科创中国

通过分析电弧光谱分布和相机对熔池自身辐射的响应，确定最优成像波段，同时设计双波段成像方式，进一步提升成像动态范围与抗干扰能力。在获得到清晰的熔池图像后，研究基于仿生视觉的熔池形态特征提取和基于人工智能分析的熔焊质量分析，实现焊缝成形前宽度与成形质量（熔深、余高等）检测。

该成果亮点如下：①首次系统提出基于光谱分析和相机量子效率的熔池视觉成像方法；②首次提出双波段熔池成像方法；③基于仿生视觉的焊缝成形前宽度预测；④基于人工智能的无损焊接质量预测。该成果达到了以下技术标准：成像动态范围大于 120 dB，分辨率1920×1200，帧率大于 20 FPS，宽度检测误差小于 0.3 mm，熔深余高检测误差小于 0.1 mm。

熔池视觉成像与质量分析相机可以在多种应用场景中发挥作用，特别是焊接过程的监测和质量控制方面。以下是一些应用前景：

（1）焊接工业：在焊接工业中，该成果可以用于监测和控制焊接过程。它可以检测焊缝的宽度、深度、余高以及焊接区域的质量，以确保焊接质量符合要求。

（2）汽车制造：在汽车制造中，焊接是一个关键的工艺步骤，用于组装车辆的结构。该成果可以用于监测汽车焊接接缝的质量，并确保其强度和耐久性。

（3）管道和容器制造：在管道和容器制造业中，焊接是连接管道和容器部件的关键过程。该成果可以用于检测焊缝的质量，以确保管道和容器的完整性和密封性。

（4）金属加工：在金属加工和制造中，该成果可以用于监测和控制不同金属材料的焊接质量，以确保制造出高质量的零部件和结构。

总之，熔池视觉成像与质量分析相机在各种焊接和金属加工应用中可以提高生产过程的质量和效率，减少缺陷产品的产生，提高产品的可靠性。

赵壮，南京理工大学电子工程与光电技术学院副教授，CSIG视觉检测专委会会员，长期从事光电探测与信号处理研究，尤其在高灵敏编码光谱探测、流形降维与分类和熔焊增材过程多物理场在线监测进行了深入系统的研究。研制出多型光电成像探测装置，在军事上广泛应用于目标侦察、导弹引导、星载勘探；在民用上广泛应用于熔池监测、焊接引导、熔焊质量评估等领域，为我国军用目标探测和中国制造2025提供保障。近三年来，在高灵敏编码光谱探测、熔焊增材过程多物理场在线传感与质量监测等方面取得了多项研究成果，获得江苏省科学技术奖一等奖1项、国防技术发明奖二等奖1项、中国光学工程学会科技进步奖一等奖1项，中国图象图形学会高等教育教学成果奖一等奖1项；获批国家自然科学基金面上项目1项、青年基金1项、装发领域基金1项、江苏省博士后科研资助计划1项；以第一作者/通讯作者在国际期刊上发表了20余篇高水平研究论文、出版专著一本。

该成果获得第五届中国“互联网+”大学生创新创业大赛全国金奖，并基于此申请了多项专利。目前项目与江南造船、神华能源等多家国内龙头企业合作，并且投入了实际运用。该技术创造性地实现在焊接过程中进行检测并加以实时控制，护航诸多国之重器的铸造。目前为国内唯一、世界领先，为制造业带去颠覆性改变，在生产和科研中发挥了重要作用，创造了可观的经济效益。

这项成果对科学技术进步具有重大推动作用，有效提高我国科技水平核心竞争力。

拟与焊接工业、汽车制造、管道和容器制造、金属加工等领域的企业合作，通过合作开发、作价入股等方式，改进相关技术，推动“熔池视觉成像与质量分析相机”成果的落地转化，创造互利共赢新局面。