成果与项目的背景及主要用途： 激光跟踪测量系统是近些年来迅速发展并得到广泛应用的高精度、便携式三坐标测量机。这种测量系统的主要特点是测量范围大，通常为数十米甚至上百米。在全量程内的测量精度可以保持在微米级。整个系统的典型重量为 20kg 左右，非常便携。由于可以和多种形式的合作目标（也叫目标镜或目标测头）配合使用，因此不仅能对点、线、面等简单的几何特征进行测量，而且能够对内部特征、隐藏特征或曲面等复杂特征进行快速、高精度的测量。 技术原理与工艺流程简介： 跟踪系统结构图如上图所示，检测原理为： 1、反射镜 5 将激光束导向目标镜。 2、光敏器件 8 检测从目标镜返回的光束位置与理想位置的偏差。 3、控制系统根据偏差信号旋转反射镜 5，使光束始终入射目标镜中心。 4、根据干涉仪获得的长度量、转镜的角度信息计算目标镜的三维坐标。 控制系统架构如下图所示：  技术参数： 跟踪加速度：0.5g； 最大速度：3m/s； 范围：20m ； 回转轴系的角度测量范围为偏摆角±175°，俯仰角范围为 40°-160°； 应用领域：航空、航天、造船等领域的超大尺寸测量 合作方式及条件：具体面议 

通过给激光打标机装上眼睛（工业相机），从而让激光可以准确知道工件的位置信息，当工件位置出现偏差时，视觉系统可以自动修正工件的位置信息，使得工件被正确加工。加装系统后可提升产能100%-300%，减少人工成本40%-60%，定位精度达0.05-0.15mm。适用于汽车零部件、3C数码、医疗器械、生物医药、五金工具、精密仪器、半导体元器件、服装辅料、家用电器、工艺礼品、珠宝首饰等行业。

通过给激光打标机装上眼睛（工业相机），从而让激光可以准确知道工件的位置信息，当工件位置出现偏差时，视觉系统可以自动修正工件的位置信息，使得工件被正确加工。加装系统后可提升产能100%-300%，减少人工成本40%-60%，定位精度达0.05-0.15mm。适用于汽车零部件、3C数码、医疗器械、生物医药、五金工具、精密仪器、半导体元器件、服装辅料、家用电器、工艺礼品、珠宝首饰等行业。

西南大学人工智能学院段书凯教授团队完成的“面向汽车开发和制造领域的智能技术研究与产业化”项目荣获2019年中国产学研合作创新成果一等奖。汽车工业是国民经济的支柱产业，同时也是一个高技术密集产业，涉及到许多科学领域里的新材料、新设备、新工艺和新技术。该获奖项目通过产学研联合创新，以提质增效、节能减排、国产化为目标，为汽车配件生产企业和整车企业进行了系统、全面的基础理论研究和自主技术创新，并进行了产业化应用，解决了汽车制造过程中的生产环境复杂、效率低下、生产节奏不合拍，以及汽车产品中动力传动系统效率低、关键控制技术长期缺失等瓶颈问题，通过该成果的实施，有望显著提升汽车产品设计开发和制造领域的智能化技术，实现该领域的重大创新。

本项目通过完善结构化焊接技术，研发视觉伺服机器人，研究焊缝图像处理算法和炉筒与大小炉盖的结构以及密封槽的设计，实现非结构化焊接制造蓝宝石炉，使其炉体性能可靠、制造工艺稳定、生产高度自动化。本项目的实施实现了如下的技术突破和创新：(1) 研发成功视觉伺服方法进行焊接机器人的焊缝跟踪控制，首次实现焊接环境的监控。(2) 研究晶体生长炉加热后对炉筒、大小炉盖等部件密封性能的影响；合理布置了电极与抽气管道装置；获得能在生产过程中安排合理的制作工艺和技术，保证晶体生长炉的密封性、粗糙度、同心度、平行度、垂直度达标及产品量产的稳定性。(3) 研发智能制造操作平台，可对蓝宝石炉进行结构化智能焊接。(4) 研发新型宝石炉，使蓝宝石炉的智能焊接制造技术获得突破性进展。●应用前景： 我国焊接自动化的市场容量在不断扩大，作为需求导向型行业，焊接自动化在工程机械和石油化工等行业中得到广泛应用。此外，在提高劳动生产率、提升产品质量和增强竞争力等方面，焊接自动化装备作为重要的基础装备之一，对我国未来先进制造技术的核心竞争力具有重要意义。而且对中国企业现有产能的焊接设备进行技术改造升级，也将产生巨大的焊接自动化装备需求，中国焊接自动化装备市场已进入高速发展阶段。 

本项目主要为企业提供机械装备关键零部件的修复和加工工艺等关键技术， 通过激光熔覆、热喷涂等技术优化了再制造产品修复的工艺参数，提高修复层 的性能，实现修复层的精密低应力平整化加工，提高修复产品的表面质量，形 成薄壁、弱刚性零件辅助加固高效高精度加工技术，降低加工过程中产生的振 动，避免出现加工变形，为企业进行机械产品再制造提供技术支持。

本项目采用五电弧协同增材制造，提高成形构件的堆积效率；利用激光约束电弧，提高成形金属构件的表面精度，减小加工余量；构筑出融合五电弧协同增材制造、激光稳定电弧、高速摄像监测、构件成形尺寸三维测量、工艺数字化监控等功能的多电弧协同增材制造装备。 1、 形成复杂空间曲面构件分区原则、切片方法与路径规划策略，建立五电弧协同增材制造高性能大型金属构件工艺方法、模型与窗口； 2、 研制出多电弧协同增材制造工艺规划与系统总控软件； 3、 开发了专用于高性能大型金属构件多电弧协同增材制造的专用金属丝材。 实现大型舰船艉轴架、运载火箭过渡端框架与高层建筑多向钢节点的高质量、高效率、低成本增材制造，并进行组织与性能预测。 图1 多电弧协同增材制造设备图 图2 多电弧协同增材制造典型产品 【技术优势】 项目成果有效解决了高性能大型金属构件采用电弧增材整体制造时，面临的堆积效率较低，制造大型金属构件周期长；成形金属构件表面精度低，加工量较大；成形金属构件的晶粒粗大，各相异性明显的难题，将目前大型金属构件电弧增材制造的效率提高到了新高度。 【技术指标】 五束电弧协同增材制造装备： 1）装备包括 CMT电源5台、六轴机器人系统3台、激光系统、工艺数字化系统、三维测量系统、高速摄像系统与缺陷除去系统； 2）三维测量系统的测量范围在300mm以内，可测量金属构件壁厚最大尺寸不低于250mm，测量误差在±1.0mm以内； 3）可成形高度大于2m、长度大于5m、宽度大于3.5m的金属构件，变形控制在0.2mm/100mm以内； 4）堆积效率≥1800cm3/h，连续工作时间不低于360小时； 五束电弧协同增材制造工艺总体软件： 1）具有模型解析重构、子模型选择、分区切片与9轴工艺路径规划、曲面切片、G代码及机器人离线编程代码生成、多电弧协同增材制造系统控制功能与工艺数据库； 2）可实现金属构件组织、性能预测及成形质量主动控制，并显示构件材料 CCT图； 3）模型解析、拓扑重构时间低于10分钟，切片轮廓精度优于±0.1mm，单层切片时间＜2s。 4）支持2000万以上三角形面片、尺寸4m以上STL模型； 5）支持任意空间曲面模型的路径规划，成形尺寸≥4000mm； 6）支持 6轴机器人+3轴龙门式床身协同控制的9轴工艺路径规划，成形效率达 1800cm3/h，全程误差≤0.5%，路径输出方式为G代码、机器人离线编程代码； 7）工艺数据库覆盖控制系统参数及工艺及材料参数，并建立典型工艺参数，加工误差范围≤0.5%；

我国新型显示产业规模和在建产线均居世界第一，但主要核心装备依赖进口，制约我国新型显示产业自主可控发展。新型显示器件向大尺寸、超高清、柔性化方向发展，其面临的重大挑战是如何在大面积柔性基板上实现纳米特征-微米结构-米级器件跨尺度高精度制造。光刻/蒸镀技术受限于模板尺寸和平面工艺，传统喷印受制于打印分辨率低（>20μm），均无法满足大尺寸/超高清/柔性化新型显示高精度/高效率/高可靠制造要求，急需发明新的制造原理、技术与装备。 针对新型显示器件高精高效制造国际难题，本项目原创高分辨率电流体喷印新原理，发明了电流体喷印新喷头、新技术和新装备，国际首创多款柔性新型显示器件并占领高端市场。 目前提出的“拉伸式”高分辨率电流体喷印新原理，实现<200nm结构的喷印制造，兼具按需点喷、射流直写、雾化制膜等不同喷射模式，突破了传统喷墨打印技术分辨率低、材料适用范围窄、喷射模式单一的问题。 本成果发明了阵列化独立可控电流体喷印系列喷头、高速视觉测量装置等核心装置与智能控制算法，开发了国际首台新型显示电流体喷印装备。部分核心专利作价3000万元实现成果转化，创新技术支持下开发的系列装备在显示龙头企业测试应用，实现了高分辨率OLED/QLED/PeLED（>300PPI）等新型显示器件集成制造。

本研究根据科技部统一部署，依据国家山东半岛蓝色经济区战略规划、黄 河三角洲高效生态经济区发展规划，针对山东省高端装备制造产业转型发展需 求，重点突破服务型制造关键技术和产业急需的共性关键技术；积极拓展“两 化”融合的发展空间，围绕制造业转型升级，推进制造业信息化从单业务应用 向多业务综合集成转变，从企业信息应用向业务流程优化再造转变，从单一企 业应用向产业链上下游协同应用转变。 主要研究内容包括研发覆盖重点产业的云制造服务平台，服务 500 家企业； 面向区域内大型骨干企业，攻克产品数字化设计、集团精细化管控、产业链协 同等关键技术，研发相应的信息化系统平台，完成 3 家企业应用示范，拉动 30 家企业深化应用；开展智能嵌入式、工业泛在网、传感网和智能控制等技术攻 关，并在 3 家高端装备制造企业中集成应用，拉动 20 家企业深化应用；开展自 主知识产权核心软件与制造物联关键技术成果的应用，新增 10 家以上应用企业； 开展标准、评估、培训等支撑环境建设，开展信息化指数调查（企业 100 家以 上），完成人才培训 5 万人次以上。 本项目获得国家科技支撑计划资助，项目执行期 2012.1-2015.12。