求。采用臭氧发光机理实现海水COD的分析,同时借助微芯片技术,设计了高集成度的新型海水COD分析系统,同时对系统中臭氧和水样流速、水样加热温度、样品盐度及过滤精度等影响测定的因素进行优化筛选。实验结果表明,该系统的测量范围为0.1~10mg·L~(-1),检出限0.08mg·L~(-1),与国标方法测量结果有很好的一致性,同时具有结构简单,测试时间短等优势,满足海水COD现场分析的需求。 展开更多
关键词 臭氧 化学发光 微流控芯片 海水化学需氧量
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生物污损对海洋监测仪器的影响及其防护措施
9
作者 孔祥峰 姜源庆 +4 位作者 张婧 吕婧 邹妍 彭欣 《腐蚀科学与防护技术》 CSCD 北大核心 2017年第6期664-668,共5页
介绍了国内外在生物污损对仪器性能影响方面的研究工作,对应用在海洋监测仪器设备上的防污措施进行总结,指出海洋监测仪器防生物污损研究的必要性及前景。
关键词 生物污损 海洋监测仪器 仪器性能 防污措施
原位营养盐传感器在线自动过滤系统设计 预览
10
作者 张述伟 +3 位作者 张天鹏 王小红 曹煊 马然 《山东科学》 CAS 2017年第5期8-13,共6页
针对小流量营养盐分析传感器运行中过滤器件污染堵塞的问题,设计了一种反冲式营养盐在线过滤系统。过滤元件应用微孔陶瓷滤芯,系统采用二级进样、二级过滤、滤液定期反冲的总体方案,并确定了过滤参数。实验结果表明,过滤系统出水浊度稳... 针对小流量营养盐分析传感器运行中过滤器件污染堵塞的问题,设计了一种反冲式营养盐在线过滤系统。过滤元件应用微孔陶瓷滤芯,系统采用二级进样、二级过滤、滤液定期反冲的总体方案,并确定了过滤参数。实验结果表明,过滤系统出水浊度稳定,在0.2-0.3 NTU之间,适用范围在150 NTU以下,过滤后5项营养盐回收率基本都在90%-110%之间。 展开更多
关键词 水质生态监测 在线过滤 营养盐 反冲洗 浊度
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应用于海洋监测的水下变焦镜头设计
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作者 马海宽 曹煊 +4 位作者 吴宁 马然 张述伟 史倩 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2017年第10期62-67,共6页
设计了大相对孔径的三档变焦光学系统来监控海洋生态监测仪器的工作状态。该系统的设计通过Zemax软件实现,总长度为200mm,系统采用6.4mm×4.8mm的CCD感光板,三档变焦焦距分别为8,14,28mm,变焦过程中相对孔径为1/1.4,短焦时最大视场... 设计了大相对孔径的三档变焦光学系统来监控海洋生态监测仪器的工作状态。该系统的设计通过Zemax软件实现,总长度为200mm,系统采用6.4mm×4.8mm的CCD感光板,三档变焦焦距分别为8,14,28mm,变焦过程中相对孔径为1/1.4,短焦时最大视场角为52°。最大视场角下,当奈奎斯特频率为42lp/mm时,系统的0视场的调制传递函数(MTF)值为0.8,0.707视场的平均MTF值为0.7,1视场的平均MTF值达0.6;10μm范围内,几何包围能量均在90%;畸变控制在合理的范围。该系统变焦比高、结构简单、相对孔径大,适用于海水中海洋生态监测仪器的监控,能够及时地反馈海洋生态监测仪器的工作状态信息,大大降低了海洋生态监测仪器的维护成本。 展开更多
关键词 海洋光学 水下光学成像 变焦系统
基于光度法的高精度海水pH值测量系统 预览 被引量:1
12
作者 曹璐 王小红 +3 位作者 张云燕 王昭玉 马然 《分析化学》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期331-335,共5页
基于光度法的海水pH值自动测量系统测定速度快,精密度高,是海洋酸化和碳循环研究急需的测量装置。本研究以光度法和流动注射分析技术为基础,通过整合泵阀流路体系、LED光源、流通池和光谱仪,研发了海水pH值自动测量系统。本系统在分析... 基于光度法的海水pH值自动测量系统测定速度快,精密度高,是海洋酸化和碳循环研究急需的测量装置。本研究以光度法和流动注射分析技术为基础,通过整合泵阀流路体系、LED光源、流通池和光谱仪,研发了海水pH值自动测量系统。本系统在分析过程中不易产生气泡,利用指示剂在样品中的浓度变化校正指示剂的加入带来的测量偏差,操作简单方便,测量一个样品用时约为1.5 min,精密度为0.0013,准确度为0.0059,可在实验室或调查船中对所采集的海水快速地进行高精度pH值测量。 展开更多
关键词 光度法 海水 P H值 流动注射分析 间甲酚紫
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原位叶绿素a光纤荧光传感器研制 预览
13
作者 张天鹏 +4 位作者 马海宽 张丽 曹煊 吴宁 王小红 《山东科学》 CAS 2017年第6期1-5,共5页
运用荧光检测技术,设计了一款用于海水中叶绿素a含量检测的在线式光纤传感器。该传感器基于光纤传输与荧光分析法。通过对激发荧光信号的捕捉、传输以及解析达到在线快速检测叶绿素a的目的。实验结果表明,该传感器的响应值与叶绿素a... 运用荧光检测技术,设计了一款用于海水中叶绿素a含量检测的在线式光纤传感器。该传感器基于光纤传输与荧光分析法。通过对激发荧光信号的捕捉、传输以及解析达到在线快速检测叶绿素a的目的。实验结果表明,该传感器的响应值与叶绿素a的浓度具有良好的线性关系,检测性能稳定,且具有体积小、传输速度快等特点,初步具备了海水中叶绿素a含量的现场检测能力。 展开更多
关键词 荧光法 传感器 叶绿素A 海洋污染
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一种DOC在线分析仪光电信号处理方法 预览 被引量:1
14
作者 马然 王茜 +2 位作者 王小红 张天鹏 《海洋技术学报》 2016年第6期44-49,共6页
目前在海洋生态环境监测领域,国内尚无快速、稳定、在线的溶解性有机碳(Doc)自动化测量方法。为此。提出了一种专门针对海水DOC在线分析的光电信号处理方法。首先,确保氧化发光产生的微弱光信号能够通过光电倍增管探测到.之后信号... 目前在海洋生态环境监测领域,国内尚无快速、稳定、在线的溶解性有机碳(Doc)自动化测量方法。为此。提出了一种专门针对海水DOC在线分析的光电信号处理方法。首先,确保氧化发光产生的微弱光信号能够通过光电倍增管探测到.之后信号经过锁相放大、带通滤波等电路模块进行前期处理.并且在CPU中采用复合数字滤波算法进一步平滑降噪处理,最终该方法解决了DOC在线分析方法中微弱光电信号处理的难题。长期的海试比对试验数据表明:该方法的测量数据的平行度能够达到实验室方法的测量数据的85%.证明其具备在线分析的能力.而且该方法测量速度更快.因此具有很好的实用性。 展开更多
关键词 溶解性有机碳 化学发光 光电倍增管 锁相放大 复合数字滤波算法
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中底层海水石油类样品原位采水器设计 预览
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作者 侯广利 吴丙伟 +3 位作者 贺江 王鑫平 刘岩 《海洋技术学报》 2015年第5期53-57,共5页
设计了一种用于采集中底层水样的海水石油类样品原位采水器。适用于分析水样中油类、生物类等指标。其主要特点是可以采集所需深度的水样,保持所采集水样的原位特征。与常见的采水器相比,该采水器采用"闭-开-闭"的采样瓶启闭模式,即... 设计了一种用于采集中底层水样的海水石油类样品原位采水器。适用于分析水样中油类、生物类等指标。其主要特点是可以采集所需深度的水样,保持所采集水样的原位特征。与常见的采水器相比,该采水器采用"闭-开-闭"的采样瓶启闭模式,即把经过清洗处理的采样瓶装到采水器上,瓶口保持密封状态,下放到设定深度后,发出指令打开采样瓶瓶口,开始采水,采样瓶装满水样后,关闭采样瓶瓶口。闭-开-闭模式,保证了样品瓶采样前后始终处于密封状态,避免在采水器下放和提升过程中,采样瓶和采集的水样可能受到其他深度水体的污染和干扰。 展开更多
关键词 采水器 石油类水样 原位水样
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原位海水叶绿素a含量检测系统的设计 预览 被引量:2
16
作者 吴宁 曹煊 +5 位作者 马然 吴丙伟 张颖颖 张述伟 张颖 《自动化仪表》 CAS 2015年第6期69-71,75共4页
为了检测LED激发海水浮游植物体内的叶绿素a所发出的痕量荧光信号,实现海水叶绿素a含量检测,预防赤潮等灾害,设计了基于STM32单片机和FPGA的数字锁相放大器。FPGA实现系统正交矢量数字锁相放大和LED光源调制驱动信号DDS的产生;STM32单... 为了检测LED激发海水浮游植物体内的叶绿素a所发出的痕量荧光信号,实现海水叶绿素a含量检测,预防赤潮等灾害,设计了基于STM32单片机和FPGA的数字锁相放大器。FPGA实现系统正交矢量数字锁相放大和LED光源调制驱动信号DDS的产生;STM32单片机主要完成数据处理、温度补偿以及通信接口等功能。试验证明,该方案不仅能在自然环境下完成海水叶绿素a的实时检测,且具有较高的测量精度。基于该方案的原位海水叶绿素a传感器,具有结构简单便携、精度高、稳定性高和抗干扰能力强等特点,具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 叶绿素A 荧光信号 LED 传感器 数字锁相放大器 实时检测
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海水总有机碳现场分析仪微光信号处理系统 预览 被引量:1
17
作者 马然 刘岩 《计算机工程》 CAS CSCD 2013年第11期303-306,311共5页
针对传统的实验室总有机碳(TOC)分析方法操作复杂、维护不便的问题,提出一种应用于海水TOC现场分析仪的微光信号处理系统。该系统采用光电倍增管检测化学发光反应产生的微弱信号,经微光信号处理电路结合相应复合滤波算法对信号进一... 针对传统的实验室总有机碳(TOC)分析方法操作复杂、维护不便的问题,提出一种应用于海水TOC现场分析仪的微光信号处理系统。该系统采用光电倍增管检测化学发光反应产生的微弱信号,经微光信号处理电路结合相应复合滤波算法对信号进一步处理,以提高信噪比。测试结果证明,该系统相比传统实验室分析方法,具有高速稳定、无污染的优点。 展开更多
关键词 总有机碳现场分析仪 光电倍增管 化学发光 带通滤波器 信噪比 可编程放大器
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基于荧光法检测海水中油含量的传感器研制 预览 被引量:1
18
作者 曹煊 +1 位作者 汤永佐 赵彬 《山东科学》 CAS 2012年第6期94-97,共4页
运用荧光检测技术,设计了一款用于海水中油含量检测的在线式传感器。实验表明该传感器性能稳定,检出限为3μg/L,通过分段标定后线性检测范围可扩展到1mg/L,初步具备了海水中油含量的现场测量能力。
关键词 荧光法 传感器 海洋污染
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用于水质监测浮标的水样自动采集控制系统设计 预览 被引量:4
19
作者 于炳亮 侯广利 +4 位作者 汤永佐 任国兴 孙继昌 马然 《山东科学》 CAS 2012年第5期53-57,共5页
设计了一种用于水质监测浮标上的水样自动采集控制系统,该系统安装在水质监测浮标内部,用于现场实时采集水样,供浮标内的水质检测仪器使用。系统由抽水部分、存储分配部分、废液收集部分和控制单元等组成,具有水样定时采集、过滤、... 设计了一种用于水质监测浮标上的水样自动采集控制系统,该系统安装在水质监测浮标内部,用于现场实时采集水样,供浮标内的水质检测仪器使用。系统由抽水部分、存储分配部分、废液收集部分和控制单元等组成,具有水样定时采集、过滤、水样分配、废液收集、废液排出、管路冲洗等功能。根据各组成部分的性能指标、控制逻辑和结构方式,选择了适合海洋环境的元器件和材料。系统在海洋生态监测浮标上的运行使用证明工作可靠,能满足使用要求,且可以推广到需要自动采集水样的其他工作中使用。 展开更多
关键词 水质监测 浮标 水样采集
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一种适合焊接专机的激光焊缝跟踪应用 预览 被引量:2
20
作者 《机电工程》 CAS 2010年第9期 23-26,共4页
为确保焊接过程中焊枪始终沿焊缝运动,提升焊接质量,采用基于主动视觉传感技术的新一代激光视觉传感器实时采集焊缝轮廓的图像,由传感器控制柜按在PC界面上选定的算法进行图像处理与特征识别,提取焊缝跟踪点的位置坐标,并根据标定的参... 为确保焊接过程中焊枪始终沿焊缝运动,提升焊接质量,采用基于主动视觉传感技术的新一代激光视觉传感器实时采集焊缝轮廓的图像,由传感器控制柜按在PC界面上选定的算法进行图像处理与特征识别,提取焊缝跟踪点的位置坐标,并根据标定的参考位置和预设的比例关系转化为模拟电压量输出,进而驱动十字滑台上的伺服电机带动焊枪做出相应的纠偏动作。可编程逻辑控制器(PLC)被用来实现焊枪初始定位、滑台的手动控制与自动跟踪模式切换、安全互锁等功能。最终建立了一套适用于焊接专机的焊缝自动跟踪应用系统。实验结果表明,该系统安全实用,具备了良好的实时跟踪能力。 展开更多
关键词 焊缝跟踪 激光视觉 焊接 可编程逻辑控制器
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