数控技术、机电一体化、机械制图

本发明公开了一种双转台五轴联动数控机床的夹具高度及加工路径优化方法，该方法包括：(1)生成刀位轨迹文件；(2)提取刀位点位置坐标值和刀轴矢量；(3)计算双转台 A 轴旋转角度θA 和 C 轴旋转角度θC；(4)计算出系数和以及(5)利用这些系数计算出最优夹具高度，由此实现对机床的夹具高度及加工路径优化过程。通过本发明，由于最大程度避免了刀具及安装刀具的机床主轴在机床坐标系下的 X、Y、Z 轴上不必要的平移运动，可以有效地缩短加工时间，并能够避免局部运动幅度过大造成的加工质量劣化和撞刀事故。

项目研究的背景及用途:各种规格的钢板卷制是海洋石油导管架及海上采油平台制造工程中的必备的生产工艺过程。多年来，一直采用上辊万能式三辊卷板机，实施手动操作，费工、费人力、效率低，随着海洋石油生产的发展，已远不能满足生产要求。为了提高企业的形象，增强企业的竞争优势，海洋石油工程股份有限公司从生产需要出发，从企业的长远发展考虑，提出研制“大型卷板设备数控系统”的课题计划。 该成果可用于板材的自动卷制成型。技术原理及流程:本项目研究与开发的目的是实现大型卷板设备数字化控制、自动化操作。总体思路为该项成果在弹塑性变形理论基础上，分析卷制工艺、正确确定材质弹塑性变形量及回弹指数，核算设备运动及动力参数，创造性地建立了板材卷制的数学模型;合理设计卷制工艺，编制计算机程序，采用计算机程序控制;研制基于 PMAC 的开放式数控系统，实现大型板材工件数控卷制。成果水平及主要技术指标:该研究达到并部分超过国际先进水平，获天津市科技进步三等奖。 市场分析及效益预测:新研制的数控卷板设备可实现板边预弯及卷圆工艺工步的自动化操作，比手动操作减少两名操作人员，由于实现板边预弯，省去压力机压头工艺，可省去 2000T 油压机、20 T 桥吊各一台，省去压头操作人员 4名，达到大幅减少操作人员、缩短工艺时间、提高生产效率、提高产品质量的目的。正式投入生产使用三年来，验证提高生产效率近 1 倍，证明其技术先进，生产可靠，年均创利税 150 万元。154.TCP-I 型摩托车排气污染物测量装置项目研究的背景及用途:防治大气污染是一个庞大的系统工程，需要个人、集体、国家、乃至全球各国的共同努力。为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》，配合当前我国机动车行业的产业结构调整和企业认证，控制摩托车排气污染物对环境的污染，改善环境空气质量，我公司自主研发试制了符合《摩托车排气污染物排放限值及测量方法(工况法)(GB14622-2002)》全部检测要求的性价比高、可靠实用、易于操作的 TCP-I 型摩托车排气污染物测量装置。该装置的试制完成将打破只能以国外装置作为测量手段，因而国外装置在排放检测领域一统天下的局面，带来有利于社会发展的有益竞争。由于整套装置依赖于国内高校和研究所的科研力量试制完成，因此，使技术支持有了更充分的保证，各项服务措施更加切合实际、易于实现。技术原理及流程:本装置采用工况法测量摩托车排气中一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOX)的排放值，满足对摩托车产品进行型式认证试验和生产一致性检查试验的需求，是摩托车生产企业、相关科研部门、摩托车检测机构进行检测和分析摩托车排气污染物的必备专用设备。 本装置由中央计算机控制单元、定容稀释排气取样(CVS)单元、分析仪器单元以及相关辅助设备组成。成果水平及主要技术指标:国际先进。市场分析及效益预测:本装置可以用于整个摩托车行业的发动机排放检测，也可用于研究院所进行发动机的设计，将装置进行改进后可以适应其他机动车的排放测量。该装置的推行，将为我国机动车生产厂家提供高性价比的检测设备，促进各生产厂商迅速提高制造技术，降低对大气环境的污染物排放。随着世界各国对发动机排放的日益重视，各种排放检测设备将在各发展中国家陆续上马，该装置可以出口到其他国家地区，打破国外仪器垄断国际市场的局面。 

产品详细介绍     cD-760B型多媒体网络型数控机床机电一体化实验室是一款集合多媒体教学内容和数控仿真软件教学内容为一体的综合实验室。同时它与HK、cNc、6135-A型数控车床，HK、cNc、xK125-A型数控铣床构成完整的网络实验室。多媒体数控实验室可以非常方便地完成电脑网络教学任务，包括广播教学、屏幕监视、两人对讲和多方讨论等视频流的网络广播，黑屏肃静、联机讨论、远程命令、电子教鞭、电子举手、锁定学生机的键盘和鼠标、远程重启和关机、班级管理等。 ●实验软件特点： 1、本模拟软件分数控铣床软件与数控车床软件两种。在计算机上可随意切换操作。 2、以标准自3X86兼容构架为硬件平台。以DOS或Windows系列操作系统为软件平台。具有丰富的软件基础和充分的升级潜力。操作简单，工作可靠，性能优良。在不同的操作现场，可灵活配置系统构成。以满足用户对性能、成本、安全方式、使用环境等多方面的综合要求。 ●多媒体特点： 教师机：广播教学、语音教学、语音对讲、学生演示、监控转播、文件分发、电子教鞭、班级模型、系统设置、远程命令、远程设备、远程消息、分组教学、语音讨论、文件收集、查看学生属性。 学生机：电子举手、远程消息、窗口接收广播、可选窗口显示模式。 ●实验室功能特点： 1、计算机配置：赛扬cPu1.8G、内存256M、硬盘40G、17”纯平显示器、时尚粉烤机箱、超薄键盘、3D鼠标、52倍速cD-ROM、耳机等组成。 2、本实验室车／铣床仿真软件在一台计算机上进行操作编程模拟。然后把程序通过TcP／lP协议传送到数控车床或铣床进行实验加工。 3、选用一套CAD／CAM软件进行教学。教师广播教学：将教师机的电脑屏幕画面和语音等多媒体信息实时广播给全体、群体或单个学生。并同时提供电子教鞭等功能。语音教学时通过话筒和耳机进行语音传播，实现教师与学生之间的自由的语音交谈和讨论。允许学生发言，并可方便地切换发言学生；可随时方便地使一组学生加入或退出教学行列。 4、文件分发功能强大且界面相当易用。可以定义宏目录。如教师把数控程序文件可以同时分发给教室里的所有学生。您可以将一个或多个文件一次性的传输到指定的学生机上。这样就可以做到网上分发试卷或演示课件等。您真的可以体会网络教学的轻松与写意。 5、文件提交功能可以收集学生所做的作业如CAD／CAM文件、数控程序文件等提交给老师。方便老师操作。 6、电子点名功能方便老师统计学生上课考勤一情况。

该实训装置为数控机床真实的电控系统，透明化展示，可进行电气配置、安装、接线、参数设置、PLC（PMC）编程、调试、性能优化、故障诊断等实训项目。 实验培训内容 1) 数控系统功能、结构、安装、参数设置、调试 2) 数控机床报警识别、故障诊断及维修 3) 数控系统数据备份、与计算机的通讯 4) 交流伺服电机驱动接线、调试及动态特性 5) 主轴电机的接线、参数设置和调试 6) 霍尔元件、接近开关等传感器的原理和应用 7) 半闭环控制的实验和调试 8) PLC指令、编程及逻辑控制 9) 输入输出接口的定义、设置及调试 10)数控机床电气柜控制电路的原理及应用 11)低压电气元件的原理、性能及接线 12)丝杠螺距、传动比等参数设置 13)反向间隙补偿实验 14)丝杠螺距误差补偿实验 15)数控机床的编程、插补运动的实验 16) 车削中心C轴功能的调试、编程（四合一） 产品特点 1) 铝合金结构 2) 工业现场真实电控系统的透明展示 3) PLC控制面板 4) 刻度盘显示伺服电机转动 5) 电机区透明防护罩 6) 强力对流风机 7) 滚轮式可移动 8) 配置完整的实训指导书、系统说明书、调试手册、PLC程序，调试开发软件包、数据光盘等.

该系统为开放式结构、模块化设计、工业用器件，具有数控车床电气设计、安装、接线、调试、参数设置、PLC开发、通讯、故障诊断维修、编程及仿真模拟、CAD/CAM, 实际切削加工等教学培训功能。 由数控实验台、实训电气柜和数控车床组成。数控实验台侧重于进行接线、各种信号测量、性能监控、调试、PLC编程、维修等实验，一台实际数控机床的电控系统每一主要环节都在电控实验台上分解展示，其信号均能显示并并可测量。实验台上设有专门的故障设置区，可设数十个故障点，并可数码显 示故障，可明设置故障用于学生训练，也可暗设置故障用于考核。面板上有电气图、接线标号等，便于学习和理解。 实训电气柜便于学生进行数控机床的电气系统的设计、布局、接线、调试等实际训练，电气板配有模拟驱动器，训练效果逼真。电气板可更换，便于学生分组进行实验；电气柜配有万向轮可以随意移动，方便、灵活；另外电器柜前后可挂两块电气板，使两组学生同时完成实验实训，大大提高利用率。 CK0638属于生产型数控车床，作为数控实验台和实训电气柜的控制载体，可进行各种功能的调试、 性能的测试、钢件的实际切削加工，能对数控车床的几何精度、定位精度、工作精度进行检测。因其规格不大，便于开展机械调整、装拆等实习。透明防护罩保证运行，又便于观察和检验调整等操作。 数控车床采用数控系统控制，功能强、技术新。学生在PC机房应用与数控系统兼容的数控编程模拟软件进行编程和模拟仿真加工，然后轮流到机床上直接操作加工。可以将PC机房和本机床联成网络，更便于教学和培训。本机床可应用CAD/CAM软件，实现复杂零件的加工。

一、所属类别 基础、教学科研类实验设备类；实习实训设备及配套等。 二、相关专利技术 CN202010106007.7    履带车底盘、全地形履带车及全地形行走方法 CN202011613628.0    机器人运动控制方法、装置、控制器及存储介质 CN202111261356.7    双足机器人的运动轨迹规划方法、装置、设备及介质 CN202110232263.5    开关机的控制电路及方法 CN202110232355.3    机器人动作模仿方法、装置、设备及存储介质 CN202011501534.4    一种舵机的补偿控制方法及舵机补偿电路 CN202110574796.1    机器人的偏差信息确定方法、装置、处理设备及介质 CN202011644180.9    机器人抗扰动控制方法、装置、电子设备及存储介质 CN202110311455.5    双足机器人控制方法、装置以及双足机器人 CN202011611800.9    质心轨迹的获取方法、装置、机器人及存储介质 三、基本情况 （一）应用对象 应用于机械类、自动化类、电子信息类、计算机类等相关专业人才培养，适用场景包括实验实训、教学科研及竞赛等，方案以人才培养为目标和课程建设为核心，基于机器人载体，提升人工智能与机器人技术教学科研水平。 （二）核心优势 核心产品为双足人形机器人，该系列机器人获得“小型双足人形机器人步态算法”创新纪录，“高韧性强扭矩复合材料舵机”打破国外技术封锁，核心零部件实现国产化。 其中Aelos小型双足机器人载STM32、Raspberry Pi-4B双运算系统，支持二次深度开发，支持多语言开发环境，满足高校对于编程开发、人工智能应用学习等需求，助力高校在机器人系统结构、步态规划、运动控制、算法开发、场景应用等方面的实践学习。 Aelos小型双足机器人 Roban中型双足机器人基于ROS应用平台，搭载深度摄像头，嵌入V-SLAM视觉算法，可以通过导航技术进行建图，实现自主路径规划和步态规划，涉及运动控制、计算机视觉、图像处理、运动规划等多领域课程，能够较好地满足相关专业实验实训、研究开发、参加竞赛等需求。 Roban中型双足机器人 （三）商业模式 公司与高校在复合型人才培养、专业建设、课程建设、科研合作、师资培训、实训室搭建等方面开展深入合作，相关产品被用于各类学校的实际教学、实践、实训。推广路径通过各类研讨会、展会、大赛和专业渠道商进行拓展。 四、推广情况 （一）应用案例 1.清华大学 与清华大学电子系合作共建《智能机器人设计实践》专业限选课，基于人形机器人载体，学习机器人结构原理，图像识别，路径规划，AI芯片等内容。合作入选中国高等教育学会“校企合作双百计划”典型案例。 2.哈尔滨工业大学 与哈工大开展人才联合培养全面合作，双方在开发校企联合课程、共建联合实验室、共建校外实习实践基地、共同筹办BOTEC智能机器人技术挑战赛等方面进行合作，并入选中国高等教育学会“校企合作双百计划”典型案例。 3.南方科技大学 与南科大机器人研究院共建的机器人联合研究中心，在机器人关键核心技术攻关、专业课程建设、人才联合培养等领域开展合作。双方共建的基地被广东省教育厅认定为广东省联合培养研究生示范基地。 （二）应用成效 解决了高校人工智能机器人方向的实验实训、教学科研、参加竞赛等需求，有助于打造高水平、专业化的实践科研条件。年均支撑高校开展教学科研项目不少于1项，科技竞赛不少于2项，协助申报产学合作协同育人项目等。 （三）推广计划 高校新增人工智能等新专业成为热门，传统工科专业也面临课程改革要求，因此，通过开展智能机器人设备的应用与实践，推动相关专业人才的培养与发展，已是大势所趋。推广模式包括课程案例展示、以赛促教、举办研讨会等。