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            智能制造技術及裝備研發中心

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            智能制造技術及裝備研發中心(浙江大學機械工程學院)


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            中心依托浙江大學機械工程學院建設,中心主任曹衍龍教授,浙江大學制造技術及裝備自動化研究所副所長,主要從事檢測與控制、質量工程、智能制造等方面的科研和教學工作,入選浙江大學新星計劃,浙江省151人才工程,受聘為河南省特聘教授。中心目前共有人員15名,其中教授2人,副教授3人,博士后1人,博士2人,碩士5人。

            中心重點開展針對智能制造及智能工廠、智能檢測裝備、特種機器人、海洋裝備的研發與產業化。目前已研發出陣列式光度立體視覺檢測裝備、精密檢測定位裝配系統、消防機器人樣機,進入產業化中試階段。



            中心主要研究成果:

            智能工廠規劃與實施:智能工廠及車間工藝流程及布局數字化建模與優化、數字工廠的設計與建設、智能工廠與數字化車間信息集成方案設計、智能制造技術的應用與實施等。與杭州老板電器股份有限公司等多家上市企業進行合作,助其完成數字化車間/智能工廠的規劃與實施。

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            遠程運維標準體系建設:依托工信部智能制造專項中的通用標準項目,基于遠程運維系統的部署現狀,對遠程運維系統的關鍵技術問題進行規范,自主制定遠程運維相關標準,開展遠程運維的通用要求、業務流程、接口要求和安全要求等標準的自主制定,搭建標準試驗驗證平臺對標準技術內容進行驗證,建立遠程運維標準貫徹實施的公共服務平臺,為遠程運維系統的實施部署提供指導和依據,幫助企業實現從生產型制造向服務型制造的戰略轉型升級。

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            多傳感器協同定位測量系統:面向復雜零件的在線實時測量,將高精度光電探針傳感器和高分辨率顯微視覺傳感器安裝于數控位移臺,通過FPGA實現對兩個傳感器的微秒級同步觸發和控制,再利用圖像采集卡和光柵尺作為反饋單元采集測量數據,通過一系列數字化圖像處理和數據處理獲取被測物體的幾何坐標信息,再通過擬合計算被測物體的尺寸及其裝配精度。

            系統整機結構采用天然大理石制造,具有精度高、熱穩定性強的特點,各運動系統采用精密滾動導軌配合精密滾珠絲杠驅動,并采用光柵尺進行位置反饋,進行補償后可保證各軸的運動誤差(定位精度、直線度等)控制在1至2微米。該系統在汽車、機器人、電子信息、光學等多個領域具備廣泛的應用前景,并可與計算機、人工智能、控制、材料等學科進行交叉和共享,該系統能夠解決目前在智能制造、綜合測量及誤差分析等領域面臨的集成平臺缺失、智能化控制不足等問題,可配合機器人、微納制造、工業自動化等科學研究和工業應用。                                    

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            陣列式光度立體視覺檢測裝備:面向家電產品、汽車與國防裝備等行業中廣泛使用的大型薄壁件表面缺陷檢測問題,提出基于N個獨立光源和M個主鏡并列的可擴展陣列式跨尺度計算成像系統,實現大型薄壁件表面凹坑、劃痕、裂縫等微小缺陷的全自動、高速、高精度檢測與識別。初期成果已成功搭建實驗樣機,在約1.5平方米的薄壁件上可實現小于0.1毫米的表面缺陷檢測,具備傳統二維視覺檢測方法所無法比擬的超高精細度與準確度。該技術可廣泛應用于家電、3C等行業中金屬外觀件的表面缺陷檢測,對于消費產品外觀件的零缺陷智能制造具有重要的理論和工程應用價值。目前已經與老板電器洽談油煙機罩表面缺陷自動檢測應用。

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            大景深高分辨率光場計算成像及目標識別與定位技術: 集多種不同焦距的異構相機陣列系統,實現大景深高分辨計算成像,基于四維光場的視差與模糊線索結合深度學習對非結構化復雜環境進行精確三維環境建模、目標識別與定位等,為智能體在復雜環境中的任務建模與追蹤控制提供大范圍高精度視覺伺服。異構式光場成像系統包含多種不同焦距的鏡頭,在大光圈極短曝光條件下,可大幅度提升視覺系統的景深范圍和深度分辨率。通過融合一系列在不同深度的低分辨率圖像獲取大景深高分辨率的二維圖像,從而可應用機器學習類判別模型從二維圖像中識別并粗定位時空不變特征和追蹤目標,再基于視差與模糊線索的聯合稀疏深度估計,對特征與目標進行精確三維定位。該成像系統亦可通過卡爾曼濾波、粒子濾波等高效的算法融合包括GPS、IMU等在內的多種傳感器信息,提高智能體在復雜環境下執行任務的控制精度。

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            精密檢測定位裝配系統:精密四軸數控系統配合高分辨率雙視覺伺服,可實現對零部件的高速高精度檢測、定位和裝配。雙視覺伺服四軸精密數控系統;基于人工智能的自動光學檢測算法;微米級精度高速裝配。本系統各軸運動重復定位精度小于±0.005mm,旋轉精度小于0.001°,裝配垂直度小于0.01mm。系統采用自標定方法準確標定出相機參數、相機之間的相對位置關系及角度偏差等,系統標定精度為±0.005mm。完善的系統誤差標定不僅可以提高相機的圖像采集性能,并且可以極大的降低系統對于機械設備精度的要求,從而提高系統的裝配精度。可廣泛應用于電子消費類產品元器件自動光學檢測、定位及高精度裝配。

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            履帶式全地形智能消防機器人:高密度電池供電,大功率電機驅動,大扭矩輸出和高性能底盤運載,機器人環境適應性強,動力輸出達220n/m,可拖拽水管60m以上;機身搭載大流量水炮,可實現直流/噴霧兩種模式,實現快速降溫搶險,火災撲滅能力強;搭載多合一氣體檢測裝置,對現場有毒氣體進行檢測避免二次事故發生;遠傳距離達500m ,抗干擾性強,信號無滯后、可同步反饋現場情況,為救援決策提供可靠的決策依據。適用于石油化工、油罐區、大型倉庫、小型森林火災等大面積場所的A、B類火災。

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            永磁調速器:磁渦流調速器是一種利用感應渦流傳遞動力和調節轉速的非接觸式機械傳動系統,具有非接觸式柔性傳動的特性,可有效實現過載保護以及系統隔振降噪;可實現大范圍無級調速,具有一定延遲緩沖特性,對復雜多變、沖擊載荷具備極強適用性;對電網無諧波擾動,系統總體節能效果顯著,節能效率范圍可達25%-66%。適用于水泵、風機、鼓風機、離心機和散裝輸送設備等工業節能技術領域,設備目前已在蕪湖銘信科技節能有限公司投入使用。

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            實驗室的建設

            已建成棗莊市智能制造技術與裝備重點實驗室:實驗室面向國際科學前沿,面向國家戰略需求,以智能制造技術為主攻方向,旨在智能檢測技術及裝備研發、精密在線智能檢測系統、3D傳感技術和無人機技術、智能工廠、遠程運維標準化等方面取得技術突破。實驗室將與地方企事業單位結合,組建若干聯合研究平臺。四年內,實驗室計劃完成2項以上標志性產業化技術項目,在山東科技轉化實現產值5000萬元以上,申請發明專利10件以上,力爭成為具備強大造血功能的創新服務群體,支撐山東建設發展成為國內領先、國際知名的“智能制造”產業基地和人才高地。

            與國內外高校、研究院所及企業聯合成立了多家聯合實驗室,包括與法國巴黎薩克雷大學共建中法精度與裝配創新實驗室、與中國電子標準化研究院共建工業物聯網聯合實驗室、與深圳玖坤集團共建智能制造聯合實驗室等。

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            產業化公司

            中心已孵化山東創致智能科技有限公司,公司開展針對智能制造相關技術的研究、應用與產業化,產品包含智能工廠建設(方案設計與智能車間建設)、高精度智能裝配(面向3C產品)設備等,推進棗莊及山東制造行業智能制造技術的應用,為棗莊及山東提供優質的智能制造產品和相關科技服務。




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