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本發明公開了一種大型自由曲面在機測量方法及裝置，裝置包 括彈性元件、伸縮桿、套筒、光柵尺、激光位移傳感器、支撐腳、噴 墨標記頭以及球形滾輪；伸縮桿位于套筒內，伸縮桿上安放有光柵尺；伸縮桿的一端與套筒端部之間安放有彈性元件，伸縮桿的另一端連接 支撐腳的一端，支撐腳的另一端連接球形滾輪，支撐腳的中部安放有 激光位移傳感器，激光位移傳感器與球形滾輪之間安放有噴墨標記頭。 本發明采用激光位移傳感器和光柵尺結合的方式實現測量，激光位移 傳感器測量曲面測量點相對于其端面的距離，光柵尺測量激光位移傳 感器的位移，結合兩距離便可精準計算得到測量點相對于基準點的距 離；能夠根據現場不同的測量要求來改變安放方式，特別適用于各種 大型復雜曲面的現場測量。 

項目研究的背景及用途:各種規格的鋼板卷制是海洋石油導管架及海上 60天津大學科技成果選編 采油平臺制造工程中的必備的生產工藝過程。多年來，一直采用上輥萬能式三輥 卷板機，實施手動操作，費工、費人力、效率低，隨著海洋石油生產的發展，已 遠不能滿足生產要求。為了提高企業的形象，增強企業的競爭優勢，海洋石油工 程股份有限公司從生產需要出發，從企業的長遠發展考慮，提出研制“大型卷板 設備數控系統”的課題計劃。 該成果可用于板材的自動卷制成型。 技術原理及流程:本項目研究與開發的目的是實現大型卷板設備數字化 控制、自動化操作。總體思路為該項成果在彈塑性變形理論基礎上，分析卷制工 藝、正確確定材質彈塑性變形量及回彈指數，核算設備運動及動力參數，創造性 地建立了板材卷制的數學模型;合理設計卷制工藝，編制計算機程序，采用計算 機程序控制;研制基于 PMAC 的開放式數控系統，實現大型板材工件數控卷制。 成果水平及主要技術指標:該研究達到并部分超過國際先進水平，獲天 津市科技進步三等獎。 市場分析及效益預測:新研制的數控卷板設備可實現板邊預彎及卷圓工 藝工步的自動化操作，比手動操作減少兩名操作人員，由于實現板邊預彎，省去 壓力機壓頭工藝，可省去 2000T 油壓機、20 T 橋吊各一臺，省去壓頭操作人員 4 名，達到大幅減少操作人員、縮短工藝時間、提高生產效率、提高產品質量的目 的。正式投入生產使用三年來，驗證提高生產效率近 1 倍，證明其技術先進，生 產可靠，年均創利稅 150 萬元。 154.TCP-I 型摩托車排氣污染物測量裝置 項目研究的背景及用途:防治大氣污染是一個龐大的系統工程，需要個 人、集體、國家、乃至全球各國的共同努力。為貫徹《中華人民共和國環境保護 法》和《中華人民共和國大氣污染防治法》，配合當前我國機動車行業的產業結 構調整和企業認證，控制摩托車排氣污染物對環境的污染，改善環境空氣質量， 我公司自主研發試制了符合《摩托車排氣污染物排放限值及測量方法(工況 法)(GB14622-2002)》全部檢測要求的性價比高、可靠實用、易于操作的 TCP-I 型 摩托車排氣污染物測量裝置。 該裝置的試制完成將打破只能以國外裝置作為測量手段，因而國外裝置 61天津大學科技成果選編 在排放檢測領域一統天下的局面，帶來有利于社會發展的有益競爭。由于整套裝 置依賴于國內高校和研究所的科研力量試制完成，因此，使技術支持有了更充分 的保證，各項服務措施更加切合實際、易于實現。 技術原理及流程:本裝置采用工況法測量摩托車排氣中一氧化碳(CO)、碳 氫化合物(HC)和氮氧化物(NOX)的排放值，滿足對摩托車產品進行型式認證試驗 和生產一致性檢查試驗的需求，是摩托車生產企業、相關科研部門、摩托車檢測 機構進行檢測和分析摩托車排氣污染物的必備專用設備。 本裝置由中央計算機控制單元、定容稀釋排氣取樣(CVS)單元、分析儀 器單元以及相關輔助設備組成。 成果水平及主要技術指標:國際先進。 市場分析及效益預測:本裝置可以用于整個摩托車行業的發動機排放檢 測，也可用于研究院所進行發動機的設計，將裝置進行改進后可以適應其他機動 車的排放測量。該裝置的推行，將為我國機動車生產廠家提供高性價比的檢測設 備，促進各生產廠商迅速提高制造技術，降低對大氣環境的污染物排放。隨著世 界各國對發動機排放的日益重視，各種排放檢測設備將在各發展中國家陸續上馬， 該裝置可以出口到其他國家地區，打破國外儀器壟斷國際市場的局面。 

本發明公開了一種基于自相關的大型軸流風機不平衡量的識別方法。方法:1)假設軸流風機振動由不平衡量引起,定義軸流風機振動信號工頻信號的幅值與其他頻率信號的幅值之比大于等于二,采樣長度大于轉速信號周期;2)對軸流風機振動信號進行低通濾波;3)進行二重自相關,從軸流風機振動信號眾多頻率成分中分離出工頻成分;4)進行有效值計算,還原出軸流風機振動信號中工頻成分幅值;5)用測幅法進行動平衡,確定軸流風機不平衡質量的大小和位置。本發明可以在不提取鍵相信號的前提下,從復雜振動信號中有效分離出不平衡振動幅值分量,最終通過測幅平衡法找出軸流風機的不平衡大小和位置,有較大的工程應用價值。

本項目在大型屋蓋風致作用機理、風效應分析理論、設計風荷載確定方法和 屋面系統抗風的技術措施、檢測評價方法等方面取得了以下創新成果：（1） 提出了大跨屋蓋非高斯極值風壓分析理論和多模態耦合風振效應分析理論 系統構建了非定常、非高斯特性的屋面風荷載模型，提出了屋蓋非高斯風壓時程的概率密度表達式、多樣本風壓極值概率分布模型；提出能夠計入多模態參 與的耦合效應和結構、風荷載、風向不確定性的基于概率的高效風振計算方法。 系統建立了屋面風荷載和結構風效應的分析理論。（2） 提出了屋面圍護結構和大跨承重結構抗風設計方法提出考慮非高斯極值、相關性面積折減、風向效應的圍護結構風荷載計算方 法，提出了可考慮多模態風振響應的多目標等效靜風荷載分析方法。基于提出的 理論方法和大規模風洞實驗，分析不同結構參數和風荷載參數下的平面、柱面、 球面、雙坡、鞍型、懸挑等典型屋面圍護結構全方向極值風壓及大跨主體結構的 等效靜風設計荷載，給出了可供設計直接使用的計算圖表。（3） 提出了改善屋面圍護系統抗風承載力的技術措施、評價方法以及檢測手段 提出了屋面圍護系統的材料選擇要求和構造設計原則；研發了改善和提高抗風承載力的金屬屋面板板型和抗風揭部品部件，同時很好地滿足功能及節能環保 要求；提出圍護系統抗風揭的實驗室測試方法和現場原位測試方法，及屋面系統 的安全性評價方法。

本項目在大型屋蓋風致作用機理、風效應分析理論、設計風荷載確定方法和 屋面系統抗風的技術措施、檢測評價方法等方面取得了以下創新成果：（1）  提出了大跨屋蓋非高斯極值風壓分析理論和多模態耦合風振效應分析理論 系統構建了非定常、非高斯特性的屋面風荷載模型，提出了屋蓋非高斯風壓時程的概率密度表達式、多樣本風壓極值概率分布模型；提出能夠計入多模態參 與的耦合效應和結構、風荷載、風向不確定性的基于概率的高效風振計算方法。 系統建立了屋面風荷載和結構風效應的分析理論。（2）  提出了屋面圍護結構和大跨承重結構抗風設計方法 提出考慮非高斯極值、相關性面積折減、風向效應的圍護結構風荷載計算方 法，提出了可考慮多模態風振響應的多目標等效靜風荷載分析方法。基于提出的 理論方法和大規模風洞實驗，分析不同結構參數和風荷載參數下的平面、柱面、 球面、雙坡、鞍型、懸挑等典型屋面圍護結構全方向極值風壓及大跨主體結構的 等效靜風設計荷載，給出了可供設計直接使用的計算圖表。（3）  提出了改善屋面圍護系統抗風承載力的技術措施、評價方法以及檢測手段 提出了屋面圍護系統的材料選擇要求和構造設計原則；研發了改善和提高抗風承載力的金屬屋面板板型和抗風揭部品部件，同時很好地滿足功能及節能環保 要求；提出圍護系統抗風揭的實驗室測試方法和現場原位測試方法，及屋面系統 的安全性評價方法。

新一代航空航天器的跨代高性能要求使得其尺寸越來越大、材料體系越來越多、結構越來越復雜。傳統制造周期長、質量不穩定，無法滿足型號質量和精度要求，亟需變革制造模式。工業機器人智能制造技術與裝備是解決該難題的最佳新途徑。但機器人精度低、剛性弱、加工穩定性差等難題制約了其應用于航空航天大型復雜構件的高效高精制造，且核心裝備被國外發達國家壟斷，迫切需要突破基于移動機器人的制造核心技術與裝備，形成基于移動機器人的大型復雜構件原位加工與裝配融合的制造能力，打破國外壟斷，實現自主可控。 技術特征 圍繞航空航天大型復雜構件的高效、高精、高質量制造急需，突破了基于誤差相似度的機器人精度補償、機器人變剛度建模與加工顫振抑制、融合多源信息的在線感知與自適應工藝、多功能末端執行器研制等一系列關鍵技術，構建了移動機器人智能制造技術體系，自主研發了多臺套多功能末端執行器和高精度大負載工業機器人智能鉆/鉚/銑制造裝備。

新一代航空航天器的跨代高性能要求使得其尺寸越來越大、材料體系越來越多、結構越來越復雜。傳統制造周期長、質量不穩定，無法滿足型號質量和精度要求，亟需變革制造模式。工業機器人智能制造技術與裝備是解決該難題的最佳新途徑。但機器人精度低、剛性弱、加工穩定性差等難題制約了其應用于航空航天大型復雜構件的高效高精制造，且核心裝備被國外發達國家壟斷，迫切需要突破基于移動機器人的制造核心技術與裝備，形成基于移動機器人的大型復雜構件原位加工與裝配融合的制造能力，打破國外壟斷，實現自主可控。技術特征圍繞航空航天大型復雜構件的高效、高精、高質量制造急需，突破了基于誤差相似度的機器人精度補償、機器人變剛度建模與加工顫振抑制、融合多源信息的在線感知與自適應工藝、多功能末端執行器研制等一系列關鍵技術，構建了移動機器人智能制造技術體系，自主研發了多臺套多功能末端執行器和高精度大負載工業機器人智能鉆/鉚/銑制造裝備。效益分析:項目的成功研制拓寬了工業機器人應用領域，已在殲20、殲10、L15高教機、大飛機、××導彈、天宮2號空間站等國家重點型號研制和批產中應用，實現了殲20翼面、殲10機翼部件、高教機翼面、天宮二號空間站艙體等航空航天產品核心復雜大部件的生產，為我國航空航天大型復雜構件制造提供了技術與裝備支撐。此外，成果還在國產機器人、精密零件制造等龍頭企業實現應用推廣，核心專利轉化1999.2萬元，近三年新增直接經濟效益達11.2409億元。

西安交通大學采用當代最先進的傳感器、信號處理、模式識別、計算機網絡、遠程通訊等技術，研制出大型機械設備狀態監測與故障診斷網絡系統及其關鍵技術，為電力、冶金、石化、煉油、礦山、建材、機械、交通等工礦企業的機械設備安全、高效和平穩運行及設備管理提供保障，具有數據采集存儲、異常報警、黑匣子監測、時域分析、頻域分析、時頻分析、趨勢分析、智能自動診斷等功能，是設備離

我國冶金礦山 80％礦石量來自于露天開采。目前，我國大多數大中型露天礦已進入深凹開采，礦山生產遇到兩個突出問題：第一，運輸距離加長，運輸效率降低，導致生產成本急劇上升。只有研究和采用新的運輸系統，才能維持礦山的正常生產。第二，隨著開采深度的增加和邊坡的加高加陡，一方面，開采難度越來越大，開采安全性越來越差；另一方面，對大型露天礦，提高邊坡角又是充分回收資源、減少剝離量、降低生產成本的重要手段。因此，必須研究邊坡設計優化和深部強化開采技術，在保證生產安全的前提下，提高邊坡角，減少剝離成本，提高經濟效益。同時，大型露天礦生產設備品種多、數量大，生產和管理環節多，提高生產和管理技術水平，對企業降耗增效意義重大。本項目以水廠鐵礦為依托工程，完成了下列主要研究內容：（1）采用國際上最先進的汽車－膠帶半連續運輸技術，在水廠鐵礦建立了一條礦石運輸和兩條排巖運輸系統，通過研究解決了系統設計和運行過程中的關鍵技術問題，單條排巖運輸系統和礦石運輸系統的生產能力分別達到 2100 萬噸/年和 1100 萬噸/年。（2）在大量系統的工程地質、水文地質勘查、礦區地應力場測量和礦巖物理力學特性試驗基礎上，采用大型非線性三維有限差分法、離散單元法和基于 GIS 的三維極限平衡法進行了邊坡穩定分析和設計優化，使各區的總體邊坡角分別提高了 1°～6°。（3）研制了礦車自動調度及管理系統和地測及采掘進度計劃編制與實施系統，開發了具有自主知識產權的露天礦自動化調度模型和軟件系統，并在水廠鐵礦建立了基于 GPS 定位系統的生產設備自動調度和管理信息系統，實現了生產調度自動化。

1.項目的簡單概述 我國冶金礦山80％礦石量來自于露天開采。目前，我國大多數大中型露天礦已進入深凹開采，礦山生產遇到兩個突出問題：第一，運輸距離加長，運輸效率降低，導致生產成本急劇上升。只有研究和采用新的運輸系統，才能維持礦山的正常生產。第二，隨著開采深度的增加和邊坡的加高加陡，一方面，開采難度越來越大，開采安全性越來越差；另一方面，對大型露天礦，提高邊坡角又是充分回收資源、減少剝離量、降低生產成本的重要手段。因此，必須研究邊坡設計優化和深部強化開采技術，在保證生產安全的前提下，提高邊坡角，減少剝離成本，提高經濟效益。同時，大型露天礦生產設備品種多、數量大，生產和管理環節多，提高生產和管理技術水平，對企業降耗增效意義重大。 本項目以水廠鐵礦為依托工程，完成了下列主要研究內容： （1）采用國際上最先進的汽車－膠帶半連續運輸技術，在水廠鐵礦建立了一條礦石運輸和兩條排巖運輸系統，通過研究解決了系統設計和運行過程中的關鍵技術問題，單條排巖運輸系統和礦石運輸系統的生產能力分別達到2100萬噸/年和1100萬噸/年。 （2）在大量系統的工程地質、水文地質勘查、礦區地應力場測量和礦巖物理力學特性試驗基礎上，采用大型非線性三維有限差分法、離散單元法和基于GIS的三維極限平衡法進行了邊坡穩定分析和設計優化，使各區的總體邊坡角分別提高了1°～6°。 （3）研制了礦車自動調度及管理系統和地測及采掘進度計劃編制與實施系統，開發了具有自主知識產權的露天礦自動化調度模型和軟件系統，并在水廠鐵礦建立了基于GPS定位系統的生產設備自動調度和管理信息系統，實現了生產調度自動化。 2. 項目來源 本項目是“十五”國家科技攻關重大項目課題（編號：2001BA609A-08）。 3. 項目的最新進展、所達到的水平 通過本項目研究，解決了大型露天礦深部開采中的關鍵技術問題，不但為水廠鐵礦創造經濟效益1.27億元/年，使水廠鐵礦的生產和管理達到國際同期先進水平，而且項目研究成果對露天礦山具有普遍意義，具有廣泛的市場應用前景和極大的推廣應用價值。2004年6月經教育部組織鑒定，研究成果總體上達到國際先進水平。 4. 項目的關鍵數據 水廠鐵礦總體邊坡角提高1°～6°；運輸成本下降50％；生產效率提高15%；生產成本下降15%；水廠鐵礦西部排巖系統運輸能力達到1800萬噸/年，東部排巖系統達到2100萬噸/年，礦石運輸能力達到1100萬噸/年。在攀鋼朱家包包鐵礦建立了國內首條坡度為40‰～45‰的陡坡鐵路試驗線；朱－蘭鐵礦運輸效率提高14.28%，延長礦山服務年限7年；在朱－蘭鐵礦建成了國內第一條陡坡鐵路工業生產試驗生產線,全長880米；定制了一臺224t工況電機車，用于工業試驗；完成了40‰陡坡鐵路系統施工圖。 應用范圍：本項目四個專題的研究成果已在水廠鐵礦和朱家包包鐵礦得到成功應用，做到了邊研究、邊開發、邊應用。本項目研究解決的是露天礦深部開采中具有共性的關鍵技術問題，因此對全國同類礦山具有普遍適用意義，具有廣泛的推廣應用前景。