智能制造與精密加工研究中心

智能制造與精密加工研究中心主要從事先進(jìn)制造裝備數(shù)字化設(shè)計(jì)、智能制造系統(tǒng)、精密加工技術(shù)與裝備領(lǐng)域的科研與成果轉(zhuǎn)化工作。中心主任為清華大學(xué)機(jī)械系張建富教授。智能制造與精密加工研究中心現(xiàn)有教授4名，副教授2名，助理研究員1名，博士后、博士等研發(fā)人員20余名。團(tuán)隊(duì)成員近幾年承擔(dān)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家科技重大專項(xiàng)、國防基礎(chǔ)科研重大項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、航空工業(yè)重大智能制造項(xiàng)目等30余項(xiàng)，發(fā)表論文200余篇，申請(qǐng)及獲授權(quán)發(fā)明專利80余項(xiàng)，在大功率旋轉(zhuǎn)超聲加工系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)、裝備數(shù)字化設(shè)計(jì)、AR輔助裝配等方向形成了系列研究成果，獲北京市、遼寧省等省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)11項(xiàng)。

核心技術(shù)

智能制造產(chǎn)線

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)裝配

超聲特種加工

超聲微納制造

先進(jìn)加工工藝與裝備

產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程

智能制造與精密加工研究中心圍繞高端制造裝備與智能制造發(fā)展的新需求，以構(gòu)建數(shù)字化工廠、數(shù)字化車間、智能制造產(chǎn)線、柔性精密加工單元為目標(biāo)，研究人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)在制造業(yè)智能化升級(jí)中的基礎(chǔ)前沿技術(shù)；研發(fā)基于自適應(yīng)控制的高端制造裝備、基于互聯(lián)網(wǎng)+的智能管控系統(tǒng)、基于CPS與物聯(lián)網(wǎng)的智能工廠，以及基于大數(shù)據(jù)的企業(yè)資源管理與決策體系；面向航空航天、國防軍工、高端裝備制造企業(yè)，提供高效精密低損傷加工工藝與裝備整體解決方案，實(shí)施智能精密制造應(yīng)用示范，提升制造業(yè)的精密化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展能力，服務(wù)和支撐制造企業(yè)向智能制造、高端制造和價(jià)值鏈高端轉(zhuǎn)型。

• 智能制造產(chǎn)線

　　智能車間及產(chǎn)線管控系統(tǒng)，小批量多品種柔性加工生產(chǎn)線構(gòu)建，復(fù)雜產(chǎn)品智能裝配生產(chǎn)線構(gòu)建，基于CPS的數(shù)據(jù)采集及狀態(tài)智能感知，制造過程數(shù)字孿生技術(shù)，基于多維感知數(shù)據(jù)的刀具壽命監(jiān)測，自適應(yīng)壓裝與反饋優(yōu)化技術(shù)，多螺栓對(duì)角尋優(yōu)擰緊技術(shù)，基于機(jī)器視覺的智能上下料技術(shù)。

智能車間管控體系

智能產(chǎn)線設(shè)計(jì)

• 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)裝配

復(fù)雜裝配環(huán)境下增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)引導(dǎo)及交互，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)輔助裝配一致性檢驗(yàn)，增強(qiáng)裝配信息建模及指令自動(dòng)生成，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)輔助裝配快速創(chuàng)作系統(tǒng)，AR/VR輔助裝配遠(yuǎn)程協(xié)同操作系統(tǒng)， 6DOF位姿估計(jì)及裝配場景重建，柔性線纜智能裝配與檢測，人體運(yùn)動(dòng)跟蹤與虛擬手勢識(shí)別。

原理圖2

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)輔助裝配一致性檢驗(yàn)

基于稀疏慣性傳感器的人體運(yùn)動(dòng)重建

基于VR的手勢跟蹤與識(shí)別

• 超聲特種加工

旋轉(zhuǎn)超聲加工機(jī)理與工藝，大功率超磁致伸縮換能器，自動(dòng)頻率掃描跟蹤功能的超聲電源、非接觸超聲電能傳輸，超聲縱振、扭振超聲系統(tǒng)，知識(shí)與數(shù)據(jù)融合驅(qū)動(dòng)的裝備運(yùn)行模型，多參數(shù)協(xié)同的振幅穩(wěn)定性控制，基于超聲系統(tǒng)電信號(hào)的切削力自感知。

適用的航空航天難加工材料

大功率旋轉(zhuǎn)超聲加工系統(tǒng)


Sculptor 855U/800sU	Universal 400U/650U/800U	Universal 520iU

研發(fā)的系列超聲加工系統(tǒng)

• 超聲微納制造

仿超聲微納加工的工藝方法，超快調(diào)制超聲振動(dòng)切削系統(tǒng)，三維超聲振動(dòng)切削系統(tǒng)，力控振動(dòng)切削加工裝備、軌跡自感知，閃耀光柵、仿生結(jié)構(gòu)色、骨科植入體及義齒表面改性、防除冰、視觸覺傳感器、強(qiáng)化傳熱、減摩減阻等仿生功能表面的應(yīng)用研究。

超聲微納加工的新原理、新方法

超聲微納加工的應(yīng)用研究

• 先進(jìn)加工工藝與裝備

加工裝備靜動(dòng)熱態(tài)特性分析與優(yōu)化，數(shù)控機(jī)床結(jié)合面特性及參數(shù)識(shí)別，大型結(jié)構(gòu)件高效精密加工技術(shù)，主軸系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型與加工過程的耦合方法，切削殘余應(yīng)力演變機(jī)理及薄壁件加工變形控制，自適應(yīng)裝夾系統(tǒng)，數(shù)控加工精度原位檢測系統(tǒng)。