面向当前人工焊接效率低下、焊接质量难于保证的缺点，以线结构光传感器为主要感知工具，构建了一套面向3D空间曲线焊缝的焊接机器人智能导引编程系统，实现了对3D空间曲线焊件的在线感知、焊缝精确提取，以及焊缝轨迹编程轨迹的优化生成等。具体技术指标： （1）焊缝扫描精度在0.2mm以内、扫描速率最高可达1kHz； （2）可面向多种不同类型的焊缝实现自动化作业； （3）无需人工示教编程，可根据扫描模型自动生成机器人的焊接路径。 创新点： （1）基于3D视觉处理方式，受环境影响小，无需光照条件； （2）可处理的焊缝类型多，适用面广； （3）去人工示教，智能化编程方式。

“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。

针对六自由度电动或液压平台，输入六个缸体的空间几何数据，建立电动缸空间运动模型。在六自由度平台合理的运动范围内，输入任意六自由度数据（X,Y,Z坐标，以及绕X,Y,Z轴的旋转角度），可以精确计算出每个缸体运动的长度，并用三维图形进行显示。 每个缸体采用位移传感器实时监测缸体长度，通过给定不同的驱动电压和驱动时长，可以使得六自由度平台做出预定姿态。 若相关企业需要，该专利可低额转让，具体价格面议。

自由组态式可视化创新系统是以应急预案为蓝本，利用三维建模、人机交互、数值仿真等技术，开发应急资源库，定制演练场景，建设一套可自由搭建的可视化平台，平台集三维场景编辑、数字化预案编辑以及三维可视化预案推演功能于一体，以达到平时演练、检验、验证、完善预案，事故时指导应急救援的目的。  

本项目的目标是开发新一代全数字化高档数控系统（五轴），研究相关软硬件核心技术，提升南通市及我国高档数控系统的自主技术创新和产业化能力，在高速立、卧式加工中心，精密立、卧式加工中心，五轴联动加工中心，高速数控车床及车削中心，卧式车铣复合加工中心等高档数控机床上配套应用，形成批量生产能力。可达技术指标序号名称规格1插补周期1ms2最小分辨率脉冲模式，1um；总线模式，0.1um3前瞻段数10004联动轴数五轴，三个直线轴、两个旋转轴5伺服驱动接口脉冲、SERCOS III、Mechatrolink II6曲线插补Nurbs曲线插补7RTCP刀具中心点控制8空间刀具补偿多种空间刀具补偿模式，补偿建立、取消9平面C型刀具补偿256组10螺距误差补偿单向、双向螺距误差补偿11反向间隙补偿多种条件补偿模式12加减速功能直线型和S型13G代码标准兼容Fanuc标准14宏程序功能Fanuc A类宏程序15PLC功能兼容Fanuc标准，最大支持1024输入/1024输出点，128个定时器，128个计数器16现场总线接口CAN、RS485   一、系统关键技术 高速高精多轴运动控制算法研究： (1) 基于前瞻功能的连续微小线段轨迹运动控制算法 基于超声波加工运动特性及动力学特性分析，提出“速度规划单元”和“速度等级”概念。实现了具有前瞻功能的连续微小线段轨迹速度规划算法。该算法根据读入轨迹段的几何特性及动力学特性自适应实现超声波加工轨迹插补中的速度控制，在保证轨迹精度的前提下，尽可能地提高超声波加工速度；根据微段速度规划策略，实现了针对连续微小线段轨迹的插补算法。插补算法可正确确定微段插补过程中每一步的轨迹坐标，并解决插补过程中的终点判断问题。 (2) 柔性加减速控制算法 实现了对插补轨迹进行精确控制以及对加速度和加加速进行控制。优异的加减速控制算法可以避免超声波加工中心的冲击、振动，并在不增加系统运算量的情况下使得整个插补过程能够平滑快速执行。本部分工作实现了直线型加减速、S型加减速。此外由于轨迹插补和速度规划的离散性，重点实现了轨迹末端的速度平滑处理，即“尾巴处理”，使整个插补过程平滑进行。 (3) NURBS曲线插补及速度平滑控制 实现了具有轨迹预读功能的NURBS曲线运动规划算法。针对NURBS曲线的轨迹几何特征，实现了基于“规划单元”的速度规划和参数插补算法。给出NURBS预读策略和速度规划算法，通过规划单元的预读、规划单元间转接速度的调整和规划结果的及时输出保证了插补的实时性；实现了NURBS曲线规划单元的参数插补方法。为了适应采用的轨迹预读算法，提出“重叠拼接法，实现了相邻两个NURBS曲线的光滑转接。 机床精度补偿技术研究： (1) RTCP技术 实现了旋转刀具中心点编程RTCP(Rotation Tool Centre Point)。RTCP功能采用将以往在CAM中的由机床配置引起坐标变换移植到CNC控制器中在坐标插补之后进行的策略,即采用先插补后转换的机制来彻底消除坐标旋转而引起的非线性误差，提高加工精度。 (2)空间刀具补偿技术 实现了空间刀具补偿。测量超声波工具直径与伸出长度，并确定最佳工作间隙，以及在此工艺条件下去除的材料厚度，将三者之和作为“工具补偿参数”通过分析超声波头与零件之间关系，开发适应不同情况的刀具补偿矢量计算方法。根据补偿指令方法的使用方式，实现了工具补偿的建立与取消方法。实现了补偿过程中由于补偿平面的改变而引起的工具干涉情况。 (3)误差补偿技术 除了RTCP和空间刀补外，实现了反向间隙补偿、螺距误差补偿。控制系统体系结构研究： (1) 运动控制总线 实现了与伺服驱动器的通信。运动控制总线的国际标准较多，在不开发伺服驱动器的条件下，只能采用某一国际标准。本系统实现了两个标准：(1)基于以太网物理层的SERCOS III标准，该标准是欧系数控系统的主力标准，有大量的高性能伺服驱动器可供选择；(2)基于RS485物理层的Mechatrolink II标准，该标准由安川开发，伺服驱动器价格相对低，具有成本优势。 (2) 位置控制算法 实现了对电机的位置控制。本系统采用目前成熟稳定的带有前馈的PID控制实现位置环，闭环周期100ms。传统的PID是典型的反馈控制，虽然具有稳定的优点，但是需要误差已经产生后才能改变输出，进而实现对目标值的跟踪，因此从根本上是无法避免跟踪误差的。而前馈控制可以将目标值处理后直接向前传递，达到系统快速响应和跟踪的目的，理论上可以实现对目标值的零误差跟踪。 (3) PLC相关技术 实现了梯形图的编辑、编译、运行、调试功能。同时提供PC Windowns环境下的梯形图编辑、编译环境。 二、对国家产业结构影响 通过本项目的实施，将极大促进我国自主高档数控机床产业的整体进步，形成打破国外技术垄断和产品封锁的知识产权利器，使国产高档数控机床及高档数控系统在国内外市场上具有核心竞争力和自主权。     应用范围：   本项目的目标是开发新一代全数字化高档数控系统，研究相关软硬件核心技术，提升我国高档数控系统的自主技术创新和产业化能力，在高速立、卧式加工中心，精密立、卧式加工中心，五轴联动加工中心，高速数控车床及车削中心，卧式铣车（车铣）复合加工中心等高档数控机床上配套应用，形成批量生产能力。

本实用新型涉及三自由度球心可调灵活眼，包括机架、眼球、球心调节杆和伸缩杆，眼球包括下半眼球与上半眼球，下半眼球与上半眼球固接，球心调节杆包括第一支撑杆和第二支撑杆，第一支撑杆下端与机架垂直固接，第一支撑杆上端与第二支撑杆下端螺纹联接，第二支撑杆上端用球面副与下半眼球底端连接，伸缩杆下端用球销副与机架连接，伸缩杆上端用球面副与下半眼球连接；三个伸缩杆围绕球心调节杆均布。本实用新型具有空间三个转动自由度的，灵活度高，易实现高速运动；将三个直线运动转化为眼球的空间转动，控制方便；球心调节杆增加灵活眼的工作空间，增加了其环境适应力。

基于自主研发构建了机电液一体化大型设备，电气是基于PLC为基础自做开发的控制程序，完全符合市场需求。机械采用预紧式机架，大大降低了制造、安装难度及生产成本，本且减少整机重量。液压系统采用高压蓄能器瞬间加压，同时利用蓄能器回收高压油，大大降低了功率的使用，提高了液压系统的加压速度。 该设备具有结构简单、重量轻、安装调试周期短等优点；同传统的快速锻造机相比，采用高压蓄能器提高液压系统的加压速度、工作效率得到大幅提升，整节能效果显著。

成果与项目的背景及主要用途： 为保障我国石油供应安全，一批国家石油战略储备基地正在规划和建设中， 进而我国大型立式金属储罐数量将随之激增。作为一种特种设备，储油罐一旦发 生泄漏等事故，后果非常严重，因此加强储油罐的安全监控和维护管理是储备基 地建成之后的重要工作。 技术原理与工艺流程简介： 声发射检测原理如图所示，将声发射传感器均匀布置在储罐罐壁周围，在一 定时间内接收罐底因腐蚀而产生的声发射信号，通过各传感器接收到声发射信号 的时间差计算声源位置，进而了解罐底各区域的腐蚀状况。 在大型罐底腐蚀检测过程中，无需倒罐和清罐，在 1 天之内即可完成检测并 根据罐底腐蚀情况对储罐分类，列出维修计划，防患于未然。应用前景分析及效益预测： 相对传统检测方法极大的降低了检测费用。造价超过亿元的大型储罐，检测 费用只需数十万元。并已在全国 20 余个不同尺寸和类型的大型储油罐中得到应 用，获得了数百 G 的实测声发射数据，建立了宝贵的数据库并研制了相应的数 据处理软件。 合作方式及条件：技术服务

我校开发的“大型活动交通组织模拟系统”在“十运会”的交通保障工作中发挥了重要的作用。大型活动交通组织模拟系统是一个基于地理信息系统（GIS）技术的交通模拟信息系统，该系统可可确定车队运行线路、车队线路分组、车队运行时间，具备线路自动生成与手工快速生成编辑、突发事件处理等功能，可实现多车队运行模拟、人流车流消散模拟以及动态显示等功能。“十运会”期间实测数据显示，模拟结果与实际情况吻合很好，证明了模拟系统的精度与可靠度。由于交通组织方案科学，现场指挥有力，保证了开幕式散场秩序井然，8万人在45分钟内疏散完毕。

成果简介：在大面积铁磁背景下（铁基面上）机架工落料回收是世界性技术 39天津大学科技成果选编 难题，尤其是盲孔中、T 型槽中及横具加工时的落料更是难于处理。当前国际上 多采用真空吸取法、油冲洗过滤法、机械刮板法、吹吸法、电磁法等（注：大型 龙门冲床等专用设备不允许使用设备以外的电源，以免设备带电而损坏电子器件 或伤害操作人员），但以上方法都不能解决 100%落料回收的技术问题。由于落料 回收不彻底，不能分类回收，致使大型龙门冲床高压精密轨道伤痕累累、破坏了 轨道的精密度、模具损坏、工件精度下降、甚至停产维修等诸多问题。 “大型龙门冲床落料回收装置”是天津市自然科学基金资助项目。该装置是汽车 制造行业、机加工行业急需的设备。已开发出笔式、滚简式、便携式和专用型落 料回收装置，其中专用型落料回收装置是专门为日本小松制作所进口的大型龙门 冲床而配套设计的（这是汽车制造厂大型龙门冲床不可缺少的配套设备）。目前 该项目属国内外首创、是我国自主创新项目，属国际领先水平。该设备和技术可 以向美国、苏联、日本、南韩、英国、德国、法国及欧洲其他汽车生产国和世界 各地出口。 成果水平： 国际领先 应用范围：它既可应用在汽车、机加工等行业，也可用在化工、军工、航天等领 域。该项目既可以出口设备，也可以出口技术，还可以在国内处办厂。由于生产 汽车的压力机床、机加工设备型号繁多，因此落料回收装置系列品种更多，以便 供应国内外的大量需求。 市场分析及前景：机加工落料回收是世界性技术难题，尤其是盲孔中、T 型槽具 加工时的落料更是难于处理，常造成大型龙门冲床高压精密轨道伤痕累累、汽车 模具损坏、工件精度不能保证，甚至不得不停产维修。 该项目属于自主创新成果。由永磁体产生交变磁场这一理论创新和应用技术难点 的突破，具有普遍意义。 主要技术指标：本项目所采用的技术原理是：应用磁体同极相斥、异性相吸原理、 用永磁体的特殊排列组合而产生交变磁场、极靴磁聚焦而产生极强的梯度磁场， 由永磁体产生交变磁场这一理论创新和应用技术难点的突破，使铁磁落料在大面 积铁磁背景下（铁基面上）自由翻转后被 100%吸收，并采用提拉方式及杠杆原 40天津大学科技成果选编 理脱磁而使落料脱落回收。 此项技术解决了当前该领域中普遍存在的技术难题，突破了在大面积铁磁背 景下的落料回收治理难点，特别是彻底解决了 100%落料回收这一技术要害问题， 使盲孔中、T 型槽中及模具加工时的落料回收充分无遗漏，使大型龙门冲床高压 轨道精密度被破坏、模具损坏、工件精度下降等一系列问题迎刃而解。同时克服 了一般大型龙门冲床落料回收方法的“易产生噪音、造价高、耗能多、占地空间 大、不能分类吸收”的诸多缺点。 该装置的机构设计巧合理、工艺简单、操作安全方便、全自动化生产、技术 成熟，具有独创性和先进性。对提高产品的质量，降低成本，节省能源，节约资 源有积极的理实意义。 目前该装置已在有关厂家试验，对保证该厂的自动化生产起了极好作用，具有显 著的社会效益和经济效益。有效保证了汽车制造和其他机加工等行业的可持续性 发展，符合 21 世纪环保、节能要求。 投资规模：铁磁材料、钢材。 车床、铣床、钻床等。 厂房面积 500 平方米 投资规模 200 万人民币 人员 30 人 合作方式：面议