高校科技成果尽在科转云

多维激光测量装置能够弥补传统三坐标测量机以及齿轮检测中心在测量叶片、圆锥齿轮、弧齿圆柱齿轮等复杂曲面零件时的存在的不足，满足企业对复杂机械零件测量的需求，解决企业在叶片、圆锥齿轮、非标轮毂等复杂曲面件测量方面一直面临的难题，从而提升企业在复杂曲面件上的加工精度，为企业提供良好的测量数据保障，促进企业产品质量的提升。 提供一种复杂曲面零件多维测量装置，采用激光三角形测量计算法，其具有非接触、无损、自动化、高精度、高效率等优点。实现基于三维零件模型的直接驱

“船体帆形外板水火加工成型工艺参数优化设计和自动预报的计算机软件系统”是由大连理工大学和大连新船重工有限责任公司经过十几年研究完成的。该系统于 1997 年 9 月在大连新船重工有限责任公司正式投产，到 2000 年年末，已成功应用于该厂 23 艘出口船舶产品的建造中，是目前在国内外船厂中首先被应用于实际工程的软件系统，第一个实现了船体外板水火成型加工工艺的信息化，解决了船体外板水火加工成型工艺凭经验作业的生产瓶颈问题，产生了明显的经济和社会效益。 1997 年 12 月通过中国船舶工业总公司（部级）组织的专家鉴定，成果水平为“国际领先”。该成果获 2000 年国家科技进步二等奖、 1999 年中国船舶工业总公司（部级）科技进步一等奖和大连市政府科技进步一等奖。

本发明提供了一种复杂曲面法矢在机检测方法，具体为：产生激光束，激光束穿过开孔栅板入射加工点所在的待测曲面，在待测曲面上形成投影；采集待测曲面上的投影图像，对投影图像进行坐标分析确定加工点法矢方向。本发明还提供了实现上述方法的装置，包括激光器、开孔栅板、面阵 CCD 相机和图像处理系统，激光器用于产生激光束，激光束闯过开孔栅板入射加工点所在的待测曲面，面阵 CCD相机用于采集待测曲面上的投影图像，图像处理系统用于对投影图像进行坐标分析确定加工点法矢方向。本发明满足实时检测需求，具有精度高、效率高以及适

本发明多源约束类复杂曲面零件精密加工预处理方法属于复杂曲面零件精密加工领域，特别涉及多源约束类复杂曲面零件精密加工预处理方法。本发明对复杂曲面零件进行约束源分析，先确定零件类型，根据目标曲面最终面形的约束源类型，分析约束间的耦合作用机理，建立约束源之间的耦合关联模型，以满足性能指标为目标，找出对目标曲面的面形起决定作用的以性能指标为驱动的性能相伴曲面，确定通过调整几何约束以满足性能要求的修磨补偿方法，求得目标曲面各点区域的加工余量分布，最终确定满足性能指标的目标曲面精确面形。本发明提高了该类复杂曲面零件精密加工的效率和精度，使零件同时满足几何要求和性能要求。

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。

项目简介 针对制约我国机械装备行业发展与提升的复杂关键零部件再设计与快速加381 工等技术瓶颈，以影响整机性能的机械装备凸轮、汽轮机叶片、螺杆压缩机转子、 增压器叶轮等为研究对象，着力构建未知自由曲面复杂零件再设计技术与数据点 云直接加工技术的集成创新，使再设计效率和直接加工精度得到极大提高，技术 水平和产业化成果达到国内同类研究和应用的领先水平。 技术指标 (1)未知自由曲面复杂零件的高精高效数字化技术。研究了基于蚁群算法和 遗传算法的多特征测量路径规划技术、曲率连续自适应测量技术、BP 人工神经 网络重定位技术、Delaunay 半径补偿技术等，开发了“复杂未知自由曲面三维智 能测量系统”，为高精高效数字化奠定了基础。 (2)基于多分辨分析的曲线曲面控制顶点光顺技术。针对传统光顺算法计算 效率极低，细节难于保留等问题，研究了二进小波多分辨快速光顺技术和有理数 尺度小波的任意分辨率光顺技术，首创了“曲线曲面多分辨分析光顺系统”，兼 顾了光顺的整体性和局部性。 (3)复杂零件的三维再设计质量控制技术。针对多分辨光顺尺度无法确定， 光顺效果评判手段有限等难题，研究了基于线性假设和逆问题的多分辨光顺精度 控制技术、基于极限反射法的曲面品质分析技术，开发了“极限反射法曲面品质 分析系统”，实现了光顺尺度的快速反算，消除了视点和光源对评判结果的影响。 (4)双映射法数据点云直接加工技术。针对 CAD 建模及传统数控加工所引起 的累计误差，研究了双映射散乱点云结构拓扑技术、数据点云全干涉检查技术、 无干涉刀具加工路径规划技术，开发了“数据点云直接刀具规划与加工系统”， 实现了数据点云的直接加工，填补了国内在该领域的空白。 效益分析 项目研究成果使系统的测量精度提高了 1 个数量级，测量效率提高了 3 倍以 上，再设计周期缩短了 30%，在机床允许条件下，未知原型零件的直接加工精度 可达μm 级。项目成果在无锡透平叶片有限公司、无锡压缩机股份有限公司和无 锡沃凯精密机械制造有限公司等得到成功应用，研究成果获发明专利 7 项，软件 著作权 7 项，发表论文 64 篇，SCI 收录 9 篇。 应用情况 本成果有助于提升企业研发实力与效率，降低研发成本，提升企业技术水平 和核心竞争力。首创的数据点云直接加工技术，缩短了企业的工艺流程，提升了 产品的加工效率与制造精度，降低了废品率，对企业的节能减排和绿色制造同样382 有显著作用。项目在机械装备行业有极好的推广应用价值和社会效益。

项目简介 针对制约我国机械装备行业发展与提升的复杂关键零部件再设计与快速加381 工等技术瓶颈，以影响整机性能的机械装备凸轮、汽轮机叶片、螺杆压缩机转子、 增压器叶轮等为研究对象，着力构建未知自由曲面复杂零件再设计技术与数据点 云直接加工技术的集成创新，使再设计效率和直接加工精度得到极大提高，技术 水平和产业化成果达到国内同类研究和应用的领先水平。 技术指标 (1)未知自由曲面复杂零件的高精高效数字化技术。研究了基于蚁群算法和 遗传算法的多特征测量路径规划技术、曲率连续自适应测量技术、BP 人工神经 网络重定位技术、Delaunay 半径补偿技术等，开发了“复杂未知自由曲面三维智 能测量系统”，为高精高效数字化奠定了基础。 (2)基于多分辨分析的曲线曲面控制顶点光顺技术。针对传统光顺算法计算 效率极低，细节难于保留等问题，研究了二进小波多分辨快速光顺技术和有理数 尺度小波的任意分辨率光顺技术，首创了“曲线曲面多分辨分析光顺系统”，兼 顾了光顺的整体性和局部性。 (3)复杂零件的三维再设计质量控制技术。针对多分辨光顺尺度无法确定， 光顺效果评判手段有限等难题，研究了基于线性假设和逆问题的多分辨光顺精度 控制技术、基于极限反射法的曲面品质分析技术，开发了“极限反射法曲面品质 分析系统”，实现了光顺尺度的快速反算，消除了视点和光源对评判结果的影响。 (4)双映射法数据点云直接加工技术。针对 CAD 建模及传统数控加工所引起 的累计误差，研究了双映射散乱点云结构拓扑技术、数据点云全干涉检查技术、 无干涉刀具加工路径规划技术，开发了“数据点云直接刀具规划与加工系统”， 实现了数据点云的直接加工，填补了国内在该领域的空白。 效益分析 项目研究成果使系统的测量精度提高了 1 个数量级，测量效率提高了 3 倍以 上，再设计周期缩短了 30%，在机床允许条件下，未知原型零件的直接加工精度 可达μm 级。项目成果在无锡透平叶片有限公司、无锡压缩机股份有限公司和无 锡沃凯精密机械制造有限公司等得到成功应用，研究成果获发明专利 7 项，软件 著作权 7 项，发表论文 64 篇，SCI 收录 9 篇。 应用情况 本成果有助于提升企业研发实力与效率，降低研发成本，提升企业技术水平 和核心竞争力。首创的数据点云直接加工技术，缩短了企业的工艺流程，提升了 产品的加工效率与制造精度，降低了废品率，对企业的节能减排和绿色制造同样 有显著作用。项目在机械装备行业有极好的推广应用价值和社会效益。

本发明公开了一种针对复杂曲线构件的激光焊接实时在线监控 系统。该在线监控系统的硬件平台包括激光焊接头、机器人、影像采 集设备、图像处理单元、数据处理单元、反馈调节单元、机器人控制 单元。该系统的目的是通过实时拍摄焊接头与工件的相对形位，将实 际形位与规划行位比对，计算回归规划路径所需的补偿矢量，继而将 该矢量加载于机器人上以调节机器人按照预定轨迹进行焊接。

本发明公开了一种基于 ROS 的复杂曲面叶片的力位混合控制加 工系统，包括:工业机器人、机器人控制单元、处理单元、力/力矩传 感器、砂带磨抛机;处理单元用于录入刀路轨迹规划、力轨迹规划以 及实时接受力/力矩传感器的反馈信息，从而得到刀路轨迹规划、力轨 迹规划的运动学逆解并实时发送到机器人控制单元;机器人控制单元 用于将接收到的运动学逆解转换为刀路轨迹指令和力轨迹指令，并发 送给工业机器人;工业机器人用于装夹叶片并机器人控制单元的指令 带动叶片绕砂带磨抛机运动以完成叶片的磨削。该系