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发布机构: 宁国市科技局 主题分类: 科技、教育
名称: 2021高校院所科技成果汇编(十四)-装备制造行业 文号:
生成日期: 2021-12-28 发布日期: 2021-12-28
2021高校院所科技成果汇编(十四)-装备制造行业
发布时间:2021-12-28 16:31 来源:宁国市科技局 浏览次数: 字体:[]

为深入实施创新驱动发展战略,加强校企产学研合作,进一步推进科技成果转化应用,科技局持续开展高校院所科技成果发布工作,意向企业请积极联系科技局科技合作科。

联系人: 汪瑶 4113728

2021高校院所科技成果汇编——装备制造行业
序号 成果名称 简介 所属单位
1 电场传感器及智能口罩应用技术 本项目的产品是一款新型智能柔性电磁场传感器,其基于超薄石墨烯气凝胶纳米材料(P-rGOA)。相比于传统的电磁场传感器,该传感器不仅具有柔性及弹性,还具有较高的电化学性能、抗振动性能和自愈性能,及高稳定性。其现已应用于一种智能口罩。组成的检测装置具有体积小、成本低、便于批量制造等系列优点。我们的产品可广泛应用于多个应用场景,例如柔性穿戴、智能辅助穿戴、环境监测与生态修复等领域。 安徽大学
2 支持隐私保护的手机智能门禁解锁技术 一种通过智能手机控制的门禁系统,并且门禁终端使用无线传感网的技术,使得终端自行成为一个网络,且无需重新布线,可以做到随时部署随时使用,只需要定期更换门禁系统的电池,极大的降低了更换系统的代价。系统提供后台管理系统,并且具有单次授权功能,为一些特定需求的环境提供了一个良好支持。此外本系统已用户手机中存储的个人图片作为解密的密钥,实现了密钥的方便管理,人机交互效果较好以及增大了解密的复杂度,并且在所有通信进行了有效的加密处理大幅度提高了系统的安全性。
3 电机驱动系统及其故障诊断关键技术 电机驱动技术是当前众多工业生产和工业设备装置中的关键部件的关键技术,围绕电机选型(异步电机、同步电机、永磁同步电机、无刷直流电机、开关磁阻电机等),电机控制(含交直流电机的先进控制技术)、电机驱动系统的容错控制和故障诊断,本团队进行了深入了理论研究、技术攻关,并已经进行了实际的工程应用。可和涉及到相关领域的企业开展技术开发、技术咨询和项目深度合作等多种形式的灵活合作。
4 长纵深全场景视频单显技术 对于纵伸较长的狭长场景:机场、车站、道路、矿井巷道等,传统的单个摄像头独立监控依赖人工一个一个摄像头观察,不能够做到一眼就可以了解场景的全貌(在摄像头自由转动的情况下更是难以了解全貌),很难指出场景某个物体的准确位置以及和其它物体间的相互关系。另外,传统技术因为多个显示设备,通常为了清晰输出和监控都需要很大空间放置设备和多人事故地点等跟踪和查询。
本项目的平行拼接技术并非目前流行的利用一个摄像机或多次拍摄的图像拼接技术(这种传统的拼接技术不适合纵伸较长的场景),而是研究提出专门针对纵伸较长场景的一个拼接技术。该技术只须少量摄像头分散在场景中,就可以实现全场景的一次性宽视域监控视频输出,且可以输出不同角度的全场景,不存在传统监控的视频重叠问题和多个独立输出问题,也克服传统监控定位困难和无法及时了解全局的问题,达到无缝平滑和完整的全场景动态实时监控目的,是目前流行的图像拼接无法做到的。同时,由于只需一个显示终端,从而节省了空间需要以及人力资源配置,明显提高了工作效率
5 非标机械装备的设计与开发 可根据生产厂家的要求,设计和开发专用机床、夹具设计、物流输送系统、翻转机、试验台、厂房规划、KBK系统的设计和开发。
6 轴承表面视觉在线检测系统 浙大团队设计轴承表面视觉在线检测系统,被检轴承在机械运动工作平台上,在计算机的控制下,以一定的速度和节拍在传输带上运动,轴承在光源的照射下,其影像被投射到光学成像系统,CCD摄像头将其接收的光学影像转换成视频信号输出到图像采集卡, 图像采集卡再将视频信号转换成数字图像信息供计算机处理。计算机运用各种算法对图像数据进行预处理、轴承图像分割、定位以及计算等,最终判断所检轴承是否为合格品,为合格品者则计算并输出图像的相对转角,由机械执行机构(比如机械臂)根据此转角完成轴承生产的下一工序。 浙江大学
7 高效低噪风机设计与诊断技术
效率与振动是泵与风机等流体输送设备的主要技术指标,与此同时振动也直接影响着阀门作为流动控制部件的调节精度。现有通流部件设计更多从提高效率的角度出发的,对其振动指标缺乏足够的关注,尚未形成系统的低振动通过流部件设计方法。本技术在过流部件设计上突破现有模型库和设计理念,通过研究流体机械内部流动机理、液力过程及能量转换机理,利用CFD分析和三元流设计工具来开发高效、低振动过流部件模型。
轨道交通风机主要应用于隧道通风排烟系统、车站通风空调系统和车辆段通风空调系统。本项目成果基于对地铁站点的典型关键风机组群进行健康状态预测性维护。能够实时、远程监测和诊断典型故障类型,适用于关键风机组群,例如隧道通风排烟系统和车站通风空调系统的风机设备,包括区间隧道风机、车站排热风机、车站通风空调系统的大系统和小系统风机。本项目通过对上述轨道交通通风关键风机设备运行安全的监测和节能优化的研究,积累大量数据,并经过在试点车站的实践基础上,总结风机设备的安全导则,开发风机安全监测平台,建立风机设备的安全评价体系,最终进一步提升风机设备系统运行的安全性、可靠性和经济性,实现轨道交通安全、绿色运营。
8 机器视觉检测技术及应用 浙江大学光电科学开发了新一代SMT生产线,具有容错性、适应性、可移植性、具有联想能力的特点。基于机器视觉与深度学习的具有视觉检测、智能感知及精准定位等功能的智能工业机器人及装备能更好地实现人工智能技术在工业机器人的融合应用。
9 激光打磨技术 激光辐照金属构件引起材料表面快速熔化-流动-凝固等作用,通过精确调控等技术,实现了表面平滑和性能增强等目的,一站式将构件表面粗糙度降到Ra 0.1微米以下,效率超过500cm2/h,超过人工打磨效率和质量。
目前已和江淮福臻、合力叉车、华龙模具等制造企业建立合作关系,在汽车关键构件和中高端模具方面进行了应用验证。
北京航空航天大学合肥创新研究院
10 高档齿轮加工机床专用数控系统 面向智能制造的齿轮机床数控系统,填补国内具有自主知识产权齿轮机床数控系统的空白,解决国内“有没有”齿轮机床数控系统的问题,具有柔性电子齿轮箱控制功能,整体性能达到了国际先进水平,打破国外齿轮机床数控系统的垄断地位,利用柔性电子齿轮箱控制算法直接插补加工非圆齿轮,达到了国际领先水平。可配置滚齿机、插齿机、铣齿机、剃齿机、磨齿机等多种齿轮加工机床,加工圆柱齿轮、斜齿轮、鼓形齿、小锥度齿、螺旋锥齿轮和非圆齿轮等。其核心技术为多轴联动的柔性电子齿轮箱技术和高速高精度的电子螺旋导轨技术,相关专利已经授权。 合肥工业大学
11 机械产品数控化创新研发及应用示范 “机械产品数控化创新研发及应用示范”是国家科技支撑计划项目的重要成果,获得安徽省科技进步一等奖(2020年),在机械产品数控化方面突破了如下关键共性技术:多轴联动控制技术、机电耦合设计与控制技术、多轴柔性同步控制技术、高速高精度高响应控制技术、总线控制技术、故障智能诊断与可靠性技术。开发了若干机床专用数控系统和基于总线的包装机械专用控制系统,将先进的数控技术应用在农产品智能分选设备、金属成形装备和自动化包装机械等领域,提高其数控化、智能化水平,大大提升了产品国产数控化率和市场竞争力,促进产业技术提升和进步,提高了安徽省机械产品数控化智能化水平,取得突出的应用效果。
12 机械零部件性能与耐久性测试试验技术及装备 我校摩擦学测试团队研发的摩擦磨损测试设备主要有三大系列:端面摩擦磨损试验机、PV摩擦磨损试验机以及往复摩擦磨损试验机。应用先进的软件平台,编制专门的测控软件。对载荷、摩擦力、摩擦系数、温度等参数能够实时数据采集、实时显示;能够自动加载、自动停机、自动报警;数据存储、曲线显示与输出等。已在洛阳轴承研究所、福建龙溪轴承有限公司、宁波大学等单位应用。
13 电气火灾安全监测探测器 该产品是一款新型的电气火灾预警保护产品,其主要功能是对接入线路中的串联电弧、并联电弧、对地电弧和剩余电流进行实时有效的检测。 清华大学合肥公共安全研究院
14 自动跟踪定位射流灭火装置 采用视频图像识别、分析技术。对采集到的火焰图像特征进行分析、识别,采用通过核心算法排除干扰实现准确定位火源。内置信号采集装置,实现水流指示定点灭火。采用红外和图像复合探测,具有360度全方位火灾探测功能,探测灵敏度可调。
15 管道泄漏球形检测装置 管道泄漏球形检测装置(以下简称管道检测球)是一种专门用来检测压力管道泄漏或气囊的球形检测设备。管道检测球能借助管内流体推力在管内运动,并顺利通过弯角、上下坡、管道结合等各种障碍,可适应不同管径大小或发生较大变化的管线,实现对管道泄漏或气囊检测的全范围覆盖。
管道检测球将为市政供水管道、地下输油管道的日常巡检和维护提供精准数据,从而极大降低城市供水管网和输油管道漏损率,降低由管道泄漏引起的安全事故发生率,为保障城市供水和油气输送的安全提供技术装备支持。
16 智能化恒功率健身车 智能化恒功率健身车作为一种精确的心肺功能检测与训练设备,可实现测试或训练过程中不受蹬踏速率影响的恒功率输出,是运动科学领域进行有氧能力测试及康复训练的重要设备之一。恒功率健身车是基于运动强度和运动心率的线性关系理论,内置科学有效的心肺功能测试及训练模型,以心肺功能测试结果作为评定依据,以数据分析平台为依托,构建集“心肺功能评估-个性化运动处方推送-心肺功能水平跟踪”于一体的心肺功能检测及训练系统。该技术处于成熟待产业化阶段,拥有2项授权发明专利“一种智能化健身车恒功率输出装置”、“一种智能化居家健身车恒功率输出控制系统及其控制方法”,该技术填补了国内技术空白,属于技术领先位置。 中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所
17 麦克纳姆轮智能搬运车 基于麦克纳姆轮的智能搬运车AGV能够实现平面内任意方向的移动,减小物流存储空间,广泛应用于加工制造业、军事工业、医疗康复、娱乐与服务等领域。是实现自动化搬运以及实现“工业4.0”智能物流不可缺少的关键部件。 移动机器人的关键技术,包括麦克纳姆轮、专用运动控制器、磁导航传感器、调度物流系统均为自主研发。
东南大学
18 复杂信息系统人机交互数字界面设计技术 该项技术首次综合信息编码、生态界面、认知摩擦、认知负荷和态势感知等关键理论和技术,构建了复杂系统信息流的功能结构模型,建立了复杂系统数字界面信息区块布局的空间与结构约束机制。项目成果已成功运用到海、陆、空、航天等信息化装备上,全面提升了信息化装备的人机交互水平。
19 基于RFID的单件生产监控实验系统 应用RFID设备(电子标签、读写器、数据通讯模块)采集并跟踪单件生产过程中每个产品的实时状态,包括所处的工序、所在的机器、所在的存储缓冲区等。
应用PLC将RFID设备采集到的单件生产过程实时状态通过车间局域网上传到上位机,并保存于车间生产数据库。
在上位机部署单件生产实时监控系统,一方面可以实时跟踪监视车间生产状态,另一方面可对单件生产过程进行实时调度,下达调度指令,并通过六自由度机械臂实现零件的搬运。
20 工业机器人与自动化研发应用 自主系统的环境感知控制、人机交互
移动机器人自主定位导航与环境建模(激光/视觉SLAM)
服务机器人技术
视觉引导的机器人抓取技术
面向电力作业场景的视觉感知
工业机器人与自动化的研发应用
焊接、水切割、喷涂、装配、重载机器人
工业机器人控制器技术
21 面向复杂曲面工件的智能化喷涂/喷砂作业编程技术 针对大型复杂曲面工件的喷砂/喷涂工艺算法研发和软件开发,采用去示教+在线编程方式,通过前端智能传感装置(主要是低成本激光或立体视觉系统)获取工件数模,然后后端采用自动编程方式优化生成最优的喷涂工作路径,以适合目前喷砂/喷涂工艺所面对的小批量、多品种、非标准产品的生产需要,提高机器人喷涂/喷砂系统的自动化、智能化编程水平。具体技术指标:
(1)研发实现了一种基于激光或立体视觉扫描的喷涂/喷砂工件快速建模方法,实现了对复杂喷涂/喷砂工件表面的在线感知和高精度建模(表面建模精度0.1mm以内),以引导自动编程;
(2)针对大面积、大曲率、多孔洞等复杂工件曲面,研究实现了一种表面分割分层处理的自动化喷涂/喷砂轨迹生成方法,无需进行人工示教,可根据喷枪模型和曲面数模自动生成表面优化作业轨迹,且涂层加工精度在正负10%以内,表面覆盖率在90%以上;
(3)研发了一套面向复杂喷涂/喷砂作业的多机器人在线智能编程系统软件,并进行了初步应用验证,且可对覆盖率、作业时间等喷涂性能进行实时评估,从而为产业化提供了工程基础。
22 UV 数码喷绘应用于漆器与漆艺家具制造的关键技术 创造性地应用了“喷墨打印技术”、“数码喷印技术”和“紫外光固化技 术”,并结合传统工艺,实现了 UV 数码喷印技术(UV+Ink-jet+DPT)的集成创 新,使得装饰图像能够通过设备直接被“打印”到漆器基材表面,实现了漆艺彩绘 从单纯传统人工制作向传统工艺和数字化相结合生产的转变,提高了漆器产品的 生产效率和产能,降低了劳动力成本,取得了明显的经济效益,促进了产业技术 进步和技术水平提升。产品达到 GB/T 19959-2005《地理标志产品 扬州漆器》国 家标准。将 UV 合成树脂油墨应用于漆器生产上,达到了传统漆器的装饰效果; 同时,利用 LED 紫外灯替代传统的工业化汞灯,并采用了喷头水冷系统,延长 设备使用寿命,节能减排效果显著。成果达到国内领先水平。 南京林业大学
23 滚动轴承故障智能诊断仪 本成果为一种在线滚动轴承早期缺陷状态监测与诊断装置。它结合智能传感技术、信息处理与大数据分析技术、数据挖掘与智能诊断技术,对轴承运行状态进行监测和在线处理,自动进行早期故障特征提取与故障预测诊断,避免重大事故的发生。该成果可用于高铁轮对轴承、高速运转传动机构、汽车变速箱、行星减速器、机器人关节驱动等机构的轴承在线故障诊断。 合肥工业大学
24 机电设备敏感频率振动减振隔振技术 本成果为一种机电设备敏感频率振动减振跟踪技术。通过特殊设计与匹配它可实现运行设备自身振动向支承基础的衰减、外部振动向精密设备支承基础的隔离。
可用于对振动环境有特殊要求的场合。
25 机电产品振动噪声质量控制工位成套设备 本成果为一种机电产品振动噪声质量控制工位成套设备。它可实现机电产品振动噪声在线质量评价与分级;可作为生产线上产品振动噪声质量控制工位的测量装备。通过特殊设计的动力驱动与测量设备,实现产品的装夹、驱动、噪声振动测量、质量分等、条码记录等。可作为产品噪声振动质量控制测量的关键工装。
装备的布置形式、驱动设计、测量总体方案,可结合生产线拍节定制设计。
26 一种高速脱水机 本成果为一种衣物高速脱水机。常见的脱水机最大脱水转速通常不高于1200转/分,其脱水率在某些场合不能满足使用要求。本成果设计开发一种脱水转速在2800转/分的高速脱水机,达到对衣物高速脱水、快速干燥目的。
27 齿轮故障智能诊断系统 本成果为一种对运转过程中的齿轮副齿面失效和非正常啮合状态进行故障诊断的装置。它结合传感器技术、大数据分析与现代信息处理技术、数据挖掘与智能诊断技术,对齿面啮合状态进行监测和分析,自动进行早期故障诊断,避免重大事故的发生。
该成可用于齿轮传动机构、汽车变速箱、行星减速器、机器人关节驱动机构等的在线故障诊断。
28 分布式四轮驱动电动汽车开发 本成果是以轮毂电机为研究对象的轮毂电机实验台和基于四轮轮毂电机的分布式驱动实验车平台。由实验室自主搭建的轮毂电机实验台使用最大转矩为175 ,额定功率为5kw轮毂电机,利用磁粉制动器施加负载,扭矩传感器采集转矩、转速,NI-DAQ进行信号的采集与发送,进行电机特性曲线的标定并用轮毂电机实验台代替仿真模型中的电机进行硬件在环实验。自主改装的四轮轮毂电机分布式驱动电动实验车平台利用NI-CRIO实现整车快速控制原型开发。所开发的分布式驱动实验车可实现电子差速控制以及直接横摆力矩控制,同时可进行电动车底盘系统动态协调集成控制与能量优化管理研究。
29 智能汽车纵横向运动辅助驾驶系统开发 本成果是基于车辆动力学及运动学理论,设计了智能车辆的横向(即转向)控制算法、及纵向(即速度)控制算法,研究了基于电动助力转向(EPS)的智能车辆主动转向控制,基于线控转向(SBW)的智能车辆主动转向控制,以及基于车-路分层协调控制的智能车辆主动驱动/制动控制。在满足车辆稳定、安全、可靠行驶要求的同时,开发了智能车辆的纵横向运动辅助驾驶控制系统,如车道偏离辅助系统、车道保持系统,换道辅助系统,自适应巡航控制系统等;并开发了集成这些辅助子系统的协调控制器,减少了传感器和执行器数目,消除了各子系统间的干涉,利用彼此间功能互补,进一步提高了智能汽车驾驶辅助系统的性能。
本项目涉及机械工程、车辆工程、计算机科学、信息处理等多个领域。
30 高性能通用齿轮机床数控系统 高性能通用齿轮机床数控系统是在嵌入式多CPU硬件平台(ARM+DSP+FPGA)的基础上开发的,具有高速高精度多轴插补控制算法、柔性电子齿轮箱、内置式软PLC、总线伺服控制、数字化通讯接口协议、以及基于工艺数据库的自动编程技术。目前在该系统平台的基础上通过功能裁剪及工艺匹配可形成的专用数控系统主要有:全功能滚(铣)齿数控系统,插齿数控系统,蜗杆砂轮磨齿数控系统,非圆齿轮剃齿数控系统等。部分系统已经实现与机床的配套应用。
31 高档智能化齿轮机床数控系统 高档智能化齿轮机床数控系统是在开放式多CPU硬件平台的基础上开发的,集成了高速高精度柔性电子齿轮箱、智能化工艺数据库、机床综合误差自动补偿、参数化自动编程、内置式软PLC、总线伺服控制、网络通讯接口协议等技术。目前在该系统平台的基础上通过功能扩展和裁剪及工艺匹配可形成螺旋锥齿轮铣齿磨齿、强力珩齿、强力刮齿等高档齿轮机床数控系统。
(1)螺旋锥齿轮铣齿磨齿技术
螺旋锥齿轮是直升机、汽车等工程机械传动中的关键部件, 其精度是影响齿轮传动平稳性、可靠性及寿命的重要因素,但国外对其核心技术封锁及我国在该领域研究成果缺乏。本成果根据高精复杂齿轮的铣齿磨齿工艺,基于螺旋锥齿轮局部共轭原理和曲率修正模型,研究一种精确的矢量离散螺旋锥齿面径矢和法矢计算方法,开发大轮展成法、小轮刀倾法的六轴五联动磨齿计算软件包;分析螺旋锥齿轮修正加工时五轴联动关系,通过齐次坐标变换原理,计算各轴系间变换矩阵关系,进而对砂轮刀具相对于齿轮工件刀位轨迹优化和数控展成刀轨高效、高精插补控制算法展开研究;运用多体系统理论建立数控磨齿机床误差模型,分析磨齿机各轴运动耦合关系及其对齿轮形位误差产生影响机理,进行齿轮磨削多轴加工运动解耦关系的研究,建立了五轴联动误差补偿数学模型,提出了磨齿机六轴五联动误差补偿算法和提高复杂齿形高精度磨齿精度方法。
(2)内齿珩轮强力珩齿技术
设计并开发内齿珩轮强力珩齿数控系统,搭建内齿珩轮强力珩齿数控系统实验平台,并对内齿珩轮强力珩齿加工自动编程等功能模块进行一系列的研究工作。基于空间曲面共轭啮合理论,建立内齿珩轮强力珩齿工艺工件齿面珩削纹路轨迹的三维可视化模型;提出一种基于内齿珩轮强力珩齿啮合磨削运动学的珩削工件齿面粗糙度建模方法;使用非接触式光谱共焦检测技术和X射线衍射技术,对内齿珩轮强力珩齿工件齿面形貌和残余应力等齿面质量进行一系列的机理性研究工作。
基于Box-behnken试验设计方法,设计了数控内齿珩轮强力珩齿加工试验,通过回归分析,建立内齿珩轮强力珩齿工件齿轮齿面轮廓误差宏观质量数学模型,并结合粒子群优化算法、遗传算法、免疫克隆选择算法,以达到最佳的齿轮精度为目的,对内齿珩轮强力珩齿工艺参数进行优化研究。
32 高性能通用多轴联动数控系统 高性能通用多轴联动数控系统具有开放的软硬件架构,基本控制5轴,可扩展至8轴;全闭环控制,系统分辨率0.0001mm,定位精度0.001mm;支持S曲线加减速,直线、圆弧、三次样条插补,前瞻控制;速度前馈,加速度前馈,摩擦前馈,支持用户定义伺服算法;实时多任务系统,支持高级语言、G代码和代码扩展;具备主从跟随/电子齿轮;与硬件PLC一样控制I/O,脱机运行时,作为支持平台。目前在该系统平台的基础上通过功能裁剪及工艺匹配可配套五轴加工中心、3D打印机、机器人等。
(1)五轴加工中心控制系统
3C(手机、iPAD、智能控制终端等)产品市场空间巨大,面向3C产品等小微复杂、难加工材料零件制造要求越来越高,开发小型高速五轴雕铣加工中心具有市场需求大、要求高等特点。通过自主研发、合作研发和引进消化先进技术等创新手段,以模仿创新、自主创新、集成再创新等创新模式,开发了实用型五轴加工中心。
该实用型五轴加工中心主要面向复杂、工序多、需用多种类型普通机床和繁多刀具、工装,经过多次装夹和调整才能完成加工的零件成型,如箱体类零件、多面体零件、异型加工、镂空加工、斜孔斜切加工以及盘、套、板类零件等,一次装夹完成加工,提高加工效率和零件精度。
(2)3D打印机控制系统
3D打印机控制系统,不仅可实现3D打印机的基本数控功能,还可根据打印材料的挤出特性做路径的自适应调整。针对软材料3D打印过程中粘性液体挤出与平台运动轨迹的不匹配问题,研究了3D打印过程中材料的挤出特性,构建了基于粘性液体打印路径均匀化的多轴联动协调运动自适应前瞻控制模型,采用图像反馈的方式实现3D打印路径智能识别与闭环控制,从而提高打印路径的均匀度。该成果将有助于解决3D打印领域路径不均匀的共性问题,也可应用于其他材料的3D打印过程中。
(2)工业机器人
针对工业应用中常用多轴多关节工业机器人运动控制需求,研究了工业机器人运动学及动力学特性规律,开发高性能、多CPU计算机硬件平台和全数字高性能运动控制硬件平台;以开放式软件平台、数字化通讯接口协议的模块化软件结构,实现可灵活组网的开放式多轴联动高端机器人控制系统。硬件平台采用“IPC+I/O卡+运动控制卡”的形式,充分利用计算机资源,运动控制卡只需要从微机接收控制命令,然后完成相关控制,如发脉冲和方向信号、检测限位和原点等信号。它更适用于自控开发,且为机器人控制系统软件模块化提供了很好的硬件基础。
针对具有不确定性的工业机器人高速高精度轨迹跟踪控制问题,在实现工业机器人系统一致有界性和一致最终有界性的基础上,考虑机器人系统的关节柔性,把整个系统看作为一个欠驱动的机械系统。为进一步提高系统的鲁棒性。首先将鲁棒控制与自适应控制相结合,利用Backstepping方法研究设计了具有强鲁棒性的自适应控制器;其次,利用模糊动态系统描述方法,提出了一种基于模糊集的参数优化方法。
33 高性能剪板机折弯机数控系统 针对安徽省具有区域特色和优势的金属成形装备(剪板机、折弯机),开展数控化智能化关键技术研究,研发了具有自主知识产权的开放式专用剪板、折弯机数控系统,替代进口,并应用在配套该数控系统的数控剪板机和数控折弯机新产品。通过对数控剪板机、折弯机的工艺研究及优化,开发出可适应现代复杂精密剪切、折弯工艺要求的专用数控系统,解决了数控化过程中的关键技术问题,并通过博望高新区的产业集群示范效应,带动整个行业产品性能和品质的提升。
成果内容包括:
1)研究了适应不同工艺需求的剪板机、折弯机嵌入式数控系统硬件平台、软件架构,设计开发出数控系统各功能模块,研发具有自主知识产权的剪切、折弯数控系统,能够替代进口;
2)提升剪折机床压力的多轴同步控制技术;
3)折弯机折弯参数的智能化计算与折弯补偿技术;
4)可扩展金属成型装备的柔性化功能。
为解决成形装备数控系统国产化、新产品开发和应用问题,根据成形装备的运动控制需求,开发了剪板机和折弯机国产数控系统。并配套在数控剪切、折弯机床上,完成金属成形装备新产品的研发与应用。
功能可裁剪的剪板机、折弯机专用数控系统“HFUT-CIMS折弯机数控系统”和“HFUT-CIMS剪板机数控系统控制”已经通过了产品检测。数控系统能够提供良好的人机交互界面,具有参数化图形编程功能、数据编程功能、多轴同步驱动功能和折弯半径智能化计算与补偿等功能。成本约为国外同类产品的40%。该剪板、折弯机专用数控系统和企业的新产品配套调试加工,完全达到产品技术要求,见企业配套调试情况说明,产业化后完全可以替代进口。原有剪板机床主运动速率为20次/分钟,现提升到25次/分钟,单机效率提升了25%,能耗减少12.5%,位置精度提升30%。
34 五轴义齿加工系统 五轴义齿加工系统是先进制造技术与口腔医学交叉结合。包括口腔牙齿原始信息采集、数据库建立和数据处理、模型建立和重构、数控加工技术及设备等。五轴义齿加工系统属于口腔医学领域专用型数控加工设备,具有加工效率高、精度高、体积小、操作便捷、绿色环保等特点。合理的结构设计是保证义齿加工质量的基础。具有如下图所示功能:
义齿加工系统
该系统集成了计算机辅助设计(CAD),计算机辅助制造(CAM),计算机数字控制(CNC),精密伺服驱动,高速研磨和材料科学等先进科学于一体。同时采用了双重解决方案来实现义齿的加工,方案一由数字化口腔三维CBCT获得牙齿三维面片模型(STL格式),经过义齿专用五轴CAD/CAM软件处理后生成氧化锆板材的加工G代码,将G代码通过CNC输出到自主研发的义齿五轴研磨机中对毛坯进行高速研磨加工;方案二是将得到的牙齿STL模型直接通过自主开发的切片软件生成适合3D打印的G代码文件,即可在3D打印机中完成牙齿实体的成型加工。
五轴义齿加工机床
五轴义齿加工机床(立式、卧式)如图2所示。针对义齿表面形貌复杂的特点,开发了五轴加工轨迹光顺插补模块,实现连续小线段曲线拟合和速度规划,提高加工效率和表面光洁度。对于义齿这类微小、薄壁类零件的加工,加工时工件极易损坏,现有的通用软件难以满足要求。研发了牙冠高速加工的专用软件,需要完成STL模型的拓扑关系重构、合理的规划走刀路径、避免导轨干涉等工作。针对牙齿修复体三角化模型,进行STL模型的拓扑关系重构;根据所采用毛坯材料和刀具,进行刀具路径规划,确定刀位文件的格式规范,并生成五轴加工的刀位文件。根据牙冠套的结构特点,采用双面加工方案。其关键在于围绕STL模型进行刀具路径规划,直到轨迹遍布整个零件内外表面,如图3所示。同时考虑刀轴与零件表面可能的干涉,并通过调整刀轴矢量避免干涉。根据生成的五轴加工刀位文件,结合机床的坐标轴机构(移动轴和转动轴),进行坐标转换,得到使用与机械结构的数控加工代码。尽量减少后置处理的代码量,同时考虑将旋转轴所致的非线性误差控制到最小,实现高精度加工。五轴加工必然引起非线性误差,需对非线性误差进行建模预测,在后置处理过程中采取转动量最小原则,提高实际走刀轨迹与理论路径之间的一致性,有效降低非线性误差,确保加工精度。
义齿模型的STL数据及路径生成
35 轻量化铝合金汽车零部件技术 通过成分设计、合金熔炼、成形加工及热处理等工艺措施研制性能优异的铝合金,满足汽车零部件轻量化的要求。
36 多自由度关节机器人机构设计、分析与优化 多自由度关节型工业机器人的机构设计及优化,涉及到工作空间设计与优化、运动轨迹规划、作业功率消耗、机构定位精度等,并且关系到驱动电机选型,因此是工业机器人产品研发中的重要工作内容之一。目前市场上的多自由度关节型工业机器人机构结构日趋复杂,其运动学/动力学分析存在较大难度,对机器人本体产品研发形成较大挑战。而当前市场环境下,国内自主研发生产的工业机器人难以形成批量,很多情况下是根据客户需要进行定制开发,因此需要能够根据客户需求及时研发满足客户特定需求的工业机器人产品,这对于多自由度关节型工业机器人机构设计、分析及优化提出了更高的要求。
本项目在多自由度关节型工业机器人工作空间分析评价及优化、运动学/动力学分析及优化、运动轨迹规划、机器人能耗评估及优化等方面进行了系统的研究,可以实现机器人本体结构的最优化设计,提升机器人运动学、动力学性能,避免驱动电机选型中的功率浪费现象,最大限度降低机器人能耗。
此外,本项目面向工业机器人的正向设计开发流程,研发了多自由度关节型工业机器人专用的机构设计、分析与优化系统软件平台,可以显著提升工业机器人产品研发效率,及时满足市场多样化需求,提高机器人生产企业的市场竞争力。
本项目已授权发明专利1项,软件著作权2项,并已在相关企业产业化应用。
37 基于DIC的全场高温变形应变测量技术与系统 高温合金、难熔金属、陶瓷、金属间化合物、金属基和陶瓷基复合材料等先进材料由于具有许多优良的性能,当前在航天航空和国防领域得到高度重视与广泛应用,其机械力学行为对保证航空航天运载工具的正常运行、结构强度和寿命安全至关重要,对先进复合新材料在高温下的力学行为研究是新材料领域发展中的关键前沿问题,研发高温复合材料的力学性能测试技术和系统具有重要的科学意义和实用价值。目前传统的力学性能测试方法基本是接触式测量方法,无法实现无损检测和高温环境测量,且为非全场测量方法,获得的都是单点数据,无法获取全场信息,因此有许多局限性,只能测量部分机械力学性能参数。为了解决上述难题,本团队在国家科技支撑计划和自然科学基金支持下,研发了基于数字散斑图像相关技术(DIC)的高温材料全场无损测量技术和系统。
该技术基于三维机器视觉成像和数字散斑相关原理,通过比较变形前后物体表面的两幅图像来获得物体表面位移与应变信息,具有非接触、高精度测量,图像分辨率高、能测出全场各点的精确位移和变形的特点,无论对各向同性或异性材料处于弹性、塑性、粘弹塑性范围均能适用。可测量关键机械结构与部件的三维轮廓、材料与结构的全场变形与应变场分布,高温环境下的材料力学性能参数,满足机械制造、智能制造、航空航天和国防领域先进材料力学性能测定与评价的需要。
关键技术指标:
(1)温度范围:常温~1800℃
(2)测量参数:全场变形、应变、弹性模量、泊松比、断裂特性等
(3)变形/位移分辨率:10μm(高温情况)
38 超大景深三维测量显微镜 鉴于光学显微镜景深有限,不能测量和三维实时显示高度差超过光学景深的复杂三维结构物体,如微机电器件(MEMS)、生物组织结构等。本成果基于利用光学变焦原理,通过移动显微物镜的焦点位置,拍摄由模糊到清晰再到模糊的二维图像序列,通过聚焦评价和图像处理合成技术,扩展显微镜的景深,得到超大景深的三维立体图像,实现超大景深三维彩色实时显示和大深宽比微纳结构三维形貌的测量,主要技术指标如下:
(1) 最大测量景深可达:23mm,
(2) 三维测量分辨率:100nm
(3) 物镜光学倍率可调:0.5x-100x
(4) 三维真彩色显示、三维数据建模与可视化
39 超光滑表面激光散射微缺陷检测 该成果基于偏振激光散射理论,通过高速激光线扫描技术结合自动对焦显微成像技术实现对超光滑光学表面(如玻璃、晶圆等)亚微米量级微观缺陷(如麻点、划痕、表面发雾和污渍等)的快速无损检测,尤其适用于大口径光学表面的微缺陷检测。该成果的缺陷检测灵敏度优于0.5 μm,检测效率大于480 mm2/s,可以实现被测表面缺陷的快速定位和自动显微成像,输出表面缺陷尺寸、数量和类型的统计信息,为超光滑表面元件的加工质量提供可靠的反馈,有助于提高元件的制作工艺。该技术目前已用于中科院上海光机所激光核聚变项目中。
40 单光谱CCD高温计 本科研成果主要是基于面阵CCD开发了一套高温场测量设备,测温范围为800~1200℃,测温误差≤±5℃。并对CCD单个像素响应的非均匀性以及光学系统的渐晕引起的温场测量畸变进行了有效校正。目前该成果已在IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement、Measurement Science and Technology等测量类国际核心期刊上发表SCI论文4篇。
41 非接触式光学三维扫描仪 三维测量技术在三维建模、3D打印、机械手导引、模具制造、逆向工程、文物数字化与修复等领域具有广阔的应用前景。
经过二十多年的研究,我们基于三维视觉光学测量原理和结构光投影技术,开发了一系列光学三维拍照和三维扫描测量技术及仪器,如下:
(1) 条纹结构光投影手持式三维扫描仪
(2) 二值格雷码投影真彩色三维扫描仪
(3) 多频相移光栅投影真彩色三维扫描仪
(4) 散斑投影双目视觉三维扫描仪
主要技术指标:
(1)扫描点间距可达0.01mm,
(2)扫描精度可达±0.005mm,
(3)三维真彩色数据
42 高反射表面(镜面)三维轮形貌量技术及仪器 高反射表面由于其独特的光学特性,被越来越多的应用在在各种产品中,用以提高产品的性能与品质,如汽车外壳的光滑表面、门窗玻璃、倒车镜、后视镜,手机曲面屏,平板玻璃、光学镜面等等,因此对此类高反射表面进行快速和高精度的三维形貌在线测量,是提高生产加工效率与产品品质的重要手段。
本成果基于光栅投影三维测量与立体视觉三维测量原理,开发了一种高反射表面三维形貌在线测量技术,可用于测量各种光反射表面的三维形貌、镜面曲率、表面缺陷、平板玻璃平面度等三维几何参数。
主要技术指标达到:
(1) 最大测量范围:5000×5000mm
(2) 最高测量精度:0.1μm ~ 10μm
(3) 测量时间:毫秒~秒级
43 高温视频引伸计 高温材料力学性能指标主要包括高温蠕变变形量、弹性模量、泊松比、断裂韧度等。目前高温条件下材料力学性能测试却存在不足,如传统接触式引伸计难以用在温度超过1000度以上的高温测试环境中。鉴于光学测试方法具有非接触、高效、精确、便捷等优点,本成果研究与开发了一种基于图像特征跟踪和图像相关原理高温材料力学性能测试技术和测量装置。主要技术指标如下:
(1) 测量力学参数:热膨胀系数、高温蠕变、泊松比、弹性模量、拉伸断裂等。
(2) 测量温度范围:常温到1500度
(3) 变形分辨率:由于1微米
44 激光散斑复合材料无损检测技术 激光散斑干涉无损检测系统对使用环境无苛刻要求,能对复合材料的微位移、应变、变形、缺陷等进行测量,且具有全场、非接触、高精度、高灵敏度和实时快速优点,能广泛应用于复合材料缺陷检测、应变变形检测等,如航空航天飞行器和飞机机身、机翼控制面、游艇壳体、风力发电叶片及雷达罩等复合材料构件的分层、脱粘、假粘、皱折、裂纹、撞击损伤等缺陷的外场无损检测。该类检测仪器目前为美、德等少数国家垄断,价格昂贵(百万元),技术封锁,二次开发困难。团队研发的检测技术具有自主知识产权,成果可广泛应用于航空、航天、轮机工程、先进制造、复合材料、汽车、新能源及电子等领域的测试中。
45 激光散斑无损检测技术及仪器 激光散斑无损检测技术与系统是以激光散斑作为被测物场变化信息的载体,利用干涉散斑场的相关条纹来检测被测物变化前后的相位变化,从而表征被测物体表面的位移场/变形和缺陷信息。该技术具有全场、非接触、高精度、高灵敏度和实时快速优点,能对复合材料的微位移、变形、应变、缺陷等进行测量,如航空航天飞行器和飞机机身、机翼控制面、游艇壳体、风力发电叶片及雷达罩等复合材料构件的分层、脱粘、假粘、皱折、裂纹、撞击损伤等缺陷的外场无损检测。该类检测仪器目前为美、德等少数国家垄断,价格昂贵(百万元),技术封锁,二次开发困难。
在国家重大科学仪器设备开发与应用专项的支持下,我们研发了具有自主知识产权的激光散斑无损检测技术与系统,与常规无损检测手段如射线、超声波、电磁和磁粉检测技术等相比,测量灵敏度高,达到激光波长级别;能进行全场检测,检测效率高;可实现实时处理,检测结果易于保存。成果可广泛应用于航空、航天、轮机工程、先进制造、复合材料、汽车、新能源及电子等领域的测试中。
关键技术指标:
1、被测材料种类:金属、碳纤维、蜂窝结构等各种复合材料;
2.测试加载环境:真空加载或热加载方式;
3.待测参数:表面变形与缺陷;
4.单次测量面积可达:1m×1m,测试灵敏度30nm。
46 用于机械手引导与定位的三维视觉传感器 视觉引导与定位是工业机器人应用领域中广泛存在的问题,如机械手的抓取、放置、打孔、攻丝、拧螺钉、涂胶、分拣等,为了完成这类操作,对被操作物体二维或三维定位信息的获取是必要的。
针对机械手三维引导与定位应用,我们开发了两个系列的高速三维视觉传感器:
(1) 线扫描视觉传感器
(2) 散斑投影视觉传感器
(3) 条纹投影视觉传感器
可以集成在机械手末端,实现快速的三维测量,对物体的空间位置进行定位,引导与控制机械手动作。主要技术指标如下:
(1) 数据带宽1Gbit/s
(2) 测量范围,深度方向:5-750mm,水平方向10-400mm,
(3) 测量分辨率:1μm-0.5mm
(4) 线性度可达:0.15%
47 6自由度精密测量系统 利用激光跟踪仪和高精度双轴倾角仪搭建6自由度精密测量系统,测角范围为±5°,测角精度为0.001°,位置精度为10μm+1ppm。6自由度精密测量系统可应用于大科学装置关键部件装配过程中位姿实时测量,如上海光源、EAST装置以及中国聚变实验对等。
48 便携关节式坐标测量机 便携关节式坐标测量机由3对关节串联而成,其具有灵活、便携、质量轻等优点,广泛应用于汽车制造、航空航天、造船、模具制造等过程中质量检测。依托于国家重大科学仪器设备开发专项《便携关节式坐标测量机开发与应用》项目,成功研制出测量范围为1.2m~3.6m,测量精度为0.03mm~0.12mm的便携关节式坐标测量机,并掌握整套生产工艺流程,建立了便携关节式坐标测量机完整精度保障体系。
49 伪八轴弧焊机器人 弧焊机器人是应用广泛的一种工业机器人,可以有效提高焊接质量。对于复杂工件,弧焊机器人一般配合变位机使用,即需要实现弧焊机器人和变位机的联动控制。但是国内很多厂家弧焊机器人与变位机无法联动,因而无法实现连续焊接,导致容易出现焊缝缺陷。
利用机器人路径方面的研究积累,实现了一种伪八轴弧焊机器人,即在不需八轴控制系统的条件下,通过分别控制机器人和变位机的运动轨迹及速度,实现了八轴弧焊机器人系统的焊接效果。
50 成形机床结构设计与精度控制一体化系统 本团队对大型数控折弯机、剪板机及各类专机进行了结构设计与精度分析,在总结已有的精度分析方法的基础上研究了新的精度控制方法,从机械结构、数控系统、液压系统等多方面控制了机床的精度,为机床的设计与制造提供了重要的理论依据。
51 单伺服驱动器 1kw以下,驱动轮毂伺服电机、永磁同步电机、直流无刷电机、直线电机、空心杯电机等。性价比高,伺服性能跟以色列Elmo驱动器相当,具有国际先进水平。研发实力强,能为客户提供驱动控制一体化定制开发产品。系统的从电机、电磁场、仿真、软硬件实现、三闭环伺服,较全面掌握伺服驱动技术,并且利用国际最先进的MBD(Model Based Design)的方法开发,扩展性能好,代码稳定可靠。
52 仿生手 仿生手,采用五个电机控制手指动作,通过cSPACE控制卡,5路PWM输出接口进行电机控制,五个手指可以独立运动,进行各种操作,同时可通过手机APP进行遥控。
53 高性能齿轮传动理论 针对现代工业装备对齿轮系统在小型化、轻量化、减振降噪以及高功重比方面的迫切需求,开展齿轮设计理论、有限元仿真、动力学/NVH分析、齿轮加工检测与试验等研究;一、提出了一种新型齿轮——微线段齿轮(专利号:ZL2004100656163.3),具有最小齿数少(可为3—4个齿)、尺寸小、传递效率高、弯曲强度和接触强度高的特点,目前已经形成一套从齿轮设计、理论分析到加工检测和试验研究的完整理论体系;二、以大重合度齿轮为对象,基于齿轮精度标准,利用先进偏差建模技术,结合齿轮系统非线性动力学理论,开展齿轮精度建模及其对系统动态性能影响研究,建立大重合度齿轮系统精度参数动态设计理论体系;三、充分利用塑料在减重、减振、降噪、自润滑等方面的优势,开展塑料-金属齿轮副传动理论研究,开发高性能塑料齿轮产品,为以塑代钢在传动领域产业化奠定理论基础;四、研究并掌握斜齿轮副+偏心质量块系统的振动机理,分析双质体惯性振动系统的共振特性,开发高性能直线振动系统。
54 工业机器人整机设计与制造 本团队完成了在充分了解工业机器人设计理论和方法的前提下,对工业机器人设计与制造关键技术进行了研究,完成了6kg及25kg六自由度工业机器人的机械结构设计和控制系统设计,制作了机器人实物,目前用于实验和研究。
55 微线段齿轮机器人关节减速器研发 针对目前机器人关节减速器高强度、高精度、高效率、高自动化的发展需求,团队设计了一种高强度的微线段齿轮机器人关节减速器,该关节减速器具有如下特点:1、关节该减速器结构紧凑,较小的体积下具有高承载能力;2、关节减速器质量相对同等负载的RV减速器小约50%;3关节减速器拥有较好的传动精度及扭转刚度。
56 矿山机械的现代设计方法 为保证矿产资源的有效开发和使用,保证资源开采的有效性和开采效率,因此,新型矿山机械扮演着越发重要的角色。
本团队在确保开采安全的前提下,采用科学的设计方法,力求设计出低成本、高质量的机械设备。在设计过程中合理运用了计算机辅助设计、绿色设计、人机工程设计等多种科学设计方法,完成了各种钻机及低噪钻机的设计。促进了矿山产业的低碳环保及矿山企业的可持续发展。
57 汽车主动防侧倾系统 主动稳定杆系统能在车辆产生侧倾趋势时给车辆快速施加反侧倾力矩,防止车辆侧倾,大大减小车身侧倾角和侧倾角速度,提高乘坐舒适性,增大独立悬架的轮胎法向力,改善车轮与路面的附着状况等。目前,团队已开发出一套液压马达式主动防侧倾系统,主要工作包括:主动稳定杆的机械结构设计、液压系统设计、主动防侧倾系统动力学模型建立、控制器设计及优化、试验测试。试验结果表明,在相同工况下,装有主动防侧倾系统的车身侧倾角比仅装有被动稳定杆的车身车身侧倾角显著减小。
58 双伺服驱动器 ACS206低压双交流伺服驱动器是伺服电机、直流无刷电机、轮毂伺服电机、永磁同步电机驱动器,采用STM32芯片作为主处理器,能实现以上电机的电流、速度、位置控制,控制接口灵活,可以选择支持模拟信号、485总线、CAN总线、RS232、PWM占空比等控制接口,伺服性能达到国外伺服驱动器的水平,体积形状可以定制。为用户提供一种高性价比、功能可以定制开发的伺服驱动、控制解决方案,广泛应用于移动机器人、云台、小型自动化、电动代步车等产品中。
59 协作机器人及其一体化关节模组 协作机器人由控制系统、驱动器和一体化关节模组产品组成,采用直驱伺服电机+谐波减速器的驱动方式。其设计精巧、结构简洁、速度较低、安全性高、安装方便、动作灵活, 可广泛应用于拾取和放置、设备看护、包装码垛、加工作业、质量检测等领域。
60 直升机电动尾部减速器 电机-尾部减速器一体化作为直升机由传统的发动机提供动力转型到由电能提供动力的一种关键技术方案,具有高转速、高可靠性以及高可控性等优点。目前,我国对于电动尾部减速器的研究处于起步阶段,相关研究正处于技术研发。本团队已分别开发出一款针对某些无人机的电动尾部减速器(直流无刷电机配一级减速器)和针对某些直升机的电动尾部减速器(轴向永磁同步电机配一级减速器),通过一体化结构设计,可实现系统的功重比大于2.5Kw/Kg。
61 智能体感式电动助力机械手 该设备采用了高精度伺服电机控制系统结合智能传感器,实现自动平衡工件重力的作用,操作人员只需用很小的力,就能实现工件的精准定位、安装和搬运。智能体感式电动助力机械手是一种人机合作的特种作业机器人,在继承了机器人的强承载能力、高精度等特点的同时,又发挥了人的视觉、触觉、感觉、灵活性等特长。
62 轴类功能表面冷搓成形仿真系统 轴类功能表面冷搓过程作为高速冷塑性成形技术,其参数难以通过实验获得且目前仍缺少对于冷搓成形整个过程的详细分析。
本团队研究了一种轴类功能表面冷搓成型仿真系统,通过仿真可获得冷搓成形过程的多项参数。该研究实现了冷搓过程中的参数可观性,为冷搓工艺及相关装备的研究及生产实践提供参考和借鉴。
63 组合夹具管理系统 本团队针对某企业夹具站内组合夹具的生产需求,运用模块化设计思想对组合夹具管理系统进行了研究和设计。以系统需求分析为切入点,引入了系统的体系结构以及功能架构,并对此进行了详细的说明。通过编码实现了组合夹具管理系统的功能,并通过黑盒测试方法对系统进行了测试,验证了系统功能的稳定性。
该组合夹具管理系统的研究全方位推广了组合夹具使用,降低了组合夹具的生产准备周期。
64 滚动轴承故障智能诊断仪 本成果为一种在线滚动轴承早期缺陷状态监测与诊断装置。它结合智能传感技术、信息处理与大数据分析技术、数据挖掘与智能诊断技术,对轴承运行状态进行监测和在线处理,自动进行早期故障特征提取与故障预测诊断,避免重大事故的发生。
该成可用于高铁轮对轴承、高速运转传动机构、汽车变速箱、行星减速器、机器人关节驱动等机构的轴承在线故障诊断。
65 制冷设备管路疲劳可靠性分析评估及其动力学优化设计 制冷设备管路系统在工作过程中受到来自压缩机等载荷激励的作用,特别是变频制冷设备,在工作过程中载荷激励复杂多变,管路系统的可靠性设计面临较大挑战,一次设计成功率较低,已经成为制冷设备产品研发中影响产品开发进度的技术瓶颈之一。为此,本项目在科技部863计划项目、广东省教育部产学研合作重大科技成果转化项目等支持下,围绕复杂工况下制冷设备压缩机-管路系统动力学建模分析技术、基于虚拟样机的可靠性分析评价及动力学优化设计等为主题开展技术攻关,取得了一系列技术突破。
本项目解决了复杂工况下压缩机载荷激励辨识、管路振动分析及可靠性评价、管路失效机制分析及其预防、动力学性能约束下的管路结构优化设计等行业共性技术难题,一次设计成功率提升至90%以上,在确保可靠性的前提下最大限度节约管路系统的材料成本,获得显著的经济效益和社会效益。
建立了《空调器配管设计与整改技术规范》、《空调器配管可靠性测试评价技术规范》等技术标准,开发了多个专用分析软件,获得安徽省科技进步二等奖、中国制冷学会科技进步二等奖等多项科技奖励,相关技术成果已在格力、美的、奥克斯、扬子、春兰等企业推广应用。
66 复杂作业工况下的车辆零部件可靠性评价及失效预防关键技术 车辆零部件可靠性分析及优化一直是车辆行业产品设计中的重点工作内容之一。但是由于国内车辆工况使用条件差异较大,车辆零部件的可靠性设计难以形成统一量化的载荷工况标准;此外,复杂作业工况下整车载荷相对容易获得,但是如何分解到零部件承受的载荷则存在较大困难。因此,传统的可靠性设计方法很难满足当前复杂作业工况下车辆零部件可靠性目标要求。
本项目提出了复杂作业工况下车辆整车——>系统——>总成——>零部件的载荷逐层分解技术,解决了考虑车速变化时的随机路面载荷谱输入计算分析方法等关键技术问题,提出了考虑热负荷的零部件热-结构耦合动力学分析方法,从而实现了复杂作业工况下车辆零部件可靠性的定量评价。
本项目成果可用于各种循环工况、强化路面等复杂工况作用下的车辆零部件的可靠性分析评估、失效机理分析及预防。
67 车辆传动系统传动效率影响因素分析及提升技术 由离合器、变速器、主减速器、差速器、传动轴等组成的传动系是车辆底盘的重要组成部分,其传动效率对于整车的动力性、燃油经济性等综合性能影响很大。本项目通过试验测试及动力学分析,系统分析了离合器摩擦特性相关的功率损失、变速器齿轮传动功率损失、轴承功率损失、搅油功率损失、油封轴套功率损失等,建立了传动系各环节的功率损失分析模型,对不同转矩、转速、润滑油、齿轮结构参数等因素对于传动系效率的影响机制进行了系统深入的分析。
本项目可以根据车辆实际情况采取不同的修改策略,以提升车辆传动效率。在上述工作基础上,进一步开发了专用的车辆传动系效率分析及优化系统软件平台,为车辆传动效率提升提供了一个科学高效的分析工具。
本项目的实施,可以明确车辆产品开发中影响传动效率的关键因素,并提供有效的技术提升策略,从而提升车辆的综合性能,增强产品的市场竞争力,相关成果已经在企业应用。
68 制冷设备异常振动噪音识别分析及预防技术 制冷设备的振动噪音是消费者最关注的技术指标之一,并且也是制冷设备差异化竞争的一个主要关注点。其中,像制冷设备常见的低频“嗡嗡”异响等异常振动噪音问题是较为严重的产品质量缺陷,由此带来的扰民问题日益突出,成为当前制冷设备行业需要解决的一个行业共性技术难题。
本项目基于现代声振测试分析手段,对制冷设备异常振动噪音的故障识别分析方法进行了系统的研究,形成了具有一定推广意义的异常振动噪音故障识别分析工作流程。并结合CAE分析对制冷设备异常振动噪音的关键影响因素进行了系统分析,明确了各类常见制冷设备异常振动噪音现象的发生机理,分别从压缩机、管路、钣金件、隔振系统、风机风道等结构优化的角度提出了制冷设备异常振动噪音的控制策略。该成果获得知识产权多项,并获安徽省科技进步三等奖。
本项目相关技术成果已经在多家行业骨干企业产品开发中得到应用,产品的异常振动噪音得到有效抑制,声品质显著改善,获得了良好的社会效益和经济效益。
69 车辆动力传动系NVH性能分析评价及优化关键技术 NVH是反映车辆综合性能的重要技术指标之一,同时也是影响消费者选购产品的一个重要因素,目前车辆NVH分析与控制已经成为当前国内车辆制造企业产品研发最重要的工作内容之一。动力传动系统NVH性能是影响整车振动噪声指标的重要因素之一,也是提升整车NVH性能的关键。
本项目通过实验测试与仿真分析相结合,在动力传动系扭振系统建模分析、动力总成输出特性评价及控制策略、双质量飞轮匹配设计及优化、离合器扭转减振器动特性参数设计依据及优化方法、传动系敲齿现象识别及其预防、传动轴动态响应特性分析及优化、动力吸振器设计方法等关键技术领域取得了突破,建立起了适应正向产品设计开发流程的动力传动系NVH性能分析及优化设计工作流程,为改善整车的NVH性能,化解投诉风险提供了有力的支持。
70 面向正向设计流程的车辆操纵性能分析评价及优化技术 车辆的操纵性能分析评价是当前车辆产品正向设计研发中的一项重要工作,车辆操纵性能影响因素多,如人们一直较为关注的悬架、转向、轮胎等总成结构动力学特性等都有重要影响,特别是多连杆悬架的应用对其操纵稳定性分析具有较大挑战性。此外,在考虑到冲击载荷作用下的大变形时,衬套动特性、结构件的柔性等因素的影响也不容忽视。
本项目对轮胎动力学模型参数辨识、车辆悬架系统的弹性运动学建模分析、整车操纵稳定性分析评价等进行了系统的技术攻关,实现了考虑构件弹性的悬架弹性运动学分析评价、刚柔耦合的整车操纵系统动力学分析、基于整车操纵稳定性评价的悬架系统结构参数匹配设计可行域分析、悬架系统衬套等参数匹配设计方法等,形成了《多连杆悬架系统匹配设计分析工作流程》等技术规范,掌握了面向正向设计开发流程的车辆操纵稳定性分析评价及优化设计关键技术。
本项目的实施有助于及时发现和消除车辆产品研发中可能出现的各种操纵稳定性问题隐患,取得多项知识产权,相关成果已经在多家企业产品研发中应用,获合肥市科学技术奖1项。
71 车辆转向轮摆振动力学机理及其干预策略 转向轮摆振是车辆较为常见的一种质量缺陷,对于车辆操纵稳定性、舒适性和行车安全等形成威胁。引发转向轮摆振的因素很多,准确识别转向轮摆振发生机理并采取有效措施是车辆制造企业力图掌握的关键技术。
本项目自2006年起,在国家自然科学基金、教育部新世纪优秀人才支持计划等项目支持下,对车辆转向轮摆振动力学机理及干预策略等进行了系统的研究,掌握了轮胎动力学特性参数辨识、悬架及转向系统动力学参数匹配、转向系机构参数、转向轮定位参数、转向系机构间隙等因素对车辆转向轮摆振响应的影响机制。
本项目可以实现对车辆转向轮摆振故障的机理分析,并从轮胎、转向系、悬架系统结构参数等角度提出了抑制车辆转向轮摆振的技术措施。基于相关工作自行开发了车辆转向轮摆振分析评价系统软件平台,为车辆转向轮摆振的分析评估及改进提供了有效的支持。
本项目申请发明专利2项,软件著作权3项。部分研究成果获得2010年度国家自然科学基金委机械学科“十佳”优秀结题项目奖。
72 变速器可靠性分析评估及加速寿命试验方法 变速器载荷工况条件恶劣且复杂多变,传统的可靠性设计手段不能准确地反映实际应用条件下的变速器可靠性设计。其疲劳可靠性分析评价有较大难度;同时,变速器作为最重要的底盘总成之一,常规可靠性验证手段下的验证周期通常会很长,无法满足企业对于产品研发进度的要求。因此,对于复杂工况下的变速器可靠性分析评价及加速寿命试验方法是当前变速器产品研发中重点关注的技术内容之一,对提升整车品质有重要意义。
通过本项目的实施,构建了面向手动变速器总成的可靠性技术指标分解体系,探讨了齿轮轴系、同步器等关键零部件失效发展规律及其疲劳寿命分析评价方法,考察了影响其疲劳寿命的关键因素。掌握了台架试验及试验场工况下的变速器齿轮轴系载荷测试、数据处理、统计分析以及疲劳强化系数核算等工作方法及一般流程,提出了基于台架试验工况的变速器齿轮轴系加速寿命载荷谱编制方法,可以实现基于台架试验工况的加速寿命试验,从而大大缩短变速器总成的疲劳可靠性验证周期,为变速器总成的可靠性设计提供了有力的支持。相关成果已经在江淮汽车等企业应用。
本项目申请发明专利1项,软件著作权1项。相关技术成果已经在江淮汽车等企业应用。
73 现场太阳能电池阵列特性测试仪 对于太阳能电池阵列,环境温度、日照强度、运行时间等因素会导致理论设计合理的光伏系统,在实际运行时发电量与设计要求误差较大,太阳能电池阵列特性曲线测试仪可以实现对现场光伏阵列进行特性测试,估算当前发电最大功率和预估各种条件下的发电特性,实现对光伏电站阵列的故障诊断和对光伏电站运行效益的评估。该仪器是光伏电站测试的必备工具之一。
74 无刷双馈电机驱动技术 无双双馈电机是由绕线式异步电机逐步演化而来,由于其没有滑环接触,其具有高可靠性,非常适合风力发电、电机调速工业节能等场合,大大减少维护工作量和节约电能。无刷双馈电机的数学模型较为复杂,驱动控制较为困难,近年来也是研究热点之一。目前,已经解决了关键技术问题,实现了电机的无位置矢量控制调速 、变速恒频发电等控制,可以实现各种场合用户的控制需要。
75 一种家具制造用雕刻设备 本项目公开了一种家具制造用雕刻设备,本项目在对家具进行雕刻时,雕刻头在进给方向上以间歇的方式向前进给雕刻,且相邻的停顿的间歇时间之间以均速的方式进给一定距离;该距离为雕刻头的径向最外侧的切削刀刃的旋转半径;且在N个连续的间歇周期内,至少有两个停顿的间歇时间内所述雕刻头对待雕刻家具板的雕刻压力和/或雕刻速率不同;其中,N为大于等于2的整数,可有效的防止连续进给而使得雕刻槽的槽壁出现板材毛疵而导致槽壁坑的问题,可以有效提高雕刻性能,而且可以在槽底生成一些微小的不平凸起,提高喷漆的附着力,保证后续的家具效果。 黄山学院
76 一种智能烹饪机器人及智能烹饪方法 本项目公开了一种智能烹饪机器人及智能烹饪方法,控制第一控制钮对调味盛装盒中各个对应调味品的添加量与添加时间进行控制;从控制板内置数据库里获取两个连续调味品的添加量数据,将两帧调味品的添加量数据按时间顺序分别标记为I1和I2;以I1和I2为最底层分别构造调味品的添加量数据金字塔和得到大位移光流估计结果,即对应调味品的添加量;通过第二控制钮选择烹饪方式,控制机器人进行烹饪运行。本项目结合了机器人与人类烹饪的各个智慧,既实现了人类在烹饪中的经验,又实现了烹饪的自动化过程。
77 一种用于智能烹饪机的颠炒运动装置 本项目公开了一种用于智能烹饪机的颠炒运动装置,包括方形框,方形框为内部中空的方管制成,方形框的左右两侧中间均固定安装横杆,两根横杆对称设置,方形框后侧设有竖向的安装板,安装板与方形框的后侧面平行,横杆的外端均套装矩形框,横杆侧面与对应的矩形框内圈接触配合,横杆能沿对应的矩形框内圈上下移动,矩形框的后侧与安装板前侧之间均通过横向的电动伸缩杆固定连接,方形框的左右两端底部均固定安装两根竖杆。本项目可以通过安装板固定安装在墙壁上,占空间小,酒店与普通家庭的厨房内均可安装使用,本项目结构简单,操作方便、耗能小,噪音低,容易保养,不易出现故障。燃气灶置于锅体下方,方形框通过四根横轴进行支撑。
78 一种智能烹饪装置的固体物料投料装置 本项目公开了一种智能烹饪装置的固体物料投料装置,包括安装板,安装板左端上部固定安装竖板,竖板右侧固定安装切菜板,竖板的上端上部设有横板,横板左端的前后两侧与竖板上端的前后两侧均通过第一电动伸缩杆固定连接,横板底部固定安装左右方向的第一滑轨,第一滑轨底部配合安装自带动力的第一滑块,第一滑块底部设有竖向的伸缩轴,伸缩轴的固定杆的上端与第一滑块底部固定连接。在烹饪的不同时间段内可以依次投入不同腔体内的需要投入的固体物料,实现固体物料按照正确顺序的自动投入工作,通过本项目可以实现固体物料的自动切割与自动投入烹饪装置,有利于智能化烹饪的发展。
79 一种模拟猛火爆炒烹饪方式的机械炒菜装置 本项目公开了一种模拟猛火爆炒烹饪方式的机械炒菜装置,包括盒体,盒体的一侧固定连接两个相互平行的连接板的一侧,连接板的另一侧分别固定连接同样的盒体的一侧,盒体的底面分别固定连接竖管的上端,竖管分别与对应的盒体内部相通,且竖管均与外界相通,盒体的顶面外侧分别开设透槽,透槽分别与对应的盒体内部相通,盒体的顶面分别开设通孔,通孔均位于两个透槽之间,通孔分别与对应的竖管的中心线共线,盒体的顶面分别通过固定装置固定安装转盘。通过本装置炒出的菜口味更加均匀,能够提高烹饪效率从而满足大规模饭店或食堂的大需求量要求,大幅度减少甚至杜绝劳动力成本投入,从而节约成本。
80 一种可均匀翻转且烹饪多样化的烹饪装置 本项目公开了一种可均匀翻转且烹饪多样化的烹饪装置,包括底座,底座为内部中空的圆形盒体结构,底座顶部中间固定安装竖管,竖管上端固定安装灶,竖管上靠近下端处套装套筒,套筒与竖管之间通过轴承活动连接,套筒外周固定安装四根均匀分布的横杆,相邻的两根横杆相互垂直,横杆的外端处均设有竖向的第一活塞管,第一活塞管下端侧部与对应的横杆外端固定连接,第一活塞管上端均固定安装盒体,盒体下端面中间开设第一通孔,第一通孔与对应的第一活塞管中心线同轴,第一活塞管上端内部配合安装第一活塞柱。本项目可以模拟烹饪时的翻炒动作,结构简单巧妙,锅的直径较大,可以有效的提高烹饪效率。

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