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[成果] 1800140064 河北
TG3 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2018
成果简介:板带钢是钢铁工业的高端产品,板带轧机高速稳定运行装备技术是保证生产过程和产品质量稳定的核心和高端技术,是钢铁工业智能制造需要解决的重大技术难题。近年来国外引进和国内自主设计的板带轧机都频繁出现轧机振动及产品质量稳定性问题,至今没有通用有效的解决方案,根本原因在于板带轧机动力学模型体系不完善、轧机设计中忽视了系统动力学对轧机性能的影响。 该项目综合考虑轧机辊系的柔性弯曲运动和刚性运动、运动带钢的刚性运动及弹性变形、轧制界面和变形区金属动特性,构建了基于辊系刚柔耦合特性的轧机系统动力学模型体系;开发了板带轧机刚柔耦合三维模态分析和动态仿真技术、轧机稳定性分析和振动控制技术,能够快速实现轧机和带钢的三维动态仿真、轧制过程稳定性判别并提出有效控制方案;创新研制四/六辊轧机静定辊系、浮动式弯辊装置和可调式轴移装置,实现四辊热轧和六辊冷轧一体化,同时开发了650四/六辊可逆轧机综合测试平台,面向社会开放、具有良好的示范作用。 该项目成功应用于首钢迁钢1580热连轧机组、2160热连轧机组、津西钢铁850轧机、燕山大学650四/六辊可逆轧机等7条生产线,近3年新增利润约1.65亿元。授权发明专利8项、发表学术论文20篇;获国家科技支撑计划项目、国家自然科学基金项目、河北省杰出青年基金项目和多项企业联合攻关项目支持。高速板带轧机稳定运行动力学模型体系搭建、轧机稳定性控制技术的开发和工业应用,推动了轧机系统动力学模型理论体系的创新和冶金机械学科发展,显著提升了中国钢铁行业轧机故障诊断和振动控制技术的整体水平,促进了钢铁工业智能化理论技术的发展。
[成果] 1800180646 上海
V27 应用技术 航空航天器制造 公布年份:2018
成果简介:大型客机是一个国家科技水平和工业体系的综合展现,其主要生产商为波音和空客,覆盖了全球90%以上的市场。大型客机对于科技工业的进步具有极高的带动作用,辐射的相关产业规模巨大。发展大型客机是提高中国自主创新能力和增强国家核心竞争力的重大战略举措。高可靠与高安全是民用飞机的突出特征,大量关键技术亟待突破。 飞机液压系统为飞机操纵和控制提供动力,液压管路则是飞机的“血管”。现代大型客机液压管路网络具有“长、散、杂”的特点,全机管路数量多、长度长、壁厚薄(C919飞机1186根、884米、小于1毫米);空间形态各异,遍布全机;载荷环境恶劣、且相互交叉耦合(振动过载超过10G、工作温度-40℃~135℃)。进而带来安全风险高、设计精度差、构型管理难问题。美国空军评估飞行事故中大约43%与管路的故障有关,中国某型飞机总装阶段出现过单架机超过40%的管路报废。 面对国家重大需求,中国商飞上海飞机设计研究院、伊顿上飞航空管路制造有限公司、燕山大学、浙江大学、北京航空航天大学组成了该项目组,在国家大飞机专项计划、国家自然科学基金的支持下,历时8年,建立了一套高安全的飞机液压管网设计方法,形成了高效率的设计技术手段和路径,提出了涵盖设计、生产及维护全周期的规范体系,取得了如下创新成果: 1)建立了高安全的大型客机液压管网设计方法。以安全需求为牵引,提出了高可靠冗余的管路系统架构,给出了管路系统动应力控制方法,首次开展了多维失效下管网生存能力的评估研究,从而提高了C919飞机液压管路系统的安全性。 2)建立了飞机液压管网的全数字化集成与管理体系。给出了基于数字化平台的管路系统协同设计方法,首次提出管路产品与飞机构型的一致性确认原则,建立管路系统装配误差控制技术,形成了设计流程管理的成套规范,实现了飞机液压管网的主动、正向设计,极大地提高了管路网络的设计效率和质量。C919飞机取消了管路取样流程,完全实现了数字化设计装配,管路装配0报废。 3)给出了飞机液压管路系统的虚拟验证与优化技术。开展了基于虚拟验证的管路系统性能、重量以及装配与维护的最优设计,并首次开展了闪电环境下机翼管路的防护验证。 该技术成果共编制72份标准、规范及流程,发表31篇技术论文,授权专利11项。 经济效益和社会效益:技术成果已在C919飞机液压管网络设计上得到应用,并取得巨大成功,缩短研制周期超过6个月,产品装配一次成功,保障了C919飞机的顺利首飞,成功支持国家重点型号研制。相比传统方法,C919飞机管路研发、制造成本共计节省¥4.85亿。自主开发的设计验证手段、规范体系对于大型客机国产化有重大意义。 促进行业科技进步作用:提升了企业产品的研发效率,更具国际竞争力,实现了中国复杂飞机液压管路系统的技术飞跃,打破了国外技术封锁和市场垄断,引领了行业自主创新和技术进步,培育了产学研深度合作的创新团队。
[成果] 1700600224 河北
TG3 应用技术 矿山、冶金、建筑专用设备制造 公布年份:2017
成果简介:板形检测与控制是带钢冷轧机的核心关键和高端技术。国内只有少数冷轧机装备了板形测控系统,大多依靠进口,价格昂贵,维护困难。为打破国外垄断局面,该项目自主创新,研制了带钢冷轧机集成化智能型板形测控系统,并成功进行了工业应用。 主要创新成果如下: 首创整辊镶块式和整辊无缝式板形检测辊的技术思路,研制成功整辊镶块压磁式和整辊无缝压电式两种新型的板形检测辊,具有辊面硬度高、淬硬层厚的特点,提高了检测辊耐磨耐冲击性能,解决了压伤和划伤带钢表面的难题。 研制成功无线式板形信号处理器,集成化实现了板形检测信号的高精度数字处理、无线传输和无线供电,具有抗干扰、模块化、可靠耐用等优点。 将板形信号的模拟量处理、数字量处理、无线数字传输和无线供电等功能高度集成,实现硬件的模块化和集成化。板形信号的嵌入式数字处理模块,避免传统外置式采集卡受电磁、光电和振动等外界干扰,提高检测精度。板形信号的无线数字传输模块,避免传统碳刷滑环式输出摩擦、磨损和振动的影响,提高抗干扰能力和模块使用寿命。组合磁环式无线供电模块,避免传统接触滑动式供电摩擦、磨损和振动的影响,提高供电的稳定性和可靠性。 研发出板形智能控制系统,实现预设定控制和闭环控制协同、机理模型与智能模型协同的高精度板形控制,具有高精度、高效率、智能化等优点。 以条元法和人工智能为特色的板形预设定控制数学模型和软件系统,提高设定计算速度和精度。机理模型与智能模型协同的板形闭环控制,提高控制精度。分布式计算机协同控制系统,效率高、成本低。 将上述创新成果应用于鞍钢1780mm、河北钢铁1050mm和燕山大学国家工程技术研究中心650mm等3套带钢冷轧机,取得了显著的技术效果。厚度0.5mm以上带钢板形控制在2I以内,0.5mm以下带钢板形控制在4I以内,闭环控制投入时的轧制速度提前到60m/min。板形控制精度和闭环投入轧制速度均达到国际领先水平。正在应用于鞍钢2130冷轧带钢平整机、河南明太铝业1650铝箔冷轧机、江苏九天科技750带钢冷轧机等3套轧机。 该项目近3年共创经济效益3.6297亿元。其中,节省3套板形测控系统引进费用3000万元,鞍钢1780冷轧机板形测控系统创造经济效益19422万元,河北钢铁1050冷轧机板形测控系统创造经济效益13875万元。 该项目形成了具有自主知识产权、先进可靠的带钢冷轧机板形智能测控系统技术成果,是中国冶金工业和高端装备领域的核心技术创新,对产业升级具有推广应用价值。
[成果] 1700600114 河北
TG3 应用技术 钢压延加工 公布年份:2017
成果简介:在带钢轧制过程中,开卷与卷取作为一道重要的辅助生产工序,对成品带钢的质量起着举足轻重的影响。为了定量、准确计算带钢卷取及开卷过程钢卷内部应力分布情况,为卷取及开卷所引起缺陷的治理奠定基础,该项目首次采用螺旋形开口圆筒类模式,提出了一套带钢卷取及开卷过程中钢卷内部应力分布模型,并给出了相应的层间滑移判断条件。然后,针对热轧钢卷卸卷后的“鼓肚”与“翘曲”问题,首次提出了“鼓肚量”与“翘曲度”新概念,开发出了热轧钢卷“鼓肚”与“翘曲”定量预报技术,并以层间滑移、“鼓肚”及“翘曲”的综合治理为目标,建立了适合于热轧卷取机组的卷取张力综合优化技术。同时,针对热轧卷取过程夹送辊夹紧力横向分布问题建立了相应的预报技术;随后,针对冷轧带钢卷取过程及卸卷后钢卷的粘结、松卷、心型卷以及附加浪形等缺陷,首次提出了适合于冷轧卷取机组的钢卷粘结、松卷、心型卷以及附加浪形模型,并以此为基础,建立了一套适合于冷轧机组以粘结、松卷、心型卷以及附加浪形缺陷综合防治为目标的卷取张力综合优化模型;最后,针对开卷过程中的在线松卷与表面擦划伤问题,充分考虑到开卷机组的设备与工艺特点,提出了一套适合于开卷机组以松卷与表面擦划伤防治为目标的开卷张力综合优化模型。 该项目所述冷轧卷取与开卷过程关键工艺模型与缺陷治理技术从2007年开始,陆续被推广应用到宝山钢铁股份有限公司等钢铁企业的相关机组,近三年共创经济效益超过2.5亿元人民币;而该项目所述热轧卷取及开卷过程关键工艺模型与缺陷治理技术从2011年开始通过技术贸易被推广应用到中冶赛迪工程技术股份有限公司、衡阳中钢衡重设备有限公司等设备设计与制造企业,取得了良好的经济与社会效益。该项目打破了国外技术垄断,形成了国内自主知识产权,共被授权发明专利9项、软件著作权4项;发表学术论文8篇。经河北省科技成果转化服务中心组织专家鉴定,该项目的相关成果达到国际先进水平。
[成果] 1700530038 河北
TG3 应用技术 钢压延加工 公布年份:2017
成果简介:该项目属于精密薄带钢轧制工艺及装备技术领域。在新的环保要求与市场形势之下,高强减薄已成为板带产品发展的必然趋势。与此同时,随着大部分板带用户由低端转向高端,对带钢板形、表面及边部质量提出了越来越高的要求。在该背景下,该项目以高等级超薄带钢为研究对象,对其冷轧过程关键工艺与质量控制技术展开专题研究,主要内容及特点包括以下四方面:高等级超薄带钢极限轧薄能力精评估技术。针对现有冷轧机组都非为超薄带钢生产而专门设计、原有产品大纲并不涵盖超薄带钢、而超薄带钢又必须利用现有机组进行生产的问题,该项目首次开发出了一套适合于冷连轧机组超薄带钢生产的极限轧薄能力精评估技术,为机组产品大纲的拓展及高等级超薄带钢的批量生产奠定了基础。高等级超薄带钢一次冷轧关键工艺及质量综合控制技术。充分考虑一次冷轧设备特征与超薄轧制工艺特点,采用轧制规程综合优化“硬调控”与工艺润滑制度综合优化“软调控”相结合的控制手段,同时兼顾生产效率、吨钢电耗以及产品质量的控制问题,提出了一套适合于超薄带钢一次冷轧生产的关键工艺及质量综合控制技术。高等级超薄带钢二次冷轧关键工艺及质量综合控制技术。针对超薄带钢二次冷轧的设备与工艺特点,从乳化液工艺优化、乳化液喷射装置与喷射方法改进、轧制工艺优化设定、弯辊快速调整及切水控制策略的开发等方面入手,提出了一套完整的适合于超薄带钢二次冷轧生产的关键工艺与质量控制技术,解决了超薄带钢二次冷轧过程中的质量问题。高等级超薄带钢切边过程关键工艺及质量综合控制技术。边部质量作为超薄带钢的重要质量指标之一,已经越来越被用户所重视,该项目将工艺优化与设备改进相结合,从圆盘剪间隙量、重叠量以及张力等基本工艺参数优化设定与带钢边部修磨装置的设计入手,开发出一套超薄带钢切边过程关键工艺,实现了切边质量的综合控制。以上述四项核心技术为基础,形成了一套完整的高等级超薄带钢冷轧过程关键工艺及质量综合控制技术。从2005年开始,该项目被推广应用到宝钢、江苏九天等相关机组,将成品板形控制在2-41以内、板形封闭率控制在0.5%以内;带钢表面缺陷控制在0.5%以内;成品带钢厚度最薄可以达到0.1mm以下;边部缺陷控制到0%,近三年共创经济效益超过22亿元人民币,该项目共被授权发明专利29项、实用新型专利2项、软件著作权18项;公开发明专利9项;8项发明专利实现了专利权转让;发表论文33篇,出版专著1部,取得了良好的经济与社会效益。
[成果] 1700470416 北京
U44 应用技术 土木工程建筑 公布年份:2017
成果简介:研究目的: 新建滨北线松花江公铁两用桥是既有桥的改建工程。新建滨北桥铁路由单线扩增为双线,公路由两车道扩增为六车道,是严寒地区规模最大、跨度最大、用钢等级最高的双层整体钢桥面、板桁结合的公铁两用钢桁梁桥。设计温度-43℃,对低温承载结构的安全性和耐久性要求极高,如何防止低温脆断是急需突破的关键技术问题。该项目自2009年初立项,围绕滨北桥工程“低温环境桥梁钢结构的开发及应用”开展结构构造、质量标准、高性能钢材、焊接工艺、质量控制等关键技术的研究。目的是突破桥梁钢结构抗低温脆断集成技术,开发出低温环境桥梁钢结构产品,实现高品质制造和应用;形成低温桥梁钢结构技术标准和工法,为严寒地区钢桥的设计建造提供工程经验和技术依据。 主要技术创新点: 1、双层整体钢桥面,板桁结合的设计方法、钢桥面板的有效宽度、动力系数进行相关研究; 2、结构在活载作用下产生疲劳裂纹引起应力集中、应力突变、低温疲劳,结构设计时尽可能避免。 3、设计温度-43℃时,材料及焊缝的冲击性能规范未作要求,基于断裂力学及防断实验,建立防断裂关系式,确定防脆断所要求的冲击性能特征值,制订质量标准。 4、首创低温桥梁用Q420qE钢“V-N处理”微合金化新技术,明显使焊接热影响区因大量(V,Ti)(C,N)粒子诱发晶内针状铁素体形核生长而细化组织、-43℃冲击功提高2倍以上,形成发明专利技术。 5、首创低温桥梁用Q370qE钢“降C增Ni”与“控轧正火后适当控冷”材料热处理新技术,明显使焊接性改善、热输入窗口扩大、-43℃冲击功提高近3倍,为解决低温构件焊接接头的低温韧性奠定了材料基础。 6、针对低温桥梁用Q420qE和Q370qE钢,优化焊接热输入参数,形成低温钢桥构件焊接技术,接头低温韧性显著优于国内外同类产品,解决了低温桥梁钢结构焊接质量控制问题,低温桥梁用Q420q钢焊接技术形成发明专利。 经济、社会效益及推广应用情况: 围绕滨北桥工程应用上述关键技术,累积制造低温桥梁钢结构5.27万吨,销售收入59435万元、新增利润4947万元、上缴税收3571万元,吨钢结构降本230元、节支总额1212万元,缩短工期4个月。新建滨北桥构成了铁路、公路、航运立体交通大通量运输体系,支撑了区域经济社会的持续发展。项目成果在中国高寒地区大型钢桥建设中的应用前景十分广阔,将带动桥梁、钢结构、冶金等相关行业的发展和技术进步。
[成果] 1700520286 陕西
TG3 应用技术 金属加工机械制造 公布年份:2017
成果简介:大型锻件在核电、火电、水电、航空航天、国防军工、舰船等国家战略性产业中具有重要地位。“十一五”期间,中国建成多台万吨级自由锻造压机。但由于没有大型锻造操作机,不具备控形控性和节能节材的条件,生产效率低、能耗大、成材率低,产品质量难以保证,大型、复杂锻件制造能力和制造工艺水平落后于国际先进水平,只能依靠进口。大型锻造操作机是一种具有六自由度的巨型重载工业机器人,其动作自由度多、负载巨大且被动受力、关键技术复杂,国内尚未形成自主研发及供货能力,国际市场被德国MEER公司和DDS公司长期垄断。中国重型院在五十余年对操作机持续研究的基础上,2004年开始针对大型操作机自主创新,联合江苏国光重型机械有限公司、燕山大学、西安交通大学、重庆大学组成产学研用创新团队,依托金属挤压与锻造装备技术国家重点实验室,在国家科技重大专项、863计划、国家自然科学基金等支持下,历经十年,成功研制出世界最大的3000kN/7500kN·m大型锻造操作机。项目创新如下:1.建立了并联式和混联式锻造操作机机构自由度分析与构型综合理论体系,研制出适合六自由度、巨型重载的高效并联型运动解耦吊挂机构,解决了操作机运动性能与承载能力协调匹配的难题,实现了大型锻件在工作空间位姿的精确调整,保证锻件在送进、旋转、升降、倾斜、侧移、侧摆过程中和巨大锻造负载条件下处于平稳状态。2.研发了大型操作机核心部件-缸动式、长杠杆钳口夹持结构的钳杆装置,解决了大型操作机最大夹持载荷3000kN、最大夹持力矩7500kN·m、夹持锻件尺寸范围φ400-φ3500mm的难题,在轻量化设计的基础上实现了对同时具有超大载荷和大尺寸范围锻件的稳定夹持。3.提出了超大运动惯量无隙传动技术及控制策略,消除了操作机行走的啮合间隙,解决了1500吨超大运动惯量短步距、高频次进料的快速响应与精确定位难题,实现了操作机大车行走定位精度±5mm。4.针对该世界最大锻造操作机与世界最大的195MN锻造压机联合工作时动作协调性控制难题,提出大型操作机与压机的联动控制策略,实现了大型锻造操作机与压机的动作协调控制,提高生产效率50%以上。项目获2016年度中国机械工业集团科学技术特等奖,获得授权专利30件,其中发明专利21件;发表论文33篇。经专家鉴定:“该操作机夹持能力世界最大,拥有完全自主知识产权;总体技术达到国际先进水平,定位精度等核心控制技术处于国际领先水平”。推广应用操作机系列24台,销售总额1.9亿元;应用单位近两年半新增销售额13亿元,新增利润2亿元,生产效率提高50%以上,节能约30%,成材率提高5-8%,减少人工约30%,优质高效的生产出国家重点工程亟需的大型锻件。项目具备国际竞争实力,对提升国家综合实力、增强国防力量具有重大意义。
[成果] 1700520093 河北
TG1 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:在核工业、化工、电子、冶炼等高浓度酸、碱、盐、重污染废水处理及空间原子氧侵蚀等极端特殊的腐蚀环境下,传统的耐蚀材料很难满足要求,由此引起的严重腐蚀损伤、停产检修、甚至重污水泄露等,不仅造成巨大经济损失,还可能威胁人民生命和财产安全。亟需具有极高的抗腐蚀能力,同时还具有良好力学性能和抗冲刷能力的关键材料。该项目针对特殊腐蚀环境,开发出了具有高抗腐蚀性和高综合力学性能的新型锆合金材料,满足了极端腐蚀环境下关键构件的迫切需求,实现了大量工业推广应用,并创造了显著的社会经济效益。1、开发了特殊腐蚀环境用新型锆合金,实现了关键技术上的重大突破和自主创新。该项目解决了无序固溶体强化与多相材料强度计算难题,发展了锆合金强韧化理论,为技术上的重大突破提供了坚实的理论支撑;解决了锆合金腐蚀过程中过钝化及微裂纹形成等关键技术难题,提出了具有高抗腐蚀性和综合力学性能的新型锆合金设计方法。在该基础上设计开发出10余种具有优异抗腐蚀性能和综合力学性能的新型锆合金。进一步开发了亚稳相复合锻造热处理新技术,解决了高强韧锆合金加工的关键技术难题。2、新型锆合金技术与国内外耐极端腐蚀环境材料技术相比,总体技术水平、主要技术、经济、环境等指标达到国际同类技术领先水平,与国际上重度污染废水处理关键构件所用的不锈钢相比,新开发锆合金抗腐蚀性能提高了10倍以上,且综合力学性能显著提高。与空间原子氧特殊腐蚀环境下关键构件常用合金钢相比,新开发锆合金抗腐蚀性能提高近3倍,并且拉伸强度提高1.4倍,密度降低35%,膨胀系数为1/2,无磁性。发明的用锆合金处理工程用钢新技术,使大量应用于沿海与防洪抗灾工程的钢材抗腐蚀寿命提高了25%以上。3、形成了一整套稳定、可靠的新型锆合金生产技术,成功转化为相关企业的核心竞争力,已实现规模化工业生产,产品具有明显的国际市场竞争优势。使用新型锆合金替代不锈钢制作的传动构件、反应器、管道阀门等,已作为国家重点创新产品推广应用于近百家重要企业中。成功制备了空间原子氧环境下的导轨、滑块和定位销等关键部件,在多款空间机构设计中获得应用,有效提高了服役寿命并实现大幅减重。锆合金处理工程用钢新技术,推进了线钢、螺钢、盘螺钢等在沿海工程和抗洪防灾工程中的大量使用,产品年产量达90万吨以上,畅销华北、华东、华南等地,并出口东南亚、北美等多国和地区。近三年为相关企业新增产值112亿元,利润超3亿元。该项目解决了极端腐蚀环境下缺乏高性能金属结构材料的国际难题,新开发锆合金已成为极端腐蚀环境处理行业关键构件的首选材料。开创了锆合金作为非核领域结构材料应用的新领域。申报国家发明专利28项,其中17项已授权;在PRL、Acta Mat.等期刊发表论文200多篇,SCI收录165篇,EI收录95篇,SCI他引1000多次,相关工作被Science、Nat.Mater.等论文多次评价和引用。获2016年中国电子学会科学技术一等奖。
[成果] 1700310291 河北
X85 应用技术 专用仪器仪表制造 公布年份:2016
成果简介:该项目所属的技术领域为高技术服务。随着中国经济的发展,陆地与海底的石油开采规模不断扩大,工业企业数量规模的显著增长,使得大量的油类碳氢化合物被泄漏、排放到自然水体中,不仅破坏了自然环境、生态系统,也严重威胁人群健康。油类碳氢化合污染物的快速检测和分析,对于及时发现油类污染事故发生并鉴别污染物的种类和来源,快速认定污染性质和追查事故责任,在定性的基础上准确定量评估污染程度,解决水体环境监测和污染防治问题具有实际应用价值。 该课题旨在将光学传感技术与弱信号检测处理技术相结合,综合荧光分析与吸收谱检测技术,研制出适用于多种环境污染物监测的仪器。研究的仪器与系统可满足易发生污染物泄漏的港口、各种工厂等单位以及环保部门快捷检测水体及气体污染物种类和浓度的需要。国内外多家科研机构采用了荧光分光光度法检测水中有机物的研究,但所研制的荧光分析仪和测油仪价格昂贵且使用成本较高,难以满足国内用户的大量需求。中国对于水环境中污染碳氢化合物的检测手段落后于世界先进水平,测量精度和分辨力还有待提高,不能对油种进行鉴别。因此,该项研究填补了中国环境检测仪器的空白,打破了国外的技术封锁。 课题研究应用荧光技术检测识别水中多种污染物的方法,结合光纤传感技术与CCD光谱探测技术解决水质在线快速检测问题。提出了光纤传感和荧光光谱处理相结合的光纤式油类碳氢化合物浓度测量系统的设计方案和基于荧光检测机理的油类污染物光纤直接检测方法;设计了能高效收集和传输荧光信号的球面光纤传感探头,实现被测物荧光的高效收集;研究核主成分分析算法与支持向量机相结合识别白色体系中碳氢化合物荧光光谱的方法,以提高对污染物组分的分辨识别及定量检测能力;采用平行因子分析法对水中有机污染物的种类进行分析,结合胶束荧光增敏技术解决对复杂混合体系中石油类有机物不经前期分离而直接识别种类并测定含量的问题,该方法以解决灰色体系混合物中特定成分的识别与测量。研制成功"荧光与吸收式环境污染物光纤检测仪",并已在秦皇岛市协力科技开发有限公司、秦皇岛市恒科科技有限公司以及秦皇岛市北戴河兰德科技有限责任公司生产和应用,仪器可对多种原油、石油产品和多种多环芳烃样品进行检测,实现了水体污染物测量系统的全光纤化。该项研究可对煤炭、石化、冶炼等行业区域的污染物进行连续监测和预警,为污染物的实时高精度检测提供新的手段和方法,为环保部门和工厂提供污染状况资料和精确的数据,具有广阔的应用和推广空间。该仪器的进一步推广及开发,将会产生更大的经济效益和社会效益。
[成果] 1700310359 河北
TP2 应用技术 环保、社会公共安全及其他专用设备制造 公布年份:2016
成果简介:并联机器人机构性能分析及视觉监测技术属于计算机科学与技术、先进制造技术等学科交叉领域。 首先,该项目将Hessian矩阵引入到传统的机构性能指标中,得到一些对任何机器人普遍适用的、同时基于Jacobian矩阵和Hessian矩阵的性能指标,并基于上述指标体系进一步研制出三种新型混联机构。其次,该项目以上述性能指标理论为指导,结合并联机器人的机构多链并行性和工作空间局部性的特点,从克服视觉遮挡和灵活改变观测视角的着眼点出发,首次提出了基于圆形导轨的并联机器人双目主动视觉监测装置设计构想。以此构想为基础,分别设计发明了独立于并联机器人的双目主动视觉监测装置和固连于并联机器人活动平台的双目主动视觉监测装置两种智能视觉机构,并对相关装置的机械结构、电器控制、标定方案、视觉观测和跟踪等相关理论和技术问题进行了深入研究,形成了集装置、专利、专著、论文为一体的研究成果,解决了并联机器人全方位、大角度视觉观测问题,突破了基线固定的仿人眼双目配置方案,是一种超生物体的视觉机构,提高了并联机器人的主动性和智能性。最后,该项目以上述性能指标理论为指导,研制出一个环境监测机器人,实现对场馆局部小环境的监测。 该项目已获批国家发明专利4项,获国家科学技术学术著作出版基金资助项目1项,出版专著《并联机器人视觉技术及应用》1部,获河北省教育厅著作出版基金资助项目1项,出版专著《机构性能指标理论与仿真》1部,在国内外学术期刊及会议上发表被SCI、EI收录的论文40余篇,培养毕业6名博士,30余名硕士。并联机器人机构性能分析及视觉监测技术已应用于哈尔滨市开发区鑫悦科技产品经销部的“工业智能化生产系统”,从2013年1月至2015年12月“工业智能化生产系统”累计增加销售额105.7万元,利润增加15.6万元,新增税收9.5万元;应用于秦皇岛燕大汽车零部件有限公司的机器人机构优化,累计增加销售额641万元,利润增加94.2万元,新增税收58.3万元。 上述成果表明,该项目对提升并联机器人系统的主动性、灵活性和智能性具有积极的意义,为并联机器人视觉系统实现主动观测、识别新事物、视觉智能化、自主作业等奠定了的基础,在目标识别与跟踪、三维重建、机器人作业等诸多领域具有推广应用价值。
[成果] 1700310238 河北
TG3 应用技术 钢压延加工 公布年份:2016
成果简介:项目所属科学技术领域:轧制。立项背景:随着航空、航天、造船、家电、汽车、军工等行业对板带需求的不断增大,板带生产工业获得了迅猛发展。与此同时,用户对板带产品的质量也提出了越来越高的要求。而卷取与开卷作为板带生产过程中重要的辅助工序,对成品带钢的质量起着举足轻重的作用。主要技术内容及发明点:热轧及冷轧带钢卷取与开卷过程内部应力和变形计算技术的开发首次考虑到热轧带钢卷取与开卷过程内部应力和变形沿周向分布的不均匀性及钢卷头圈与卷筒并非完全接触的特点以及冷轧带钢卷取与开卷过程带钢板形与板凸度及卷取张力的横向分布等因素对钢卷内部应力的影响,分别发明了适合于热轧及冷轧带钢卷取与开卷过程钢卷内部应力和变形计算技术,革除了以往模型与实际工况差距大、计算量大、计算速度慢的弊端,实现了带钢卷取与开卷过程钢卷内部应力分布的在线快速准确计算;热轧及冷轧带钢卷取与开卷过程质量缺陷预报技术的开发首次提出了“鼓肚量”、“翘曲度”以及“钢卷失稳因子”等新概念,在卷取与开卷过程基本工艺模型的基础上,发明了一套热轧及冷轧带钢卷取与开卷过程质量缺陷预报技术,实现了对热轧卷取与开卷过程层间滑移、鼓肚、翘曲、局部硌伤等缺陷以及冷轧卷取与开卷过程起筋、心型卷、层间滑移、松卷、擦划伤以及附加浪形等缺陷的预报,为现场缺陷的治理奠定了坚实的理论基础;热轧及冷轧带钢卷取与开卷过程质量综合控制技术的开发在卷取与开卷过程质量缺陷预报技术的基础上,热轧机组以层间滑移、“鼓肚”及“翘曲”等缺陷的综合治理为目标,冷轧机组以起筋、心型卷、层间滑移、松卷、擦划伤以及附加浪形等缺陷的综合防治为目标,开卷机组以松卷与表面擦划伤防治为目标,首次开发出一套热轧及冷轧带钢卷取与开卷过程质量综合控制技术,大大提高了产品的合格率,并实现了高速稳定生产。技术经济指标:项目实施后,带钢起筋缺陷发生率控制到0.5%以下、松卷缺陷发生率控制到0.35%以下、心型卷发生率控制到0.23%以下,同时,下游机组因松卷等缺陷的减少而使得平均轧制速度从之前的500m/min提高到1000m/min以上,板带质量得到大幅度提升。授权专利与转让情况:被授权发明专利8项、软件著作权32项,发表学术论文10篇,出版学术专著1部。其中,4项发明专利已经实现了专利权转让,转让经费113万元人民币。应用及效益情况:该项目所述冷轧带钢卷取与开卷质量综合控制技术从2007年开始,陆续被推广应用到宝山钢铁股份有限公司、湖南利德材料科技股份有限公司、江苏九天光电科技有限公司、江阴市九天科技有限公司、山东冠洲股份有限公司等国内中小型及大型钢铁企业的相关机组,近三年创经济效益超过2.5亿元人民币;而该项目所述热轧带钢卷取与开卷质量综合控制技术从2011年开始通过技术贸易推广应用到中冶赛迪工程技术股份有限公司、衡阳中钢衡重设备有限公司等设备设计与制造企业,合同金额43.2万元,取得了良好的经济与社会效益。
[成果] 1700310239 河北
U21 应用技术 土木工程建筑 公布年份:2016
成果简介:该成果属于材料科学技术领域。高速、重载铁路是当今中国一号重大工程、“一带一路”战略的助推器。中国列车速度令世人叹服、载重令世人赞誉,然而其安全令世人瞩目,高速、重载铁路安全关乎国家重大战略。辙叉是铁路的关键核心部件,其作用是改变列车运行方向。中国原有辙叉的寿命短且离散,偶有突发脆断,威胁铁路安全,这个问题多年没有解决,铁路安全只有靠约10万铁路线路人员花费70%的工作时间维护确保!该成果是保障铁路安全可靠的关键零部件用钢及其制造技术。项目组历时15年,取得如下技术发明成果。技术发明点1:近年来科学研究发现超细孪晶材料兼有高强高塑高韧特性。项目组首创发明辙叉用超细高密度孪晶高锰钢及其制造技术,用N+Cr降低钢的层错能、强烈细化凝固组织、提高耐蚀性,用C+N协同促进变形孪晶形成、提高加工硬化、耐磨抗疲劳性能。建立了金属变形超细孪晶调控技术理论。结合项目组发明的高锰钢辙叉的系列制造技术,包括:纯净致密高锰钢辙叉铸造技术,高速重击强变形预硬化高锰钢辙叉技术,制造出超细变形孪晶高锰钢辙叉。中铁山桥集团有限公司用该成果已制造出大约18万棵铁路辙叉,应用在中国近35%的铁路线路上,且产品出口到美国、澳大利亚等30多个国家和地区。超细孪晶高锰钢辙叉平均过载量达到4亿吨,比原有普通高锰钢辙叉寿命提高3倍,技术达到国际先进水平。技术发明点2:率先发明辙叉用性能稳定中碳含铝超细无碳化物贝氏体钢及其制造关键技术,用Al促进贝氏体相变、用Al+Si和C-空位纳米团簇阻碍贝氏体长大,结合低温连续贝氏体相变技术获得超细贝氏体铁素体和残余奥氏体复相组织。建立了性能稳定超细无碳化物贝氏体钢化学成分设计和微结构调控理论。这种钢有高强塑韧性、低氢脆敏感性、耐磨损、抗疲劳,综合力学性能达到其成本25倍的马氏体时效钢水平。采用该成果已制造出6856棵贝氏体钢辙叉心轨,过载量稳定在3亿吨左右,比国内其它低端贝氏体钢辙叉平均寿命提高近1倍,超过国外最好水平,技术达到国际领先水平。技术发明点3:原创发明辙叉用高碳铬铝硅钒超细珠光体钢及其制造关键技术,用增Cr降Mn提高珠光体的形核率、用Al+Si降低珠光体的长大速率,结合控轧控冷技术,获得强度1500MPa、延伸率10%以上的超级超细珠光体钢轨,其强塑性超过世界珠光体钢轨的最高水平,技术达到国际领先水平。这种超级珠光体钢可用于制造高锰钢或贝氏体钢心轨辙叉的翼轨、以及可动心轨辙叉尖轨和翼轨,可确保辙叉稳定长寿命。项目组获授权国家发明专利17项,公开国际发明专利2项;发表学术论文89篇、专著《辙叉钢及其热加工技术》1部,其中SCI收录59篇、EI收录78篇,被SCI引用231次。培养国家杰青1人,研究生50多人。近三年该成果共创新增产值8.39274亿元,新增利润1.23757亿元。
[成果] 1600590155 河北
TH13 应用技术 轴承、齿轮、传动和驱动部件的制造 公布年份:2016
成果简介:该课题针对集传统超环面行星蜗杆传动、驱动技术和控制技术于一体的机电集成超环面传动系统中存在的啮合齿对数周期性变化,研究了在分段线性参数激励下的系统时域、频域响应,探讨了系统的稳定性区域以及主要设计参数对系统稳定性的影响;针对传动过程中存在的延长啮合问题,采用实验和解析相结合的方法,确定了延长啮合区域内电磁耦合刚度的时变形式,探讨了该传动简化系统中延长啮合对系统稳定性以及转速等主要参数对系统稳定区域的影响规律;考虑非线性参数系统特点,讨论了系统存在多重内共振时的能量转换、系统稳定性及系统主共振、亚谐波和超谐波共振响应。该项目的创新点为:该项目采用理论与实验相结合的方法,得到了延长啮合区域内的刚度变化曲线,避免了单一理论推导可能导致的不确定性。该项目采用解析法推导了啮合齿对数变化和延长啮合对系统稳定性的影响规律,具有明确的定性表达式,可以为系统动态参数优化提供最直接的优化函数。研究对于提高机电集成超环面传动系统的稳定性等动力学指标提供了理论依据,为其它传动中的延长啮合理论及参数振动研究提供了借鉴。
[成果] 1700220082 河北
TQ0 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目对化工、食品等行业中广泛应用的层流搅拌槽内非牛顿流体的流动状态和混合过程进行了数值模拟和实验研究。采用CFD技术对直叶、斜叶桨的径向、类轴向搅拌特性进行研究,得到了其层流流场结构和速度分布曲线,确定了不同加料点、不同监测点及不同转速等因素对混合过程的影响;提出双层组合桨和三种不同搅拌结构,并采用CFD、PIV和变色法研究其产生的流场结构和混合过程,确定各因素对搅拌特性的影响。该项研究提出的非对称混合方法,即利用桨叶组合结构的变化及其非对称性布局,增加物料的层流流动,使流场形态和类型满足所加工物料的特殊要求(如无剪切、混合效率高、无副产品等),对优化搅拌装置结构,满足其在化学工业、生物工程、制药工程、材料加工及食品加工等领域的应用要求,具有重要的技术和经济意义。
[成果] 1700220083 河北
TG7 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目对用于刀具制造的纳米孪晶CBN(nt-cBN)块材的机械物理性能进行了研究,并完成了nt-cBN块材的焊接;对nt-cBN材料进行了机械刃磨机理的理论分析及实验验证,提出一种nt-cBN表层材料去除理论,脆塑转变临界研磨深度理论计算结果为23.9nm,并基于实验分析了研磨工艺参数对加工质量的影响规律;完成了nt-cBN刀具超精密切削淬硬钢的数值模拟分析模型的建立,对切削过程中的切屑形态、切削力、切削温度、残余应力等进行了数值模拟分析,进而优化刀具几何参数和切削工艺参数;研究了飞秒激光加工策略及工艺参数对刀具表面质量和刃口锋利度的影响机制,完成了nt-cBN毫米级尺寸切削刀具的轮廓加工,基于聚焦离子束(FIB)技术实现了切削刃钝圆半径低于60nm的nt-cBN圆弧刃微刀具的精密制造;采用nt-cBN刀具完成了淬硬钢的超精密切削加工实验,加工表面粗糙度Sa低于7nm,结合仿真结果研究了淬硬钢纳米级表面的形成机理,以及亚表层损伤即表面完整性的产生机制及影响因素;根据刀具磨损的实验和仿真结果,研究了nt-cBN刀具的磨损机理以及刀具磨损量和磨损形态随着工艺参数变化的演化过程,面向淬硬钢的超精密切削提出了nt-cBN刀具磨损的控制策略。
[成果] 1700220122 河北
TN2 应用技术 电子器件制造 公布年份:2016
成果简介:该项目针对皮带撕裂检测及保护问题进行深入的研究,设计了一种基于线激光辅助的皮带撕裂视觉检测及保护装置,利用重心法对光条中心进行粗略提取,在此基础上计算光条法线方向,之后在光条法线方向上利用高斯曲线拟合法实现了光条中心的亚像素精度提取。通过对光条中心相邻像素间距、光条中心曲率以及光条偏移程度等特征的提取和分析,完成撕裂检测。实验结果验证了各算法的有效性。创新性研究成果:1.建立线激光辅助的皮带撕裂视觉检测系统,将对皮带底面撕裂区域图像的分割提取转移到对皮带底面图像中激光条纹特征提取与分析上,解决了撕裂特征提取不准确以及计算代价高等问题,确保了检测任务的实时、准确实现;2.利用光条截面光强近似服从高斯分布及具有高对比度的特点,用迭代阈值法对检测图像进行分割阈值求取,之后在光条截面光强分布曲线上,以迭代法求得阈值为起始点,对分割阈值进行逼近,获得最佳阈值,完成对激光影像区域的准确分割;3.根据光条截面光强近似服从高斯分布的特点,在重心法粗略提取光条中心的基础上,通过梯度算子计算光条法线方向,并在光条法线截面上进行曲线拟合计算光条中心,使得其精度达到亚像素级。该项目提出一种基于网格候选点筛选机制的三维重建新方法。实验成果通过计算机仿真验证和自主移动三目测量模拟实验平台的实验验证。有望拓展立体视觉技术在水下自主航行器导航、海洋生物监测、水下考古海底勘探、海洋环境监测等方面的应用。
[成果] 1700220123 河北
U27 应用技术 技术检测 公布年份:2016
成果简介:该项目通过对翻车机系统工作流程以及运煤敞车机械结构进行深入研究,提出通过制动风管的挂接位置间接识别是否发生反位现象。针对此问题提出以模糊理论为基础,通过分析Mamdani模糊推理方法来判断是否发生反位。创新性的研究成果:1.基于模糊推理的运煤敞车车皮反位自动识别系统及保护装置所用的激光传感器工作温度范围宽,且在保护罩的作用下,保证其能在各种气候及光照条件下实现准确的检测,结果稳定、成本低,避免了工作人员目测带来的视觉误差及其它因素带来的影响。2.基于Mamdani型推理的算法根据风管扭曲特征可以快速地检测到车皮反位现象,并及时反馈给操作室,因此该方法又起到防止钩头被翻车机损坏的报警和保护作用。该项目研究提出基于模糊推理系统的运煤敞车车皮反位检测方法。针对检测的实时性和高精度要求,尽可能减少每组样本数据的数量,以提高检测速度。在模糊推理系统输入变量(即数据特征值提取)确定时,在保证检测精度要求的前提下,尽可能使算法复杂度最低。并根据操作人员的经验以及样本数据的规律,构建完善的规则库,提高反位识别精度。设计软件界面和功能以便现场工作人员操作,使反位识别自动化。
[成果] 1700220149 河北
TN92 应用技术 通信设备制造 公布年份:2016
成果简介:无线传感器网络抗毁性研究主要借助无标度拓扑对节点随机故障的强容错性。然而,无标度拓扑对节点随机失效的强容错性是一种静态的容错性,没有兼顾到拓扑的动态特征,即节点失效会引起拓扑流量变化,拓扑流量变化反过来又会引发其他节点因承载流量过大超过其处理能力而失效,这一过程不断持续的进行,出现节点失效的级联效应。针对这一问题,该项目利用已有静态容错性研究中的无标度理论和方法,设计抵御级联失效的无线传感器网络无标度拓扑安全机制。跟国内现有研究成果相比,该项目首次从无线传感器网络自身特点出发研究无标度拓扑的级联失效问题,先后建立了混合节点失效模型、容量恒定级联失效模型、以及加权无标度拓扑演化模型,探索了级联失效临界流量分布,并通过权值演化与拓扑演化行为紧密结合,提出了抵御级联失效的无标度拓扑安全机制。该项目的完成,弥补了国内在混合节点失效下级联失效建模及其加权无标度拓扑动力学特性分析等方面理论研究的不足,从拓扑流量参数的角度给出了级联失效发生的临界条件,为避免网络级联失效现象的发生提供了有效途径。
[成果] 1700220157 河北
P75 应用技术 海洋服务 公布年份:2016
成果简介:该项目以非平行水下双目立体视觉系统为主要研究对象,深入研究非平行系统下水下成像原理,提出了仅通过一幅图像将水下图像转化为摄像机与目标间无水存在的一般空气图像的转化条件和转化模型,利用特征点的三维重建实验验证了模型的正确性;针对全局立体匹配中实时性最高的动态规划立体匹配算法,进行了深入研究,将基于小波变换的匹配、基于区域的匹配与带控制点的动态规划立体匹配算法相结合,通过实验验证,得到更加准确的视差图。创新性研究成果:在非平行水下双目视觉系统下,考虑光线在水与空气的分界面发生折射,分三种情况:摄像机光心在水与空气分界面处、摄像机光心在水面外、摄像机光心在水面内,讨论了水下图像向一般空气图像的转化模型,求出水下图像与空气图像像素坐标一一对应的关系式;用空气中动态规划立体匹配原理,对水下图像的转化后的图像,首次应用空气中的立体算法求出水下图像的视差图。考虑带控制点的动态规划立体匹配算法中控制点在极线上分布的特性,将小波变换原理与带控制点的动态规划立体匹配算法相结合,利用小波变换的模极大值处的像素作为候选控制点;利用SAD相似性测度函数对候选控制点进行匹配相似度优化,选取高可信度控制点,完成带控制点的动态规划立体匹配算法。控制点的选取中先后利用了基于相位立体匹配算法(小波变换)和基于区域的立体匹配算法(SAD相似性测度函数),多种匹配基元相结合,使控制点的可信度更高,匹配结果更加可靠。
[成果] 1700220158 河北
P75 应用技术 海洋服务 公布年份:2016
成果简介:该课题以非平行水下双目立体视觉系统为主要研究对象,深入研究非平行系统下水下成像原理,提出了仅通过一幅图像将水下图像转化为摄像机与目标间无水存在的一般空气图像的转化条件和转化模型,利用特征点的三维重建实验验证了模型的正确性;然后针对全局立体匹配中实时性最高的动态规划立体匹配算法,进行了深入研究,将基于小波变换的匹配、基于区域的匹配与带控制点的动态规划立体匹配算法相结合,通过实验验证,得到更加准确的视差图。创新性研究成果:在非平行水下双目视觉系统下,考虑光线在水与空气的分界面发生折射,分三种情况:摄像机光心在水与空气分界面处、摄像机光心在水面外、摄像机光心在水面内,讨论了水下图像向一般空气图像的转化模型,求出水下图像与空气图像像素坐标一一对应的关系式;用空气中动态规划立体匹配原理,对水下图像的转化后的图像,首次应用空气中的立体算法求出水下图像的视差图。考虑带控制点的动态规划立体匹配算法中控制点在极线上分布的特性,将小波变换原理与带控制点的动态规划立体匹配算法相结合,利用小波变换的模极大值处的像素作为候选控制点;利用SAD相似性测度函数对候选控制点进行匹配相似度优化,选取高可信度控制点,完成带控制点的动态规划立体匹配算法。控制点的选取中先后利用了基于相位立体匹配算法(小波变换)和基于区域的立体匹配算法(SAD相似性测度函数),多种匹配基元相结合,使控制点的可信度更高,匹配结果更加可靠。针对针对水下成像存在折射的问题,在双目立体视觉的基础上,研究了多介质非平行双目立体视觉系统的成像,并将动态规划立体匹配算法应用于多介质系统成像的匹配,同时对动态规划立体匹配算法进行了一定的改进,拓展了立体视觉技术在水下海洋导航、勘察、监测以及水下目标识别等方面的应用。
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