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本項(xiàng)目采用五電弧協(xié)同增材制造，提高成形構(gòu)件的堆積效率；利用激光約束電弧，提高成形金屬構(gòu)件的表面精度，減小加工余量；構(gòu)筑出融合五電弧協(xié)同增材制造、激光穩(wěn)定電弧、高速攝像監(jiān)測、構(gòu)件成形尺寸三維測量、工藝數(shù)字化監(jiān)控等功能的多電弧協(xié)同增材制造裝備。 1、 形成復(fù)雜空間曲面構(gòu)件分區(qū)原則、切片方法與路徑規(guī)劃策略，建立五電弧協(xié)同增材制造高性能大型金屬構(gòu)件工藝方法、模型與窗口； 2、 研制出多電弧協(xié)同增材制造工藝規(guī)劃與系統(tǒng)總控軟件； 3、 開發(fā)了專用于高性能大型金屬構(gòu)件多電弧協(xié)同增材制造的專用金屬絲材。 實(shí)現(xiàn)大型艦船艉軸架、運(yùn)載火箭過渡端框架與高層建筑多向鋼節(jié)點(diǎn)的高質(zhì)量、高效率、低成本增材制造，并進(jìn)行組織與性能預(yù)測。 圖1 多電弧協(xié)同增材制造設(shè)備圖 圖2 多電弧協(xié)同增材制造典型產(chǎn)品 【技術(shù)優(yōu)勢】 項(xiàng)目成果有效解決了高性能大型金屬構(gòu)件采用電弧增材整體制造時(shí)，面臨的堆積效率較低，制造大型金屬構(gòu)件周期長；成形金屬構(gòu)件表面精度低，加工量較大；成形金屬構(gòu)件的晶粒粗大，各相異性明顯的難題，將目前大型金屬構(gòu)件電弧增材制造的效率提高到了新高度。 【技術(shù)指標(biāo)】 五束電弧協(xié)同增材制造裝備： 1）裝備包括 CMT電源5臺、六軸機(jī)器人系統(tǒng)3臺、激光系統(tǒng)、工藝數(shù)字化系統(tǒng)、三維測量系統(tǒng)、高速攝像系統(tǒng)與缺陷除去系統(tǒng)； 2）三維測量系統(tǒng)的測量范圍在300mm以內(nèi)，可測量金屬構(gòu)件壁厚最大尺寸不低于250mm，測量誤差在±1.0mm以內(nèi)； 3）可成形高度大于2m、長度大于5m、寬度大于3.5m的金屬構(gòu)件，變形控制在0.2mm/100mm以內(nèi)； 4）堆積效率≥1800cm3/h，連續(xù)工作時(shí)間不低于360小時(shí)； 五束電弧協(xié)同增材制造工藝總體軟件： 1）具有模型解析重構(gòu)、子模型選擇、分區(qū)切片與9軸工藝路徑規(guī)劃、曲面切片、G代碼及機(jī)器人離線編程代碼生成、多電弧協(xié)同增材制造系統(tǒng)控制功能與工藝數(shù)據(jù)庫； 2）可實(shí)現(xiàn)金屬構(gòu)件組織、性能預(yù)測及成形質(zhì)量主動控制，并顯示構(gòu)件材料 CCT圖； 3）模型解析、拓?fù)渲貥?gòu)時(shí)間低于10分鐘，切片輪廓精度優(yōu)于±0.1mm，單層切片時(shí)間＜2s。 4）支持2000萬以上三角形面片、尺寸4m以上STL模型； 5）支持任意空間曲面模型的路徑規(guī)劃，成形尺寸≥4000mm； 6）支持 6軸機(jī)器人+3軸龍門式床身協(xié)同控制的9軸工藝路徑規(guī)劃，成形效率達(dá) 1800cm3/h，全程誤差≤0.5%，路徑輸出方式為G代碼、機(jī)器人離線編程代碼； 7）工藝數(shù)據(jù)庫覆蓋控制系統(tǒng)參數(shù)及工藝及材料參數(shù)，并建立典型工藝參數(shù)，加工誤差范圍≤0.5%；

成果簡介 成果包括：自主導(dǎo)航與控制技術(shù)、在線軌跡規(guī)劃技術(shù)、打磨力柔性控制技術(shù)及打磨缺陷在線自動檢測技術(shù)。實(shí)現(xiàn)了AGV全自動導(dǎo)航控制及在線規(guī)劃機(jī)器人打磨軌跡，采用力控算法和姿態(tài)適應(yīng)算法保證打磨力可控及曲面適應(yīng)性。 成果開發(fā)了智能磨拋系統(tǒng)，集成了移動機(jī)器人運(yùn)控與SLAM技術(shù)、多傳感器融合的大型復(fù)雜曲面識別與磨拋路徑規(guī)劃技術(shù)、機(jī)械臂與打磨頭融合的打磨力控技術(shù)及磨拋質(zhì)量自動視覺檢測技術(shù)。可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面零件的遙控操作及自動磨拋，改善人工打磨的工藝環(huán)境，保證打磨質(zhì)量。 成果展示

我國的電力工業(yè)在近十年內(nèi)有了很大的發(fā)展，并將有更大的發(fā)展。作為電站的大型設(shè)備，其運(yùn)行的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性是至關(guān)重要的，不僅關(guān)系到電廠的安全與生產(chǎn)效益，而且對國民經(jīng)濟(jì)有直接影響。 但是多年以來，汽輪發(fā)電機(jī)組損失均在千萬元以上，直接經(jīng)濟(jì)損失則在數(shù)百億元以上。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1988年至1991年四年來全國發(fā)電機(jī)事故總臺達(dá)219臺次，占裝機(jī)總臺數(shù)（462臺

產(chǎn)品詳細(xì)介紹立體地圖是采用先進(jìn)的制作工藝和成圖方法，把地形、地貌還原成與實(shí)地相符的地形模型，即：采用國家標(biāo)準(zhǔn)地形圖作為制作地形、地貌的基礎(chǔ)底圖，通過地圖制圖、等高線綜合等手段，還原地形圖上的等高線為與實(shí)地相符的地形、地貌。又通過了展點(diǎn)、控制等多種地圖制圖手段賦予地形、地貌于基本精度，由高分子樹脂一次成形使之成為立體地圖。

本發(fā)明公開了一種大型自由曲面在機(jī)測量方法及裝置，裝置包 括彈性元件、伸縮桿、套筒、光柵尺、激光位移傳感器、支撐腳、噴 墨標(biāo)記頭以及球形滾輪；伸縮桿位于套筒內(nèi)，伸縮桿上安放有光柵尺；伸縮桿的一端與套筒端部之間安放有彈性元件，伸縮桿的另一端連接 支撐腳的一端，支撐腳的另一端連接球形滾輪，支撐腳的中部安放有 激光位移傳感器，激光位移傳感器與球形滾輪之間安放有噴墨標(biāo)記頭。 本發(fā)明采用激光位移傳感器和光柵尺結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)測量，激光位移 傳感器測量曲面測量點(diǎn)相對于其端面的距離，光柵尺測量激光位移傳 感器的位移，結(jié)合兩距離便可精準(zhǔn)計(jì)算得到測量點(diǎn)相對于基準(zhǔn)點(diǎn)的距 離；能夠根據(jù)現(xiàn)場不同的測量要求來改變安放方式，特別適用于各種 大型復(fù)雜曲面的現(xiàn)場測量。 

項(xiàng)目研究的背景及用途:各種規(guī)格的鋼板卷制是海洋石油導(dǎo)管架及海上 60天津大學(xué)科技成果選編 采油平臺制造工程中的必備的生產(chǎn)工藝過程。多年來，一直采用上輥萬能式三輥 卷板機(jī)，實(shí)施手動操作，費(fèi)工、費(fèi)人力、效率低，隨著海洋石油生產(chǎn)的發(fā)展，已 遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)要求。為了提高企業(yè)的形象，增強(qiáng)企業(yè)的競爭優(yōu)勢，海洋石油工 程股份有限公司從生產(chǎn)需要出發(fā)，從企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展考慮，提出研制“大型卷板 設(shè)備數(shù)控系統(tǒng)”的課題計(jì)劃。 該成果可用于板材的自動卷制成型。 技術(shù)原理及流程:本項(xiàng)目研究與開發(fā)的目的是實(shí)現(xiàn)大型卷板設(shè)備數(shù)字化 控制、自動化操作。總體思路為該項(xiàng)成果在彈塑性變形理論基礎(chǔ)上，分析卷制工 藝、正確確定材質(zhì)彈塑性變形量及回彈指數(shù)，核算設(shè)備運(yùn)動及動力參數(shù)，創(chuàng)造性 地建立了板材卷制的數(shù)學(xué)模型;合理設(shè)計(jì)卷制工藝，編制計(jì)算機(jī)程序，采用計(jì)算 機(jī)程序控制;研制基于 PMAC 的開放式數(shù)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)大型板材工件數(shù)控卷制。 成果水平及主要技術(shù)指標(biāo):該研究達(dá)到并部分超過國際先進(jìn)水平，獲天 津市科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。 市場分析及效益預(yù)測:新研制的數(shù)控卷板設(shè)備可實(shí)現(xiàn)板邊預(yù)彎及卷圓工 藝工步的自動化操作，比手動操作減少兩名操作人員，由于實(shí)現(xiàn)板邊預(yù)彎，省去 壓力機(jī)壓頭工藝，可省去 2000T 油壓機(jī)、20 T 橋吊各一臺，省去壓頭操作人員 4 名，達(dá)到大幅減少操作人員、縮短工藝時(shí)間、提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量的目 的。正式投入生產(chǎn)使用三年來，驗(yàn)證提高生產(chǎn)效率近 1 倍，證明其技術(shù)先進(jìn)，生 產(chǎn)可靠，年均創(chuàng)利稅 150 萬元。 154.TCP-I 型摩托車排氣污染物測量裝置 項(xiàng)目研究的背景及用途:防治大氣污染是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，需要個(gè) 人、集體、國家、乃至全球各國的共同努力。為貫徹《中華人民共和國環(huán)境保護(hù) 法》和《中華人民共和國大氣污染防治法》，配合當(dāng)前我國機(jī)動車行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié) 構(gòu)調(diào)整和企業(yè)認(rèn)證，控制摩托車排氣污染物對環(huán)境的污染，改善環(huán)境空氣質(zhì)量， 我公司自主研發(fā)試制了符合《摩托車排氣污染物排放限值及測量方法(工況 法)(GB14622-2002)》全部檢測要求的性價(jià)比高、可靠實(shí)用、易于操作的 TCP-I 型 摩托車排氣污染物測量裝置。 該裝置的試制完成將打破只能以國外裝置作為測量手段，因而國外裝置 61天津大學(xué)科技成果選編 在排放檢測領(lǐng)域一統(tǒng)天下的局面，帶來有利于社會發(fā)展的有益競爭。由于整套裝 置依賴于國內(nèi)高校和研究所的科研力量試制完成，因此，使技術(shù)支持有了更充分 的保證，各項(xiàng)服務(wù)措施更加切合實(shí)際、易于實(shí)現(xiàn)。 技術(shù)原理及流程:本裝置采用工況法測量摩托車排氣中一氧化碳(CO)、碳 氫化合物(HC)和氮氧化物(NOX)的排放值，滿足對摩托車產(chǎn)品進(jìn)行型式認(rèn)證試驗(yàn) 和生產(chǎn)一致性檢查試驗(yàn)的需求，是摩托車生產(chǎn)企業(yè)、相關(guān)科研部門、摩托車檢測 機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測和分析摩托車排氣污染物的必備專用設(shè)備。 本裝置由中央計(jì)算機(jī)控制單元、定容稀釋排氣取樣(CVS)單元、分析儀 器單元以及相關(guān)輔助設(shè)備組成。 成果水平及主要技術(shù)指標(biāo):國際先進(jìn)。 市場分析及效益預(yù)測:本裝置可以用于整個(gè)摩托車行業(yè)的發(fā)動機(jī)排放檢 測，也可用于研究院所進(jìn)行發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)，將裝置進(jìn)行改進(jìn)后可以適應(yīng)其他機(jī)動 車的排放測量。該裝置的推行，將為我國機(jī)動車生產(chǎn)廠家提供高性價(jià)比的檢測設(shè) 備，促進(jìn)各生產(chǎn)廠商迅速提高制造技術(shù)，降低對大氣環(huán)境的污染物排放。隨著世 界各國對發(fā)動機(jī)排放的日益重視，各種排放檢測設(shè)備將在各發(fā)展中國家陸續(xù)上馬， 該裝置可以出口到其他國家地區(qū)，打破國外儀器壟斷國際市場的局面。 

本發(fā)明公開了一種基于自相關(guān)的大型軸流風(fēng)機(jī)不平衡量的識別方法。方法:1)假設(shè)軸流風(fēng)機(jī)振動由不平衡量引起,定義軸流風(fēng)機(jī)振動信號工頻信號的幅值與其他頻率信號的幅值之比大于等于二,采樣長度大于轉(zhuǎn)速信號周期;2)對軸流風(fēng)機(jī)振動信號進(jìn)行低通濾波;3)進(jìn)行二重自相關(guān),從軸流風(fēng)機(jī)振動信號眾多頻率成分中分離出工頻成分;4)進(jìn)行有效值計(jì)算,還原出軸流風(fēng)機(jī)振動信號中工頻成分幅值;5)用測幅法進(jìn)行動平衡,確定軸流風(fēng)機(jī)不平衡質(zhì)量的大小和位置。本發(fā)明可以在不提取鍵相信號的前提下,從復(fù)雜振動信號中有效分離出不平衡振動幅值分量,最終通過測幅平衡法找出軸流風(fēng)機(jī)的不平衡大小和位置,有較大的工程應(yīng)用價(jià)值。

本項(xiàng)目在大型屋蓋風(fēng)致作用機(jī)理、風(fēng)效應(yīng)分析理論、設(shè)計(jì)風(fēng)荷載確定方法和 屋面系統(tǒng)抗風(fēng)的技術(shù)措施、檢測評價(jià)方法等方面取得了以下創(chuàng)新成果：（1） 提出了大跨屋蓋非高斯極值風(fēng)壓分析理論和多模態(tài)耦合風(fēng)振效應(yīng)分析理論 系統(tǒng)構(gòu)建了非定常、非高斯特性的屋面風(fēng)荷載模型，提出了屋蓋非高斯風(fēng)壓時(shí)程的概率密度表達(dá)式、多樣本風(fēng)壓極值概率分布模型；提出能夠計(jì)入多模態(tài)參 與的耦合效應(yīng)和結(jié)構(gòu)、風(fēng)荷載、風(fēng)向不確定性的基于概率的高效風(fēng)振計(jì)算方法。 系統(tǒng)建立了屋面風(fēng)荷載和結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)的分析理論。（2） 提出了屋面圍護(hù)結(jié)構(gòu)和大跨承重結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)方法提出考慮非高斯極值、相關(guān)性面積折減、風(fēng)向效應(yīng)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載計(jì)算方 法，提出了可考慮多模態(tài)風(fēng)振響應(yīng)的多目標(biāo)等效靜風(fēng)荷載分析方法。基于提出的 理論方法和大規(guī)模風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，分析不同結(jié)構(gòu)參數(shù)和風(fēng)荷載參數(shù)下的平面、柱面、 球面、雙坡、鞍型、懸挑等典型屋面圍護(hù)結(jié)構(gòu)全方向極值風(fēng)壓及大跨主體結(jié)構(gòu)的 等效靜風(fēng)設(shè)計(jì)荷載，給出了可供設(shè)計(jì)直接使用的計(jì)算圖表。（3） 提出了改善屋面圍護(hù)系統(tǒng)抗風(fēng)承載力的技術(shù)措施、評價(jià)方法以及檢測手段 提出了屋面圍護(hù)系統(tǒng)的材料選擇要求和構(gòu)造設(shè)計(jì)原則；研發(fā)了改善和提高抗風(fēng)承載力的金屬屋面板板型和抗風(fēng)揭部品部件，同時(shí)很好地滿足功能及節(jié)能環(huán)保 要求；提出圍護(hù)系統(tǒng)抗風(fēng)揭的實(shí)驗(yàn)室測試方法和現(xiàn)場原位測試方法，及屋面系統(tǒng) 的安全性評價(jià)方法。

本項(xiàng)目在大型屋蓋風(fēng)致作用機(jī)理、風(fēng)效應(yīng)分析理論、設(shè)計(jì)風(fēng)荷載確定方法和 屋面系統(tǒng)抗風(fēng)的技術(shù)措施、檢測評價(jià)方法等方面取得了以下創(chuàng)新成果：（1）  提出了大跨屋蓋非高斯極值風(fēng)壓分析理論和多模態(tài)耦合風(fēng)振效應(yīng)分析理論 系統(tǒng)構(gòu)建了非定常、非高斯特性的屋面風(fēng)荷載模型，提出了屋蓋非高斯風(fēng)壓時(shí)程的概率密度表達(dá)式、多樣本風(fēng)壓極值概率分布模型；提出能夠計(jì)入多模態(tài)參 與的耦合效應(yīng)和結(jié)構(gòu)、風(fēng)荷載、風(fēng)向不確定性的基于概率的高效風(fēng)振計(jì)算方法。 系統(tǒng)建立了屋面風(fēng)荷載和結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)的分析理論。（2）  提出了屋面圍護(hù)結(jié)構(gòu)和大跨承重結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)方法 提出考慮非高斯極值、相關(guān)性面積折減、風(fēng)向效應(yīng)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載計(jì)算方 法，提出了可考慮多模態(tài)風(fēng)振響應(yīng)的多目標(biāo)等效靜風(fēng)荷載分析方法。基于提出的 理論方法和大規(guī)模風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，分析不同結(jié)構(gòu)參數(shù)和風(fēng)荷載參數(shù)下的平面、柱面、 球面、雙坡、鞍型、懸挑等典型屋面圍護(hù)結(jié)構(gòu)全方向極值風(fēng)壓及大跨主體結(jié)構(gòu)的 等效靜風(fēng)設(shè)計(jì)荷載，給出了可供設(shè)計(jì)直接使用的計(jì)算圖表。（3）  提出了改善屋面圍護(hù)系統(tǒng)抗風(fēng)承載力的技術(shù)措施、評價(jià)方法以及檢測手段 提出了屋面圍護(hù)系統(tǒng)的材料選擇要求和構(gòu)造設(shè)計(jì)原則；研發(fā)了改善和提高抗風(fēng)承載力的金屬屋面板板型和抗風(fēng)揭部品部件，同時(shí)很好地滿足功能及節(jié)能環(huán)保 要求；提出圍護(hù)系統(tǒng)抗風(fēng)揭的實(shí)驗(yàn)室測試方法和現(xiàn)場原位測試方法，及屋面系統(tǒng) 的安全性評價(jià)方法。

新一代航空航天器的跨代高性能要求使得其尺寸越來越大、材料體系越來越多、結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。傳統(tǒng)制造周期長、質(zhì)量不穩(wěn)定，無法滿足型號質(zhì)量和精度要求，亟需變革制造模式。工業(yè)機(jī)器人智能制造技術(shù)與裝備是解決該難題的最佳新途徑。但機(jī)器人精度低、剛性弱、加工穩(wěn)定性差等難題制約了其應(yīng)用于航空航天大型復(fù)雜構(gòu)件的高效高精制造，且核心裝備被國外發(fā)達(dá)國家壟斷，迫切需要突破基于移動機(jī)器人的制造核心技術(shù)與裝備，形成基于移動機(jī)器人的大型復(fù)雜構(gòu)件原位加工與裝配融合的制造能力，打破國外壟斷，實(shí)現(xiàn)自主可控。 技術(shù)特征 圍繞航空航天大型復(fù)雜構(gòu)件的高效、高精、高質(zhì)量制造急需，突破了基于誤差相似度的機(jī)器人精度補(bǔ)償、機(jī)器人變剛度建模與加工顫振抑制、融合多源信息的在線感知與自適應(yīng)工藝、多功能末端執(zhí)行器研制等一系列關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建了移動機(jī)器人智能制造技術(shù)體系，自主研發(fā)了多臺套多功能末端執(zhí)行器和高精度大負(fù)載工業(yè)機(jī)器人智能鉆/鉚/銑制造裝備。