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大型水動力裝備在位機器人加工關鍵技術及其應用
重大裝備是制造強國戰略的重點，水輪機、艦船推進器等大型水動力裝備是重中之重。隨著對單機容量和能量轉換效率需求持續增長，大型水動力裝備重量尺寸大、加工空間受限、精度一致性要求高等特征的出現，給加工方式帶來了新的要求與挑戰。“數控加工”存在結構與位置形式固定、加工覆蓋區域有限、可達性低等問題；“人工加工”雖具備靈活性，但存在勞動強度大、工作環境惡劣、加工精度一致性差等問題。
機器人在位加工具有大行程、高柔性和快響應等優點，可有效解決現有大型水動力裝備“數控加工”和“人工加工”存在的受限空間復雜曲面加工區域小、柔性差、響應慢和精度一致性差等問題。但亟待突破受限空間加工軌跡規劃、多階模態加工過程控制、敏捷加工可重構裝備等關鍵難題，以實現大型水動力裝備在位高精高效敏捷加工。
本成果從受限空間高精加工軌跡規劃、多階模態高效加工過程控制、人機協同敏捷加工工藝裝備三個方面開展研究，提出了機器人“加工剛度-力致誤差”評價指標，發明了基于排斥勢場的軌跡規劃方法，研發了機器人加工多約束規劃、視覺跟蹤測量與誤差在線補償等軟硬件模塊，提出了“顫振穩定性-切觸面積”高效加工優化新方法，研發了加工余量、切削負載自適應調控系統，提出了“操作經驗知識遷移-知識驅動可制造性分析”工藝規劃新技術，發明了國際首臺（套）大型水動力裝備在位機器人加工可重構裝備，研發了大型水動力裝備機器人化全流程加工產線，實現多種水輪機轉輪和推進器葉片加工效率提升30%以上，水輪機局部加工精度最高可達±0.1mm。
圖1 機器人加工軟件
圖2 大型水輪機轉輪的機器人在位修復加工系統
圖3 大型艦船用螺旋槳機器人在位加工系統
華中科技大學
2023-04-19
條碼技術在飼料加工質量控制中的應用研究
成果簡介： 飼料添加劑微量組分計算機配料添加系統V1.0是一種實用軟硬件系統，主要用于飼料添加劑微量組分的配料、稱量和添加作業工序。它主要利用條碼技術和計算機過程控制技術實現飼料添加劑微量組分的正確配料，精確稱量和可靠添加。在具有微量組分正確配料，精確稱量和可靠添加的其他使用場合中也可以使用該技術。 該系統的應用軟件部分已取得國家版權局計算機軟件著作產權登記證書，登記號2010SRBJ3262。 技術指標：
中國農業大學
2021-04-14
一種多軸加工系統的刀具偏離量的建模方法
本發明公開了一種多軸加工系統的刀具偏離量的建模方法，包 括：建立一種新的未變形切屑厚度模型，采用向量法建立圓弧刀變姿 態銑削加工切削力預測模型；運用等效圓柱法建立機床傳動軸的柔度 模型，并應用力橢球方法和坐標系變換建立了加工系統的綜合柔度度 模型；最后通過變姿態加工過程的切削力模型和多軸加工系統末端柔 度模型，得到刀具偏離量模型。本發明公開的刀具偏離量的建模方法， 通過建立新的刀具切削刃的未變形切削厚度模型和多軸加工系統的綜 合柔度模型，得到更準確的加工過程中的刀具偏離量變化規律，從而 在多軸加工中
華中科技大學
2021-04-14
農業廢棄物資源(作物秸稈、加工廢料)綜合利用技
一、成果簡介 利用畜禽糞便和農作物秸稈栽培雙孢蘑菇等草腐型食用菌，利用木屑、枝杈和玉米芯栽培香菇等木腐型食用菌的循環經濟發展項目具有經濟效益高和不產生污染物等優勢，采收食用菌后的菌渣還可以作為有機肥料促進有機農業的發展。農戶栽培食用菌的投入產出比平均為1：2，即投入1000元錢的純利潤也達1000元。
中國農業大學
2021-04-14
基于工藝系統剛度特性的多軸數控加工刀具運動規劃方法
一種基于工藝系統剛度特性的多軸數控加工刀具運動規劃方法，通過雅克比矩陣法和有限元法建立多軸數控裝備工藝系統綜合剛度場模型，根據剛度場模型建立三維空間力橢球，在復雜曲面任一控制點以沿進刀方向對應的力橢球軸長作為剛度性能指標，根據所有控制點的剛度性能指標實現進刀方向優化，在任一控制點以與刀具姿態對應的力橢球最短軸軸長作為剛度性能指標，根據所有控制點的剛度性能指標實現刀具姿態優化。本發明彌補了現有多軸加工運動規劃僅考慮幾何約束條件的不足之處，可實現基于多軸數控裝備工藝系統綜合剛度特性和幾何約束條件的多軸加
華中科技大學
2021-04-14
大型風電葉片磨拋移動式加工機器人系統
本成果提出了一種新型的移動式磨拋加工機器人方案，實現了具有高轉動輸出特性的并聯機構構型創新設計與尺寸參數優化，建立了機器人整機高剛度高能效設計方法，開發了高能量密度關鍵驅動單元，搭建了開放式機器人控制系統并研制了移動式混聯磨拋機器人系統樣機，攻克了機器人精度保證難題并實現了末端執行器的準確定位。
項目研究了曲面自適應的主被動耦合柔性磨拋法蘭，建立材料去除模型以研究進給速度與接觸力同步耦合規劃方法、開發了面向大型風電葉片磨拋加工余量檢測的原位視覺測量系統，進行了面向大型風電葉片磨拋的原位視覺測量-余量補償-力控加工的自適應打磨與驗證，為大型風電葉片力控磨拋工藝系統設計提供了理論基礎和實現手段。
并且項目研制基于玻璃鋼葉片高光反射表面三維激光掃描測頭，構建了面向超大葉片的多移動機器人協作型激光三維測量系統，并完成了大型風電葉片測量軟件的開發，實現風電葉片高精度定位以及健壯、高效高精的多機器人協作測量與葉型分析。
【技術指標】
【市場前景】
目前機器人打磨技術在汽車零部件、五金衛浴、3C電子、工業零件、醫療器械、航空航天和軌道交通等行業已經有較為成熟的應用。但相對焊接、噴涂、搬運碼垛等機器人應用來說，打磨應用規模還比較小，隨著人口紅利的消失、產品成本降低和產品質量提高的要求，這一細分領域也蘊涵著巨大的發展潛力。近幾年，我國打磨機器人行業市場規模快速增長，從2012年的15.58億元增長到了2022年的96.1億元，年均復合增長率達到18%，未來隨著勞動力結構的改變及智能制造的發展仍有開拓增長空間。
華中科技大學
2023-07-19
一種加工點外局部加熱板料的漸進成形方法
（專利號：ZL 201410380111.X） 簡介：本發明公開一種加工點外局部加熱板料的漸進成形方法，屬于金屬塑性加工成型技術領域。本發明方法首先改進現有數控成形機床的夾具，擴大非加工區領域，并同時把非加工區領域劃分為壓緊區和加熱區；在數控成形機床中設置二套環狀加熱裝置，根據板料成形參數的要求，完成成形板料成形所需的NC代碼并輸入數控成形機床；然后根據漸進成形加工進度，按比例先后接通以及關閉加熱塊電源，對加工點外非加工區板料進行加熱，使
安徽工業大學
2021-01-12
基于幾何誤差補償和測距調整提高車床加工精度的方法
本發明公開了基于幾何誤差補償和測距調整提高車床加工精度 的方法。通過激光干涉儀對導軌運動過程進行測量，得出導軌在 Z 軸 的直線度和 X 軸的定位誤差;由激光位移傳感器測量刀具和被加工軸 的距離，再通過誤差辨識算法來計算真實的平行度誤差;通過誤差補 償和調整的方法減小各誤差項。本方法由誤差辨識算法來計算刀具相 對工件軸的平行度誤差，通過激光位移傳感器和激光干涉儀測得的各 項誤差，并進行誤差補償和調整的方法來提高精度，具有精度高，加工效率高等優點。
華中科技大學
2021-04-14
糧食收儲加工過程中真菌毒素在線消減技術及裝備
本成果以最易受真菌毒素侵襲的大宗糧食品種為原料，以糧食在收儲加工等過程為時機，研發以在線方式消減真菌毒素的系統技術體系和工業應用的成套工程裝備，實現糧食資源利用最大化，服務于國家糧食安全。
成果的技術指標、創新性與先進性
真菌毒素污染糧食刷光結果表明，超標 3 倍以內的試驗原料的真菌毒素消減了 70%~80%；超標 3~5 倍以內的試驗原料的真菌毒素消減了 80%以上。臭氧脫毒結果表明，120 min 內超標 3 倍以內的試驗原料的真菌毒素消減了75%以上。
江南大學
2021-04-13
未知自由曲面復雜零件再設計與直接加工技術
項目簡介
針對制約我國機械裝備行業發展與提升的復雜關鍵零部件再設計與快速加工等技術瓶頸，以影響整機性能的機械裝備凸輪、汽輪機葉片、螺桿壓縮機轉子、增壓器葉輪等為研究對象，著力構建未知自由曲面復雜零件再設計技術與數據點云直接加工技術的集成創新，使再設計效率和直接加工精度得到極大提高，技術水平和產業化成果達到國內同類研究和應用的領先水平。
技術指標
(1)未知自由曲面復雜零件的高精高效數字化技術。研究了基于蟻群算法和遺傳算法的多特征測量路徑規劃技術、曲率連續自適應測量技術、BP 人工神經網絡重定位技術、Delaunay 半徑補償技術等，開發了“復雜未知自由曲面三維智能測量系統”，為高精高效數字化奠定了基礎。
(2)基于多分辨分析的曲線曲面控制頂點光順技術。針對傳統光順算法計算效率極低，細節難于保留等問題，研究了二進小波多分辨快速光順技術和有理數尺度小波的任意分辨率光順技術，首創了“曲線曲面多分辨分析光順系統”，兼顧了光順的整體性和局部性。
(3)復雜零件的三維再設計質量控制技術。針對多分辨光順尺度無法確定，光順效果評判手段有限等難題，研究了基于線性假設和逆問題的多分辨光順精度控制技術、基于極限反射法的曲面品質分析技術，開發了“極限反射法曲面品質分析系統”，實現了光順尺度的快速反算，消除了視點和光源對評判結果的影響。
(4)雙映射法數據點云直接加工技術。針對 CAD 建模及傳統數控加工所引起的累計誤差，研究了雙映射散亂點云結構拓撲技術、數據點云全干涉檢查技術、無干涉刀具加工路徑規劃技術，開發了“數據點云直接刀具規劃與加工系統”，實現了數據點云的直接加工，填補了國內在該領域的空白。
效益分析
項目研究成果使系統的測量精度提高了 1 個數量級，測量效率提高了3倍以上，再設計周期縮短了 30%，在機床允許條件下，未知原型零件的直接加工精度可達μm 級。項目成果在無錫透平葉片有限公司、無錫壓縮機股份有限公司和無錫沃凱精密機械制造有限公司等得到成功應用，研究成果獲發明專利 7 項，軟件著作權 7 項，發表論文 64 篇，SCI 收錄 9 篇。
應用情況
本成果有助于提升企業研發實力與效率，降低研發成本，提升企業技術水平和核心競爭力。首創的數據點云直接加工技術，縮短了企業的工藝流程，提升了產品的加工效率與制造精度，降低了廢品率，對企業的節能減排和綠色制造同樣有顯著作用。項目在機械裝備行業有極好的推廣應用價值和社會效益。
江南大學
2021-04-11