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產(chǎn)品詳細(xì)介紹    

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針對大型復(fù)雜曲面工件的噴砂/噴涂工藝算法研發(fā)和軟件開發(fā)，采用去示教+在線編程方式，通過前端智能傳感裝置（主要是低成本激光或立體視覺系統(tǒng)）獲取工件數(shù)模，然后后端采用自動編程方式優(yōu)化生成最優(yōu)的噴涂工作路徑，以適合目前噴砂/噴涂工藝所面對的小批量、多品種、非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的生產(chǎn)需要，提高機(jī)器人噴涂/噴砂系統(tǒng)的自動化、智能化編程水平。具體技術(shù)指標(biāo)： (1) 研發(fā)實(shí)現(xiàn)了一種基于激光或立體視覺掃描的噴涂/噴砂工件快速建模方法，實(shí)現(xiàn)了對復(fù)雜噴涂/噴砂工件表面的在線感知和高精度建模（表面建模精度0.1mm以內(nèi)），以引導(dǎo)自動編程； (2) 針對大面積、大曲率、多孔洞等復(fù)雜工件曲面，研究實(shí)現(xiàn)了一種表面分割分層處理的自動化噴涂/噴砂軌跡生成方法，無需進(jìn)行人工示教，可根據(jù)噴槍模型和曲面數(shù)模自動生成表面優(yōu)化作業(yè)軌跡，且涂層加工精度在正負(fù)10%以內(nèi)，表面覆蓋率在90%以上； (3) 研發(fā)了一套面向復(fù)雜噴涂/噴砂作業(yè)的多機(jī)器人在線智能編程系統(tǒng)軟件，并進(jìn)行了初步應(yīng)用驗證，且可對覆蓋率、作業(yè)時間等噴涂性能進(jìn)行實(shí)時評估，從而為產(chǎn)業(yè)化提供了工程基礎(chǔ)。

本發(fā)明公開了一種基于區(qū)域分割和曲面擬合的室內(nèi)定位方法， 包括：在給定目標(biāo)區(qū)域中設(shè)置 M 個信號源和 N 個參考點(diǎn)，保證每個參 考點(diǎn)能夠接受來自至少一個信號源的信號強(qiáng)度，同時記錄每個參考點(diǎn) 的二維坐標(biāo)信息，對于每個參考點(diǎn)進(jìn)行信號強(qiáng)度采樣，然后對樣本取 均值，得到第 i 個參考點(diǎn)的指紋，將給定目標(biāo)區(qū)域劃分為 K 個區(qū)域， 并根據(jù)每個區(qū)域內(nèi)的參考點(diǎn)的指紋，建立相應(yīng)的區(qū)域指紋，并存到指 紋數(shù)據(jù)庫，在每個區(qū)域內(nèi)，針對每一個信號源，利用該區(qū)域內(nèi)參考點(diǎn) 的指紋，建立一個曲面擬合函數(shù)來表示該信號源在該區(qū)域內(nèi)的信號強(qiáng) 度分布。本發(fā)明能夠解決現(xiàn)有指紋定位技術(shù)中，定位性能受參考點(diǎn)粒 度的制約，定位結(jié)果只能從有限個參考點(diǎn)中提取，導(dǎo)致定位精度有限 的問題。

項目簡介 針對制約我國機(jī)械裝備行業(yè)發(fā)展與提升的復(fù)雜關(guān)鍵零部件再設(shè)計與快速加381 工等技術(shù)瓶頸，以影響整機(jī)性能的機(jī)械裝備凸輪、汽輪機(jī)葉片、螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子、 增壓器葉輪等為研究對象，著力構(gòu)建未知自由曲面復(fù)雜零件再設(shè)計技術(shù)與數(shù)據(jù)點(diǎn) 云直接加工技術(shù)的集成創(chuàng)新，使再設(shè)計效率和直接加工精度得到極大提高，技術(shù) 水平和產(chǎn)業(yè)化成果達(dá)到國內(nèi)同類研究和應(yīng)用的領(lǐng)先水平。 技術(shù)指標(biāo) (1)未知自由曲面復(fù)雜零件的高精高效數(shù)字化技術(shù)。研究了基于蟻群算法和 遺傳算法的多特征測量路徑規(guī)劃技術(shù)、曲率連續(xù)自適應(yīng)測量技術(shù)、BP 人工神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)重定位技術(shù)、Delaunay 半徑補(bǔ)償技術(shù)等，開發(fā)了“復(fù)雜未知自由曲面三維智 能測量系統(tǒng)”，為高精高效數(shù)字化奠定了基礎(chǔ)。 (2)基于多分辨分析的曲線曲面控制頂點(diǎn)光順技術(shù)。針對傳統(tǒng)光順?biāo)惴ㄓ嬎?效率極低，細(xì)節(jié)難于保留等問題，研究了二進(jìn)小波多分辨快速光順技術(shù)和有理數(shù) 尺度小波的任意分辨率光順技術(shù)，首創(chuàng)了“曲線曲面多分辨分析光順系統(tǒng)”，兼 顧了光順的整體性和局部性。 (3)復(fù)雜零件的三維再設(shè)計質(zhì)量控制技術(shù)。針對多分辨光順尺度無法確定， 光順效果評判手段有限等難題，研究了基于線性假設(shè)和逆問題的多分辨光順精度 控制技術(shù)、基于極限反射法的曲面品質(zhì)分析技術(shù)，開發(fā)了“極限反射法曲面品質(zhì) 分析系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)了光順尺度的快速反算，消除了視點(diǎn)和光源對評判結(jié)果的影響。 (4)雙映射法數(shù)據(jù)點(diǎn)云直接加工技術(shù)。針對 CAD 建模及傳統(tǒng)數(shù)控加工所引起 的累計誤差，研究了雙映射散亂點(diǎn)云結(jié)構(gòu)拓?fù)浼夹g(shù)、數(shù)據(jù)點(diǎn)云全干涉檢查技術(shù)、 無干涉刀具加工路徑規(guī)劃技術(shù)，開發(fā)了“數(shù)據(jù)點(diǎn)云直接刀具規(guī)劃與加工系統(tǒng)”， 實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)點(diǎn)云的直接加工，填補(bǔ)了國內(nèi)在該領(lǐng)域的空白。 效益分析 項目研究成果使系統(tǒng)的測量精度提高了 1 個數(shù)量級，測量效率提高了 3 倍以 上，再設(shè)計周期縮短了 30%，在機(jī)床允許條件下，未知原型零件的直接加工精度 可達(dá)μm 級。項目成果在無錫透平葉片有限公司、無錫壓縮機(jī)股份有限公司和無 錫沃凱精密機(jī)械制造有限公司等得到成功應(yīng)用，研究成果獲發(fā)明專利 7 項，軟件 著作權(quán) 7 項，發(fā)表論文 64 篇，SCI 收錄 9 篇。 應(yīng)用情況 本成果有助于提升企業(yè)研發(fā)實(shí)力與效率，降低研發(fā)成本，提升企業(yè)技術(shù)水平 和核心競爭力。首創(chuàng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)云直接加工技術(shù)，縮短了企業(yè)的工藝流程，提升了 產(chǎn)品的加工效率與制造精度，降低了廢品率，對企業(yè)的節(jié)能減排和綠色制造同樣382 有顯著作用。項目在機(jī)械裝備行業(yè)有極好的推廣應(yīng)用價值和社會效益。

項目簡介 針對制約我國機(jī)械裝備行業(yè)發(fā)展與提升的復(fù)雜關(guān)鍵零部件再設(shè)計與快速加381 工等技術(shù)瓶頸，以影響整機(jī)性能的機(jī)械裝備凸輪、汽輪機(jī)葉片、螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子、 增壓器葉輪等為研究對象，著力構(gòu)建未知自由曲面復(fù)雜零件再設(shè)計技術(shù)與數(shù)據(jù)點(diǎn) 云直接加工技術(shù)的集成創(chuàng)新，使再設(shè)計效率和直接加工精度得到極大提高，技術(shù) 水平和產(chǎn)業(yè)化成果達(dá)到國內(nèi)同類研究和應(yīng)用的領(lǐng)先水平。 技術(shù)指標(biāo) (1)未知自由曲面復(fù)雜零件的高精高效數(shù)字化技術(shù)。研究了基于蟻群算法和 遺傳算法的多特征測量路徑規(guī)劃技術(shù)、曲率連續(xù)自適應(yīng)測量技術(shù)、BP 人工神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)重定位技術(shù)、Delaunay 半徑補(bǔ)償技術(shù)等，開發(fā)了“復(fù)雜未知自由曲面三維智 能測量系統(tǒng)”，為高精高效數(shù)字化奠定了基礎(chǔ)。 (2)基于多分辨分析的曲線曲面控制頂點(diǎn)光順技術(shù)。針對傳統(tǒng)光順?biāo)惴ㄓ嬎?效率極低，細(xì)節(jié)難于保留等問題，研究了二進(jìn)小波多分辨快速光順技術(shù)和有理數(shù) 尺度小波的任意分辨率光順技術(shù)，首創(chuàng)了“曲線曲面多分辨分析光順系統(tǒng)”，兼 顧了光順的整體性和局部性。 (3)復(fù)雜零件的三維再設(shè)計質(zhì)量控制技術(shù)。針對多分辨光順尺度無法確定， 光順效果評判手段有限等難題，研究了基于線性假設(shè)和逆問題的多分辨光順精度 控制技術(shù)、基于極限反射法的曲面品質(zhì)分析技術(shù)，開發(fā)了“極限反射法曲面品質(zhì) 分析系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)了光順尺度的快速反算，消除了視點(diǎn)和光源對評判結(jié)果的影響。 (4)雙映射法數(shù)據(jù)點(diǎn)云直接加工技術(shù)。針對 CAD 建模及傳統(tǒng)數(shù)控加工所引起 的累計誤差，研究了雙映射散亂點(diǎn)云結(jié)構(gòu)拓?fù)浼夹g(shù)、數(shù)據(jù)點(diǎn)云全干涉檢查技術(shù)、 無干涉刀具加工路徑規(guī)劃技術(shù)，開發(fā)了“數(shù)據(jù)點(diǎn)云直接刀具規(guī)劃與加工系統(tǒng)”， 實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)點(diǎn)云的直接加工，填補(bǔ)了國內(nèi)在該領(lǐng)域的空白。 效益分析 項目研究成果使系統(tǒng)的測量精度提高了 1 個數(shù)量級，測量效率提高了 3 倍以 上，再設(shè)計周期縮短了 30%，在機(jī)床允許條件下，未知原型零件的直接加工精度 可達(dá)μm 級。項目成果在無錫透平葉片有限公司、無錫壓縮機(jī)股份有限公司和無 錫沃凱精密機(jī)械制造有限公司等得到成功應(yīng)用，研究成果獲發(fā)明專利 7 項，軟件 著作權(quán) 7 項，發(fā)表論文 64 篇，SCI 收錄 9 篇。 應(yīng)用情況 本成果有助于提升企業(yè)研發(fā)實(shí)力與效率，降低研發(fā)成本，提升企業(yè)技術(shù)水平 和核心競爭力。首創(chuàng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)云直接加工技術(shù)，縮短了企業(yè)的工藝流程，提升了 產(chǎn)品的加工效率與制造精度，降低了廢品率，對企業(yè)的節(jié)能減排和綠色制造同樣 有顯著作用。項目在機(jī)械裝備行業(yè)有極好的推廣應(yīng)用價值和社會效益。

本發(fā)明公開了一種具有曲面聚焦陣列的高頻超聲換能器及其制 備方法，所述高頻超聲換能器包括曲面襯底，所述曲面襯底的上表面 為弧度 60°～180°的環(huán)形，所述曲面襯底的上表面的全部或部分區(qū) 域覆蓋有曲面聚焦陣列，所述曲面聚焦陣列的底部為高度 4μm～20 μm 的底電極，所述底電極之上設(shè)置有 16 個～256 個平行設(shè)置的弧形 陣元，所述弧形陣元的底部為高度 7μm～100μm 的鈮鎂酸鉛鈦酸鉛 厚膜，頂部為高度 100

本發(fā)明公開了一種用于測量機(jī)床加工時工件表面以下不同深度 的溫度值的方法，包括以下步驟：1)沿經(jīng)過工件軸線的平面或沿與其 軸線垂直的平面將工件剖成兩個待加工體并對剖面拋光；2)在剖面上 劃分出多個條形區(qū)域，在每個條形區(qū)域內(nèi)鍍上一種熔點(diǎn)已知的薄膜， 同一剖面上每個條形區(qū)域內(nèi)的薄膜的材料不同；3)將兩個待加工件連 接緊固；4)設(shè)定切削參數(shù)，進(jìn)行機(jī)械加工，使回轉(zhuǎn)加工體兩剖面上薄 膜的一部分熔化，薄膜的熔化部分與不熔化部分形成分界線；5)測量 每種材料形成的薄膜上的分界線所在的深度，繪制溫度-深度曲線圖。 本

本發(fā)明公開了一種自由曲面微細(xì)銑削讓刀誤差預(yù)測及補(bǔ)償方法。 考慮到自由曲面微細(xì)銑削加工刀具變形量較小，提出理想刀位點(diǎn)與真 實(shí)刀位點(diǎn)所屬小區(qū)域內(nèi)法矢近似統(tǒng)一的假設(shè)，考慮加工過程中微徑球 頭刀變形對切削力的反饋影響，采用迭代算法求解切削平衡狀態(tài)的讓 刀誤差，以此作為讓刀誤差的預(yù)測值，預(yù)測結(jié)果更準(zhǔn)確。此外，還通 過迭代計算讓刀誤差總補(bǔ)償量，且直接對讓刀誤差本身進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ) 償量最小，補(bǔ)償方向明確，物理意義清晰，加工精度高。

近日，北京大學(xué)物理學(xué)院馬仁敏研究員課題組實(shí)驗發(fā)現(xiàn)了拓?fù)淠軒Х崔D(zhuǎn)光場限制效應(yīng)，將拓?fù)鋺B(tài)的利用由拓?fù)溥吘墤B(tài)擴(kuò)展至拓?fù)潴w態(tài)，并基于此實(shí)現(xiàn)了一種高性能的拓?fù)潴w態(tài)激光器。這種新型激光器具有垂直出射、高方向性、小體積、低閾值、窄線寬、單橫模、單縱模和高邊模抑制比等優(yōu)異特性。相關(guān)工作被《Nature Nanotechnology》雜志以標(biāo)題 “A high-performance topological bulk laser based on band-inversion-induced reflection” 進(jìn)行長文報道。 激光器的發(fā)明加深了人們對光與物質(zhì)相互作用的認(rèn)識，并對現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展起到了巨大的推動作用。至激光器發(fā)明以來，激光微型化始終是一個重要的研究方向。半導(dǎo)體激光器因為易于電泵浦和規(guī)模生產(chǎn)與集成等優(yōu)點(diǎn)，是激光微型化的首要選擇。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，半導(dǎo)體激光器的微型化已經(jīng)取得了巨大的成就。尤其是具有垂直出射特性的垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL），目前已有數(shù)以百億計的該型激光器被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)通訊、激光雷達(dá)、人臉識別、數(shù)據(jù)存儲與醫(yī)療手術(shù)等領(lǐng)域。圖1：拓?fù)潴w態(tài)激光器原理和示意圖。(a) 用于構(gòu)造能帶反轉(zhuǎn)的拓?fù)鋺B(tài)和拓?fù)淦接箲B(tài)光子晶體示意圖。(b) 實(shí)驗中發(fā)現(xiàn)能帶反轉(zhuǎn)可用來實(shí)現(xiàn)光場的反射和限制。(c) 垂直發(fā)射拓?fù)潴w態(tài)激光器示意圖。拓?fù)潴w態(tài)激光器出射方向垂直于光學(xué)腔反饋平面。 馬仁敏研究員與合作者提出并實(shí)現(xiàn)了一種新型垂直發(fā)射激光器—拓?fù)潴w態(tài)激光器。這種新型激光器直徑只有數(shù)微米，具有良好的垂直發(fā)射方向性, 窄線寬，單橫模、單縱模，能夠在室溫下以千瓦每平方厘米閾值穩(wěn)定工作，單模輸出邊模抑制比超過36 dB。這些性能與商業(yè)化激光二極管相當(dāng)，根據(jù)IEEE以及相關(guān)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，指標(biāo)滿足多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域需求。 該類激光器的實(shí)現(xiàn)有賴于實(shí)驗中發(fā)現(xiàn)的一種新型光反射和限制機(jī)制：能帶反轉(zhuǎn)光場限制效應(yīng)。圖1給出了能帶反轉(zhuǎn)光場限制效應(yīng)和基于其實(shí)現(xiàn)拓?fù)潴w態(tài)激光器的原理和示意圖：實(shí)驗中首先通過對二維光子晶體進(jìn)行變形操作，分別獲得了具有拓?fù)鋺B(tài)和拓?fù)淦接箲B(tài)的能帶結(jié)構(gòu)；相較于拓?fù)淦接箲B(tài)，拓?fù)鋺B(tài)的光子晶體能帶結(jié)構(gòu)中發(fā)生偶極子和四極子能帶間的能量反轉(zhuǎn)；實(shí)驗和理論計算發(fā)現(xiàn)頻率靠近能帶邊緣的光場雖然在拓?fù)鋺B(tài)和拓?fù)淦接箲B(tài)中都可以自由傳播，但是在兩者的界面處會發(fā)生能帶反轉(zhuǎn)引起的光場發(fā)射；該能帶反轉(zhuǎn)引起的光場反射和限制效應(yīng)僅發(fā)生在布里淵區(qū)中心附近，越靠近布里淵區(qū)中心，光場反射和限制越有效，使得利用該類型反射機(jī)制構(gòu)建的拓?fù)潴w態(tài)激光器具有單橫模、單縱模、面內(nèi)反饋、垂直出射等優(yōu)異特性。圖2：拓?fù)潴w態(tài)激光器件與性能。(a-b) 拓?fù)潴w態(tài)激光器諧振腔（a）和拓?fù)浣缑嫣帲╞）的電鏡圖。（c）隨功率變化的光譜。（d）激射光譜。（e）激射實(shí)空間近場分布。（f）激射角分辨遠(yuǎn)場分布。 能帶反轉(zhuǎn)光場反射和限制效應(yīng)為激光物理提供了一種新穎的激光模式選擇和出射光場調(diào)控機(jī)制?；谠撛順?gòu)建的新型拓?fù)浼す馄鞲黜椥阅芫_(dá)到了可商業(yè)化應(yīng)用的水平（圖2）。新的光場反射和限制機(jī)制將拓?fù)鋺B(tài)的利用由拓?fù)溥吘墤B(tài)擴(kuò)展至拓?fù)潴w態(tài)，同時該原理可以拓展到電子學(xué)、聲學(xué)和聲子學(xué)等領(lǐng)域。 該工作發(fā)表于Nature Nanotechnology (DOI: 10.1038/s41565-019-0584-x)，馬仁敏研究員為論文通訊作者；北京大學(xué)博士后邵增凱、博士生陳華洲和王所為共同第一作者；其他作者包括北京大學(xué)博士生冒芯蕊、楊振乾、訪問學(xué)生王少雷，以及日本國立材料研究所教授胡曉，學(xué)生王星翔。這項工作得到國家自然科學(xué)基金委、科技部、北京市自然科學(xué)基金、人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國家重點(diǎn)實(shí)驗室、量子物質(zhì)科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心等的支持。