在全球制造業向智能化、綠色化轉型的關鍵時期,中國計量大學 “云磨智擎” 團隊歷經兩年技術攻關,成功推出 “基于電磁力控與視覺引導的柔性打磨拋光設(she)備”。該(gai)設(she)備突破傳統剛性打磨(mo)技術瓶(ping)頸,實現高(gao)精(jing)度力控(kong)、智能(neng)路徑規劃與(yu)多(duo)面加工一(yi)體化,為(wei)航(hang)空航(hang)天、汽車(che)制造、半導體等(deng)高(gao)端領域提供了(le)高(gao)效(xiao)、綠色(se)的(de)精(jing)密加工解(jie)決方案,成為(wei)推動 “中(zhong)國智造” 升級的(de)重要創新成果。

項目團隊實踐調研

       直擊行業痛點:傳統打磨 “硬傷” 催生柔性化解決方案

       傳統打磨工藝長期受困于諸多難題。在復雜曲面加工場景下,剛性打磨設備常常引發過載損傷,致使工件報廢;欠打磨問題屢見不鮮,導致產品質量難以保障;二次退火現象頻發,不僅降低生產效率,還影響產品性能。這些問題在對精度要求極高的航空航天、精密儀器制造等高端制造業中,顯(xian)得尤為突(tu)出。

       針對上述問題,中(zhong)國計量大學(xue)(xue)“云磨智擎”學(xue)(xue)生團隊(dui)敏銳地捕捉到這些行(xing)業痛點,整合電(dian)磁(ci)學(xue)(xue)、機器人學(xue)(xue)與機器視覺(jue)(jue)技術(shu),研(yan)發出集 “電(dian)磁(ci)柔(rou)順力控 + 視覺(jue)(jue)精準引導” 于(yu)一(yi)體的柔(rou)性(xing)打磨拋(pao)光(guang)設(she)備,實(shi)現從(cong) “粗(cu)放加工” 到 “精準智造” 的跨越。

       云磨智擎團隊研發的柔性打磨拋光設備具有三大核心技術:重新定義精密打磨標準

       1.電(dian)磁(ci)變剛度(du)柔順打磨裝置——力控(kong)精(jing)度(du)達±1N,響(xiang)應速度(du)提升40%

       創(chuang)新采用定(ding)圈動鐵式音(yin)圈電(dian)機,通過電(dian)流-剛(gang)度(du)(du)(du)線性映射原理,實(shi)現0-100N接觸力(li)(li)動態調節,力(li)(li)控精度(du)(du)(du)達±1N,響應速(su)度(du)(du)(du)≤40 ms,較傳統(tong)方案提升40%。裝置配備六(liu)維力(li)(li)傳感器(qi)與位移傳感器(qi),實(shi)時補償20 mm范圍(wei)內的曲面(mian)偏差,有效消除打磨震(zhen)顫(zhan),使鋁合金、鈦合金等硬質材料(liao)表面(mian)粗糙度(du)(du)(du)穩(wen)定(ding)在Ra≤0.8 μm,達到航(hang)空級精密(mi)加工標準。

電磁變剛度柔順裝置

       2.智能翻轉工作(zuo)臺——360°無(wu)死角加工,除塵效率超99.7%

       集成高精度分度盤(分辨率0.00625°,重復定位精度0.0035°),支(zhi)持(chi)工(gong)(gong)件(jian)360°自(zi)動翻轉(zhuan),一次(ci)裝夾即可完成多面加(jia)工(gong)(gong),解決(jue)傳統(tong)設備需(xu)多次(ci)人工(gong)(gong)調整(zheng)的痛點。配套氣陀螺工(gong)(gong)業(ye)集塵(chen)(chen)系統(tong),以2000 m3/h流(liu)量吸附打磨粉塵(chen)(chen),除塵(chen)(chen)效率達99.7%,顯著(zhu)改善作業(ye)環(huan)境(jing),降(jiang)低職業(ye)病風險(xian)。

   ;    3.視(shi)覺引導系統——AI算法賦能,焊縫識別準確率98.7%

       搭載激光3D掃描(miao)儀與改進型(xing)Yolact+深度學習算(suan)法(fa),通過GhostNet骨(gu)干網絡(luo)與Coordinate Attention注意力機制,將(jiang)雙金屬焊縫等小目標識(shi)別準確(que)率提升至(zhi)98.7%,單(dan)幀處理速度達15.32 FPS。結合六軸(zhou)機器人手眼標定(ding)技術,實現理論模型(xing)與實際加工坐標的微米(mi)級匹配,路徑(jing)規劃誤差≤0.03 mm,徹底解決復(fu)雜曲(qu)面“定(ding)位難、規劃慢”問題。

 柔性打磨(mo)拋光(guang)設備實物圖

       項目由中(zhong)國(guo)計量大學(xue)機械(xie)電子工(gong)程、測控技(ji)術(shu)(shu)(shu)與(yu)儀器(qi)和工(gong)業工(gong)程等(deng)專(zhuan)業9名(ming)本(ben)科(ke)生組(zu)成(cheng),在蔣(jiang)志韜等(deng)老師的指導下,歷時(shi)2年完成(cheng)原(yuan)理(li)設計、樣機研制與(yu)工(gong)業測試。團隊突破“學(xue)生科(ke)研落地難”瓶頸(jing),與(yu)企業共建(jian)聯合(he)實(shi)驗(yan)室,實(shi)現“技(ji)術(shu)(shu)(shu)研發-場景(jing)驗(yan)證-工(gong)藝優(you)化(hua)”閉(bi)環(huan),被行業專(zhuan)家評價(jia)為“兼(jian)具學(xue)術(shu)(shu)(shu)價(jia)值與(yu)工(gong)程意(yi)義(yi)的典型(xing)成(cheng)果”,該項目成(cheng)果獲得了多方(fang)面的權威認可。經中(zhong)國(guo)科(ke)學(xue)院上(shang)海科(ke)技(ji)查新咨詢中(zhong)心國(guo)內外查新,證實(shi)項目核心技(ji)術(shu)(shu)(shu)具有新穎性,綜合(he)技(ji)術(shu)(shu)(shu)達到(dao)國(guo)際先(xian)進水(shui)平。團隊申請(qing)的8項專(zhuan)利,包括7項發明專(zhuan)利、1件(jian)軟件(jian)著作(zuo)權和1項外觀(guan)專(zhuan)利,形成(cheng)了完善的知識產權保(bao)護體系。

       在(zai)項目成(cheng)果轉化(hua)與行業(ye)(ye)(ye)應用落(luo)地(di)的(de)(de)關鍵階段(duan),“云磨(mo)智(zhi)擎” 團(tuan)隊(dui)與浙江思(si)普(pu)鋸業(ye)(ye)(ye)有限公司(簡稱“思(si)普(pu)鋸業(ye)(ye)(ye)”)達成(cheng)深度產學研合(he)作(zuo),共(gong)同(tong)開(kai)啟智(zhi)慧化(hua)鋸條焊縫打(da)磨(mo)拋光領(ling)域的(de)(de)技(ji)術(shu)革新。作(zuo)為國內高(gao)端鋸切(qie)工具(ju)制造的(de)(de)龍(long)頭企業(ye)(ye)(ye),思(si)普(pu)鋸業(ye)(ye)(ye)以“降低鋸切(qie)成(cheng)本,提升切(qie)削(xue)效率”為愿景,通過持續創新、全球化(hua)合(he)作(zuo)及嚴格的(de)(de)質量(liang)管理(li)體系推動行業(ye)(ye)(ye)進步。雙方聯(lian)合(he)開(kai)發(fa)的(de)(de)柔性打(da)磨(mo)拋光工藝已納入思(si)普(pu)鋸業(ye)(ye)(ye)高(gao)端產品線的(de)(de)標準制程,成(cheng)為了(le)高(gao)校科研成(cheng)果與細分行業(ye)(ye)(ye)深度融合(he)的(de)(de)典型范例。

團隊成員與指導老師探討

       “我(wo)(wo)們希望通過技(ji)術(shu)創新,讓精(jing)密加(jia)工(gong)(gong)不再依賴‘老師傅經驗(yan)’,而是(shi)(shi)用智能設(she)備(bei)實(shi)現‘一(yi)鍵(jian)精(jing)準加(jia)工(gong)(gong)’我(wo)(wo)們不僅是(shi)(shi)設(she)備(bei)研發者,更是(shi)(shi)精(jing)密加(jia)工(gong)(gong)生態的構(gou)建者。” 團(tuan)隊負(fu)責人(ren)周柯宇表示(shi),“目前團(tuan)隊正推進設(she)備(bei)模塊(kuai)化設(she)計,團(tuan)隊也將持續深(shen)耕 “電磁力控 + 視覺引導” 技(ji)術(shu),計劃2025年完成中試量產,目標覆蓋汽車模具、醫療器械等大(da)型(xing)市場,助(zhu)力我(wo)(wo)國從(cong)“制造大(da)國”向“制造強國”邁(mai)進。”

       在未來,云磨智(zhi)擎團隊預(yu)計將進(jin)一步推進(jin)該項目落地(di)實用,以實現柔(rou)性打磨拋光設備(bei)的生產應用,為(wei)全球制造業提(ti)供“中國(guo)方案”,為(wei)‘中國(guo)智(zhi)造’提(ti)供更多‘柔(rou)性’力量。