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本項目核心技術獲中國輕工業聯合會科學技術進步獎二等獎。 1、項目簡介 本項目所指復雜裝備主要為復雜動力機械裝備及其關鍵零部件，如汽輪機、壓縮機等。 本項目針對復雜裝備制造企業技術準備時間長、效率低、制造過程模式自動化程度低、協調能力差、信息共享度和集成度不高、信息孤島現象等實際情況，研發了集數字化設計、制造和智能化監控管理為一體的設計制造管理系統。項目重點突破了復雜裝備智能化制造過程和工藝參數優化、工藝工裝設計自動化、數控機床生產的數字監控管理智能化、基于短距離無線通訊(Zigbee)技術的生產信息雙向傳輸、自適應在線排產優化等關鍵技術，為研發設計制造集成管理系統提供了技術支撐。 2、創新要點 （1）將開放式裝配建模技術應用于產品的研發中，創立了模型的 UML 表達方式、裝配體特征、裝配配合公差分析和系統的裝配層次分析等，完成了產品的結構設計、零件與裝配的聯動設計、裝配仿真分析，并建立了產品及其關鍵部件的數字樣機。開放式裝配建模方法更有效地指導產品由整體構思到樣機設計的整個過程。 （2）提出了面向數字化預裝配的分層干涉檢測算法，該方法把干涉檢測過程分為粗檢測、半精檢測、精確檢測三層，通過逐層檢測，大大加快了干涉檢測的速度，提高了檢測的精確度，有助于預裝配中優化裝配序列的快速生成。 （3）基于虛擬產品開發管理技術 VPDM，研究并解決了機械裝備虛擬數字樣機開發中的數據交叉、耦合和冗余問題； （4）基于工程知識和多視覺特征模型，提出了一種裝配優化序列規劃方法。利用直接裝配關系圖表達產品幾何信息、設計信息、制造信息和裝配信息等，通過產品特性和操作環境的評價因素，構建裝配先后關系，從可行裝配序列中選擇最優裝配序列，更好地幫助設計師完成裝配設計并做出正確決定。縮短了產品研發時間，保證產品準時投放市場。 3、效益分析 目成果廣泛應用于多家裝備制造企業，其中 4 家企業利用該技術提高生產效率 20%~30%，按時交貨率從 63％左右提高到 90％以上。近三年企業總計新增利潤 6.1663 億元，新增稅收 3.3804 億元，新增銷售 28.058 億元。減少了 80%以上的生產管理人員 4、推廣情況（已推廣企業） 本項目成果已在無錫透平葉片有限公司、無錫壓縮機股份有限公司、江蘇南方機電股份有限公司、無錫市安邁工程機械有限公司等生產企業得到成功應用。 授權專利： 1.數控機床刀具的在線管理方法 201010129780.1 2.車間加工設備群加工運行優化的方法 200910031198.9 3.數控機床監控方法 201110430626.2 

機器人打印3D工作站六軸關節機器人，數字化焊接電源，推拉絲焊槍與防碰撞裝置、3D離線編程軟件、銑削減材系統、移動式煌接除塵器、3D柔性連接平臺、控制系統、防碰撞焊槍、移動煙塵凈化器、安全圍欄等組成一套智能3D增材制作機器人打印工作站，可廣泛用于有色金屬的3D成型打印及工藝試驗。滿足教學需求，方便實際應用的高配置型機器人3D接工作站。本工作站按照企業應用要求:標準?？旎O計，通過學習機器人工作站結構，配置選型、控制原理，PLC控制原理與編程，以及系統之間的通訊、3D打印工藝分析、工藝評定，工裝設計原則、機器人外部軸的添加與聯動。安全防護、1/0通訊、程序數據、程序編寫、硬件連接、通訊方式設定。掌握機器人編程操作、M參數設定、工裝設計基礎、變位機選型與通訊。適合中高職、本科院校自動化、焊接及材料成型類相關專業《金屬3D打印技術》、《工業機器人與控制技術》、《焊接自動化技術》《自動化技術》《金屬3D打印技術》等課程的實訓教學，提供機器人的編程、維護、焊接工藝的編制、工作站的項目設計及項目管理全方位實訓與工藝試驗論證。使用KRL結構模式設置可快速編寫打印程序。將零件的三維模型輸入到計算機3D打印制造軟件中，由軟件通過幾何層面的分析，確定增材制造的策略，數模分層切片，多種加工策略，包括增材和減材制造的交善時機，并生成多種加策路和加工代碼。

智能制造（銑削）綜合實訓平臺既可獨立實訓，也可以接通實物機電設備實現動作控制。本設備集成了智能制造執行系統（MES）、工業機器人控制系統、數控銑削控制系統、可編程控制器（PLC）、觸摸屏（HMI）、場景系統、MES系統。通過機器人示教器、數控系統、PLC及電路控制虛擬場景中的設備。利用該設備可綜合實訓MES系統、工業機器人編程與操作、數控銑床編程與操作、觸摸屏編程與控制、工業PLC的交互控制編程與調試。本設備還配備自定義I/O接線仿真功能模塊，用戶可自定義刪除和連接I/O端口的接線設置，從而可以按自定義的I/O接線進行PLC程序編輯，擁有自主搭建場景功能。 該平臺面向智能制造專業群可開展《工業機器人技術與應用》、《數控銑削加工實訓》、《數控銑床系統參數調試》、《PLC基礎應用》、《觸摸屏組態控制》、《智能制造單元綜合實訓》等課程的教學、考核及相應的技能競賽訓練。

本發明公開了一種物理模擬航空發動機中介機匣件鑄造成形過 程的模具，其包括模具單元、固定單元和照明單元，模具單元由多層 模腔結構疊加而成，每層模腔結構的內部腔體連通，多層模腔結構內 部腔體組合而成的腔體形狀與航空發動機中介機匣件的形狀適應；模 具單元中部設有與底層模腔結構相連通的中心直澆道；底層模腔結構 的底部設有排水閥和支撐定位柱；固定單元包括組合銷孔和圓柱銷， 組合銷孔由各層模腔結構上同軸銷孔疊加而成，圓柱銷貫穿組

近些年，工業發展導致環境污染越來越嚴重，其中粉塵作為環境 惡化的重要污染源,嚴重危害著我們的生活環境和人們的身心健康。 因此,采取及時有效的措施對環境中的粉塵濃度進行檢測,然后進行 除塵降塵,可有效提高人生安全系數和環境質量。 目前，現有的粉塵檢測設備中,所用的傳感器穩定性差,致使測量 精度不夠高,且校準調節難度大,這也對產品的推廣和后期維護帶來 不便。課題組采用激光散射法在線監測粉塵濃度,并采用 3D 打印技術 設計系統總體及光路結構，采用串口通訊模塊對系統進行了數據校準 及穩定性分析,測量精準度高。

建筑幕墻是由支承結構體系與面板組成的、可相對主體結構有一定位移能力、不分擔主體結構所受作用的建筑外圍結構或裝飾性結構,包括玻璃幕墻、石材幕墻和合金幕墻等，并被廣泛應用于高樓大廈、機場、高鐵車站等公共設施。隨著服役年限的增加，近些年來建筑幕墻因面板脫落造成的事故屢見不鮮，嚴重威脅著人們的生命財產安全。因此，建筑幕墻實施有效的檢測是實現幕墻安全管理、預防災害發生的重要前提。當前幕墻安全狀態檢測的手段主要有：目測法、手試法、振動傳感器法等，目測法和手試法需要作業人員通過攀爬等手段靠近檢測對象實施檢測，且檢測結果受檢測人員個人經驗影響較大。振動傳感器法因傳感器的安裝困難、需要額外激振、附加質量也對檢測結果影響較大等原因實際應用價值較小。 本項成果提供了一種基于激光測振技術的建筑幕墻安全狀態的無損檢測方法。該方法基于幕墻面板時常微動的特點進行幕墻安全狀態檢測，不需要提供額外激勵，可遠程、快速評價幕墻的安全狀態，具有適用范圍廣、實用性強等特點。

以大型薄壁結構雙激光束雙側同步焊接(DLBSW)工藝與裝備需求為牽引，開展高效激光焊接機理、技術、裝備研究，突破了激光焊接微觀熱-力-冶金機理、形性一體化精準調控技術，形成了首套雙激光束雙側同步焊接裝備，完成了國內首個激光焊接火箭貯箱的研制。 技術特征 面向航空航天大型復雜曲面薄壁結構，提出了焊縫組織形態三維解構方法、面向微區缺陷與性能的組織形態重構與參數體系化設計方法；提出了智能化建模技術，形成了面向航空航天型號產品的虛擬焊接體系。

以大型薄壁結構雙激光束雙側同步焊接(DLBSW)工藝與裝備需求為牽引，開展高效激光焊接機理、技術、裝備研究，突破了激光焊接微觀熱-力-冶金機理、形性一體化精準調控技術，形成了首套雙激光束雙側同步焊接裝備，完成了國內首個激光焊接火箭貯箱的研制。技術特征面向航空航天大型復雜曲面薄壁結構，提出了焊縫組織形態三維解構方法、面向微區缺陷與性能的組織形態重構與參數體系化設計方法；提出了智能化建模技術，形成了面向航空航天型號產品的虛擬焊接體系。應用范圍:已有合作與成效：（1）與中國商飛合作，完成C919機身壁板結構DLBSW仿真研究與樣件研制工作；（2）與上海航天技術研究院合作，將DLBSW技術應用于火箭燃料貯箱結構，成果完成了國內首個激光焊接火箭貯箱的研制工作；（3）與航天一院合作，開展新一代載人火箭貯箱箱底焊接變形控制研究。后續推廣：為將來重型運載火箭、大型寬體客機、戰略運輸/轟炸機、下一代戰斗機制造提供支持。

太陽能作為一種潔凈和相對易于獲取的能源在未來的動力產品中將占有越來越大的比份。如何發展高光電能量轉換效率、高可靠性和低成本的太陽能電池是目前太陽能利用領域所面臨的關鍵問題。相對于第一代和第二代太陽能電池(轉換效率<<50％)，各國科學家紛紛研究不同的應用于第三代太陽能電池的新材料和新結構，目標是使光電轉換效率大于5 0％。近年來，一種具有微、納米量級特殊結構的光伏材料成為太陽能電池的研究熱點。利用飛秒脈沖激光在極短的持續時間內激發出極大的峰值能量，其在硅片的相互作用過程中具有很強的非線性效應，聚焦燒蝕硅表面很小的一塊面積，形成規則排列的微納米結構。這種微納米結構由于表面積增大，對入射光波有很大的吸收，且對光的敏感性提高了數百倍，這些性質對我們提高光電轉換效率具有很大的指導意義。這種材料與本底未處理材料的性質相比，材料帶隙減小，對光的敏感性提高了數百倍，這使得其對波長為250—2500 nm的入射光波有大于90％的吸收；另外，黑硅比傳統材質的硅的比重低。這些奇特的光電和物理性質能進一步提高太陽能電池的光電轉換效率。根據光吸收效率，激子光量子效率，化學電勢效率以及填充因子計算總的光電轉換效率，普通硅基太陽能電池光電轉換效率只有1 5％，而基于微納結構光伏材料的太陽能電池轉換效率可望達到50%-60%。 針對國民經濟可持續發展在太陽能光伏技術方面的重大需求，發展利用超短脈沖激光制備具有優異光電轉化效率的微納結構光伏材料的新方法，以及通過探測光伏材料中非平衡載流子的能帶結構及微分負電導等特性，探知光伏材料的光電轉換效率，從而篩選出轉換效率較高的微納結構光伏材料，最終在發展新型、高效太陽能電池的新原理和新技術方面取得創新性突破，為我國研發具有自主知識產權的高效第三代光伏電池打下堅實基礎。

北京大學“極端光學創新研究團隊”發展了一種高精度的暗場光學成像定位技術(位置不確定度僅21 nm)，并結合電子束套刻工藝，實現了片上量子點微盤激光器與銀納米線表面等離激元波導的精確、并行、無損集成。這種微盤-銀納米線復合結構同時具有介質激光器與表面等離激元波導的優勢，因此不僅具有介質激光器的低閾值與窄線寬特性，而且具有表面等離激元波導的深亞波長場束縛特性。基于這種靈活、可控的制備方法，他們實現了片上微盤激光器與表面等離激元波導間多種形式的精確可控集成，包括切向集成、徑向集成以及復雜集成，并且對量子點無任何加工損傷；進一步，通過同時集成多個片上微盤激光器與多個銀納米線表面等離激元波導，他們獲得了多模、單色單模以及雙色單模的深亞波長(0.008λ2)相干輸出光源。這些高性能的深亞波長相干輸出光源可以容易地耦合并分配至其它深亞波長表面等離激元光子器件和回路中。因此，這種靈活、可控的精確集成方法在高集成密度的光子-表面等離激元復合光子回路中具有重要應用，并且這種方法可以拓展到其它材料和其它功能的微納光子器件集成中，為未來光子芯片的實現提供了一種可行的解決方案。  該工作于2018年5月發表在Advanced Materials上(Advanced Materials 2018, 30, 1706546)，并以卷首插畫(Frontispiece)的形式予以重點報道。文章的第一作者為北京大學物理學院博士研究生容科秀，陳建軍研究員為通訊作者。該研究工作得到了國家自然科學基金委、科技部、人工微結構和介觀物理國家重點實驗室、量子物質科學協同創新中心和極端光學協同創新中心等的支持。 圖1. 片上膠體量子點微盤激光器與銀納米線表面等離激元波導的精確、并行、無損集成。