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本項目采用五電弧協同增材制造，提高成形構件的堆積效率；利用激光約束電弧，提高成形金屬構件的表面精度，減小加工余量；構筑出融合五電弧協同增材制造、激光穩定電弧、高速攝像監測、構件成形尺寸三維測量、工藝數字化監控等功能的多電弧協同增材制造裝備。 1、 形成復雜空間曲面構件分區原則、切片方法與路徑規劃策略，建立五電弧協同增材制造高性能大型金屬構件工藝方法、模型與窗口； 2、 研制出多電弧協同增材制造工藝規劃與系統總控軟件； 3、 開發了專用于高性能大型金屬構件多電弧協同增材制造的專用金屬絲材。 實現大型艦船艉軸架、運載火箭過渡端框架與高層建筑多向鋼節點的高質量、高效率、低成本增材制造，并進行組織與性能預測。 圖1 多電弧協同增材制造設備圖 圖2 多電弧協同增材制造典型產品 【技術優勢】 項目成果有效解決了高性能大型金屬構件采用電弧增材整體制造時，面臨的堆積效率較低，制造大型金屬構件周期長；成形金屬構件表面精度低，加工量較大；成形金屬構件的晶粒粗大，各相異性明顯的難題，將目前大型金屬構件電弧增材制造的效率提高到了新高度。 【技術指標】 五束電弧協同增材制造裝備： 1）裝備包括 CMT電源5臺、六軸機器人系統3臺、激光系統、工藝數字化系統、三維測量系統、高速攝像系統與缺陷除去系統； 2）三維測量系統的測量范圍在300mm以內，可測量金屬構件壁厚最大尺寸不低于250mm，測量誤差在±1.0mm以內； 3）可成形高度大于2m、長度大于5m、寬度大于3.5m的金屬構件，變形控制在0.2mm/100mm以內； 4）堆積效率≥1800cm3/h，連續工作時間不低于360小時； 五束電弧協同增材制造工藝總體軟件： 1）具有模型解析重構、子模型選擇、分區切片與9軸工藝路徑規劃、曲面切片、G代碼及機器人離線編程代碼生成、多電弧協同增材制造系統控制功能與工藝數據庫； 2）可實現金屬構件組織、性能預測及成形質量主動控制，并顯示構件材料 CCT圖； 3）模型解析、拓撲重構時間低于10分鐘，切片輪廓精度優于±0.1mm，單層切片時間＜2s。 4）支持2000萬以上三角形面片、尺寸4m以上STL模型； 5）支持任意空間曲面模型的路徑規劃，成形尺寸≥4000mm； 6）支持 6軸機器人+3軸龍門式床身協同控制的9軸工藝路徑規劃，成形效率達 1800cm3/h，全程誤差≤0.5%，路徑輸出方式為G代碼、機器人離線編程代碼； 7）工藝數據庫覆蓋控制系統參數及工藝及材料參數，并建立典型工藝參數，加工誤差范圍≤0.5%；

成果簡介 成果包括：自主導航與控制技術、在線軌跡規劃技術、打磨力柔性控制技術及打磨缺陷在線自動檢測技術。實現了AGV全自動導航控制及在線規劃機器人打磨軌跡，采用力控算法和姿態適應算法保證打磨力可控及曲面適應性。 成果開發了智能磨拋系統，集成了移動機器人運控與SLAM技術、多傳感器融合的大型復雜曲面識別與磨拋路徑規劃技術、機械臂與打磨頭融合的打磨力控技術及磨拋質量自動視覺檢測技術。可實現復雜曲面零件的遙控操作及自動磨拋，改善人工打磨的工藝環境，保證打磨質量。 成果展示

我國的電力工業在近十年內有了很大的發展，并將有更大的發展。作為電站的大型設備，其運行的安全性、可靠性和經濟性是至關重要的，不僅關系到電廠的安全與生產效益，而且對國民經濟有直接影響。 但是多年以來，汽輪發電機組損失均在千萬元以上，直接經濟損失則在數百億元以上。據統計，1988年至1991年四年來全國發電機事故總臺達219臺次，占裝機總臺數（462臺

產品詳細介紹立體地圖是采用先進的制作工藝和成圖方法，把地形、地貌還原成與實地相符的地形模型，即：采用國家標準地形圖作為制作地形、地貌的基礎底圖，通過地圖制圖、等高線綜合等手段，還原地形圖上的等高線為與實地相符的地形、地貌。又通過了展點、控制等多種地圖制圖手段賦予地形、地貌于基本精度，由高分子樹脂一次成形使之成為立體地圖。

本發明公開了一種大型自由曲面在機測量方法及裝置，裝置包 括彈性元件、伸縮桿、套筒、光柵尺、激光位移傳感器、支撐腳、噴 墨標記頭以及球形滾輪；伸縮桿位于套筒內，伸縮桿上安放有光柵尺；伸縮桿的一端與套筒端部之間安放有彈性元件，伸縮桿的另一端連接 支撐腳的一端，支撐腳的另一端連接球形滾輪，支撐腳的中部安放有 激光位移傳感器，激光位移傳感器與球形滾輪之間安放有噴墨標記頭。 本發明采用激光位移傳感器和光柵尺結合的方式實現測量，激光位移 傳感器測量曲面測量點相對于其端面的距離，光柵尺測量激光位移傳 感器的位移，結合兩距離便可精準計算得到測量點相對于基準點的距 離；能夠根據現場不同的測量要求來改變安放方式，特別適用于各種 大型復雜曲面的現場測量。 

項目研究的背景及用途:各種規格的鋼板卷制是海洋石油導管架及海上 60天津大學科技成果選編 采油平臺制造工程中的必備的生產工藝過程。多年來，一直采用上輥萬能式三輥 卷板機，實施手動操作，費工、費人力、效率低，隨著海洋石油生產的發展，已 遠不能滿足生產要求。為了提高企業的形象，增強企業的競爭優勢，海洋石油工 程股份有限公司從生產需要出發，從企業的長遠發展考慮，提出研制“大型卷板 設備數控系統”的課題計劃。 該成果可用于板材的自動卷制成型。 技術原理及流程:本項目研究與開發的目的是實現大型卷板設備數字化 控制、自動化操作。總體思路為該項成果在彈塑性變形理論基礎上，分析卷制工 藝、正確確定材質彈塑性變形量及回彈指數，核算設備運動及動力參數，創造性 地建立了板材卷制的數學模型;合理設計卷制工藝，編制計算機程序，采用計算 機程序控制;研制基于 PMAC 的開放式數控系統，實現大型板材工件數控卷制。 成果水平及主要技術指標:該研究達到并部分超過國際先進水平，獲天 津市科技進步三等獎。 市場分析及效益預測:新研制的數控卷板設備可實現板邊預彎及卷圓工 藝工步的自動化操作，比手動操作減少兩名操作人員，由于實現板邊預彎，省去 壓力機壓頭工藝，可省去 2000T 油壓機、20 T 橋吊各一臺，省去壓頭操作人員 4 名，達到大幅減少操作人員、縮短工藝時間、提高生產效率、提高產品質量的目 的。正式投入生產使用三年來，驗證提高生產效率近 1 倍，證明其技術先進，生 產可靠，年均創利稅 150 萬元。 154.TCP-I 型摩托車排氣污染物測量裝置 項目研究的背景及用途:防治大氣污染是一個龐大的系統工程，需要個 人、集體、國家、乃至全球各國的共同努力。為貫徹《中華人民共和國環境保護 法》和《中華人民共和國大氣污染防治法》，配合當前我國機動車行業的產業結 構調整和企業認證，控制摩托車排氣污染物對環境的污染，改善環境空氣質量， 我公司自主研發試制了符合《摩托車排氣污染物排放限值及測量方法(工況 法)(GB14622-2002)》全部檢測要求的性價比高、可靠實用、易于操作的 TCP-I 型 摩托車排氣污染物測量裝置。 該裝置的試制完成將打破只能以國外裝置作為測量手段，因而國外裝置 61天津大學科技成果選編 在排放檢測領域一統天下的局面，帶來有利于社會發展的有益競爭。由于整套裝 置依賴于國內高校和研究所的科研力量試制完成，因此，使技術支持有了更充分 的保證，各項服務措施更加切合實際、易于實現。 技術原理及流程:本裝置采用工況法測量摩托車排氣中一氧化碳(CO)、碳 氫化合物(HC)和氮氧化物(NOX)的排放值，滿足對摩托車產品進行型式認證試驗 和生產一致性檢查試驗的需求，是摩托車生產企業、相關科研部門、摩托車檢測 機構進行檢測和分析摩托車排氣污染物的必備專用設備。 本裝置由中央計算機控制單元、定容稀釋排氣取樣(CVS)單元、分析儀 器單元以及相關輔助設備組成。 成果水平及主要技術指標:國際先進。 市場分析及效益預測:本裝置可以用于整個摩托車行業的發動機排放檢 測，也可用于研究院所進行發動機的設計，將裝置進行改進后可以適應其他機動 車的排放測量。該裝置的推行，將為我國機動車生產廠家提供高性價比的檢測設 備，促進各生產廠商迅速提高制造技術，降低對大氣環境的污染物排放。隨著世 界各國對發動機排放的日益重視，各種排放檢測設備將在各發展中國家陸續上馬， 該裝置可以出口到其他國家地區，打破國外儀器壟斷國際市場的局面。 

本發明公開了一種基于自相關的大型軸流風機不平衡量的識別方法。方法:1)假設軸流風機振動由不平衡量引起,定義軸流風機振動信號工頻信號的幅值與其他頻率信號的幅值之比大于等于二,采樣長度大于轉速信號周期;2)對軸流風機振動信號進行低通濾波;3)進行二重自相關,從軸流風機振動信號眾多頻率成分中分離出工頻成分;4)進行有效值計算,還原出軸流風機振動信號中工頻成分幅值;5)用測幅法進行動平衡,確定軸流風機不平衡質量的大小和位置。本發明可以在不提取鍵相信號的前提下,從復雜振動信號中有效分離出不平衡振動幅值分量,最終通過測幅平衡法找出軸流風機的不平衡大小和位置,有較大的工程應用價值。

本項目在大型屋蓋風致作用機理、風效應分析理論、設計風荷載確定方法和 屋面系統抗風的技術措施、檢測評價方法等方面取得了以下創新成果：（1） 提出了大跨屋蓋非高斯極值風壓分析理論和多模態耦合風振效應分析理論 系統構建了非定常、非高斯特性的屋面風荷載模型，提出了屋蓋非高斯風壓時程的概率密度表達式、多樣本風壓極值概率分布模型；提出能夠計入多模態參 與的耦合效應和結構、風荷載、風向不確定性的基于概率的高效風振計算方法。 系統建立了屋面風荷載和結構風效應的分析理論。（2） 提出了屋面圍護結構和大跨承重結構抗風設計方法提出考慮非高斯極值、相關性面積折減、風向效應的圍護結構風荷載計算方 法，提出了可考慮多模態風振響應的多目標等效靜風荷載分析方法。基于提出的 理論方法和大規模風洞實驗，分析不同結構參數和風荷載參數下的平面、柱面、 球面、雙坡、鞍型、懸挑等典型屋面圍護結構全方向極值風壓及大跨主體結構的 等效靜風設計荷載，給出了可供設計直接使用的計算圖表。（3） 提出了改善屋面圍護系統抗風承載力的技術措施、評價方法以及檢測手段 提出了屋面圍護系統的材料選擇要求和構造設計原則；研發了改善和提高抗風承載力的金屬屋面板板型和抗風揭部品部件，同時很好地滿足功能及節能環保 要求；提出圍護系統抗風揭的實驗室測試方法和現場原位測試方法，及屋面系統 的安全性評價方法。

本項目在大型屋蓋風致作用機理、風效應分析理論、設計風荷載確定方法和 屋面系統抗風的技術措施、檢測評價方法等方面取得了以下創新成果：（1）  提出了大跨屋蓋非高斯極值風壓分析理論和多模態耦合風振效應分析理論 系統構建了非定常、非高斯特性的屋面風荷載模型，提出了屋蓋非高斯風壓時程的概率密度表達式、多樣本風壓極值概率分布模型；提出能夠計入多模態參 與的耦合效應和結構、風荷載、風向不確定性的基于概率的高效風振計算方法。 系統建立了屋面風荷載和結構風效應的分析理論。（2）  提出了屋面圍護結構和大跨承重結構抗風設計方法 提出考慮非高斯極值、相關性面積折減、風向效應的圍護結構風荷載計算方 法，提出了可考慮多模態風振響應的多目標等效靜風荷載分析方法。基于提出的 理論方法和大規模風洞實驗，分析不同結構參數和風荷載參數下的平面、柱面、 球面、雙坡、鞍型、懸挑等典型屋面圍護結構全方向極值風壓及大跨主體結構的 等效靜風設計荷載，給出了可供設計直接使用的計算圖表。（3）  提出了改善屋面圍護系統抗風承載力的技術措施、評價方法以及檢測手段 提出了屋面圍護系統的材料選擇要求和構造設計原則；研發了改善和提高抗風承載力的金屬屋面板板型和抗風揭部品部件，同時很好地滿足功能及節能環保 要求；提出圍護系統抗風揭的實驗室測試方法和現場原位測試方法，及屋面系統 的安全性評價方法。

新一代航空航天器的跨代高性能要求使得其尺寸越來越大、材料體系越來越多、結構越來越復雜。傳統制造周期長、質量不穩定，無法滿足型號質量和精度要求，亟需變革制造模式。工業機器人智能制造技術與裝備是解決該難題的最佳新途徑。但機器人精度低、剛性弱、加工穩定性差等難題制約了其應用于航空航天大型復雜構件的高效高精制造，且核心裝備被國外發達國家壟斷，迫切需要突破基于移動機器人的制造核心技術與裝備，形成基于移動機器人的大型復雜構件原位加工與裝配融合的制造能力，打破國外壟斷，實現自主可控。 技術特征 圍繞航空航天大型復雜構件的高效、高精、高質量制造急需，突破了基于誤差相似度的機器人精度補償、機器人變剛度建模與加工顫振抑制、融合多源信息的在線感知與自適應工藝、多功能末端執行器研制等一系列關鍵技術，構建了移動機器人智能制造技術體系，自主研發了多臺套多功能末端執行器和高精度大負載工業機器人智能鉆/鉚/銑制造裝備。