在制造業(yè)加速邁向智能化的進程中,打磨拋光環(huán)節(jié)的技術(shù)革新成為提升產(chǎn)品品質(zhì)與生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。中國計量大學的“云磨智擎”學生團隊成功研發(fā)出 “基于電磁力控與視覺引導的柔性打磨拋光設(shè)備”,這一創(chuàng)新成果在技術(shù)、應(yīng)用及行業(yè)推動等多方面展現(xiàn)出巨大價值,為智能制造領(lǐng)域注入了新的活力。

直擊行業(yè)痛點:傳統(tǒng)打磨 “硬傷” 催生柔性化解決方案

傳統(tǒng)打磨工藝長期受困于諸多難題。在復(fù)雜曲面加工場景下,剛性打磨設(shè)備常常引發(fā)過載損傷,致使工件報廢；欠打磨問題屢見不鮮,導致產(chǎn)品質(zhì)量難以保障;二次退火現(xiàn)象頻發(fā),不僅降低生產(chǎn)效率,還影響產(chǎn)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(yè)中,顯得尤為突出。    

中國計量大學的周柯宇、陳陽鋆等9位本科生組成的“云磨智擎”團隊,在蔣志韜、張繼成、錢麗娟等老師的指導下,敏銳地捕捉到這些行業(yè)痛點。他們以解決實際問題為導向,開啟了對新型打磨設(shè)備的研發(fā)之旅,立志突破傳統(tǒng)打磨技術(shù)的瓶頸,為行業(yè)發(fā)展探尋新的路徑。

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

該項目的核心競爭力在于多項創(chuàng)新技術(shù)。高精度電磁變剛度柔順打磨裝置,融合機械力學與電磁學理論,深入剖析定圈動鐵式音圈電機的電磁特性,構(gòu)建力位耦合數(shù)學模型。這一創(chuàng)新設(shè)計實現(xiàn)了40ms 的快速響應(yīng)、20mm的位置補償和±1N的高精度力控,遠超傳統(tǒng)設(shè)備,3項發(fā)明專利為其提供了堅實的技術(shù)支撐,確保打磨過程的精準與高效。

智能翻轉(zhuǎn)工作臺的多面打磨工藝同樣出色。創(chuàng)新設(shè)計的工作臺配備高精度分度盤,與整體系統(tǒng)協(xié)同作業(yè),實現(xiàn)多角度加工。這一工藝不僅減少裝夾誤差,還大幅提升生產(chǎn)效率,背后的5項發(fā)明專利為其提供了有力保障,能夠滿足復(fù)雜工件多面高精度打磨的需求。

基于視覺識別和深度學習的精準定位與路徑規(guī)劃技術(shù),借助激光3D掃描獲取工件三維數(shù)據(jù),通過自主算法逆向構(gòu)建模型,結(jié)合機器人六軸坐標系實現(xiàn)多坐標系精準匹配,生成高精度打磨軌跡。該技術(shù)有效解決了理論與實際坐標偏差的難題,1項軟件著作權(quán)見證了其創(chuàng)新成果,使設(shè)備能夠精準定位和規(guī)劃復(fù)雜曲面工件的打磨路徑。

項目歷時2年完成原理設(shè)計、樣機研制與工業(yè)測試。團隊突破“學生科研落地難”瓶頸,與企業(yè)共建聯(lián)合實驗室,實現(xiàn)“技術(shù)研發(fā)-場景驗證-工藝優(yōu)化”閉環(huán),被行業(yè)專家評價為“兼具學術(shù)價值與工程意義的典型成果”,該項目成果獲得了多方面的權(quán)威認可。經(jīng)中國科學院上海科技查新咨詢中心國內(nèi)外查新,證實項目核心技術(shù)具有新穎性,綜合技術(shù)達到國際先進水平。團隊申請的8項專利,包括7項發(fā)明專利、1件軟件著作權(quán)和1項外觀專利,形成了完善的知識產(chǎn)權(quán)保護體系。

在項目成果轉(zhuǎn)化與行業(yè)應(yīng)用落地的關(guān)鍵階段,“云磨智擎” 團隊與浙江思普鋸業(yè)有限公司(簡稱“思普鋸業(yè)”)達成深度產(chǎn)學研合作,共同開啟智慧化鋸條焊縫打磨拋光領(lǐng)域的技術(shù)革新。作為國內(nèi)高端鋸切工具制造的龍頭企業(yè),思普鋸業(yè)以“降低鋸切成本,提升切削效率”為愿景,通過持續(xù)創(chuàng)新、全球化合作及嚴格的質(zhì)量管理體系推動行業(yè)進步。雙方聯(lián)合開發(fā)的柔性打磨拋光工藝已納入思普鋸業(yè)高端產(chǎn)品線的標準制程,成為了高?？蒲谐晒c細分行業(yè)深度融合的典型范例。

“我們希望通過技術(shù)創(chuàng)新,讓精密加工不再依賴‘老師傅經(jīng)驗’,而是用智能設(shè)備實現(xiàn)‘一鍵精準加工’我們不僅是設(shè)備研發(fā)者,更是精密加工生態(tài)的構(gòu)建者?！?團隊負責人周柯宇表示,“目前團隊正推進設(shè)備模塊化設(shè)計,團隊也將持續(xù)深耕 “電磁力控 + 視覺引導” 技術(shù),計劃2025年完成中試量產(chǎn),目標覆蓋汽車模具、醫(yī)療器械等大型市場,助力我國從“制造大國”向“制造強國”邁進?！?/p>

在未來,云磨智擎團隊預(yù)計將進一步推進該項目落地實用,以實現(xiàn)柔性打磨拋光設(shè)備的生產(chǎn)應(yīng)用,為全球制造業(yè)提供“中國方案”,為‘中國智造’提供更多‘柔性’力量。

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