圆柱齿轮减速器

前文回顾：近二十年我国齿轮量仪的发展（上）5 CNC大齿轮测量中心和超大齿轮测量系统是CNC齿轮测量中心在大齿轮及超大齿轮测量的扩展和创新（1）1989年，工具所推出的局部CNC式1.2m大齿轮测量仪CZE1200D，如前所述，该仪器由单片式计算机控制步进电机二联动，首次实现齿轮量仪螺旋线的CNC数控数字化测量。其改进型为2015年的CZE1200DA齿轮测量仪（图24）；图24 工具所CZE1200DA齿轮测量仪（2）2004年，哈量国内首次开发2m CNC大齿轮测量仪CNC3929，改进型为CNC L200（图25）；图25 哈量L200 CNC大齿轮测量中心（3）2011年，精达创新设计开发2.5mCNC大齿轮齿轮中心，其改进型为JLR300（图26），在国内创新采用了三坐标三联动（θ,X,Y）的渐开线成形原理，实现沿端面啮合线对大齿轮渐开线齿廓精度的测量，即“NDG”法向展成测量原理；精达公司将该原理创新应用于小模数齿轮的测量中，取得了良好效果。图26 精达JLR300大齿轮测量中心（4）2017年，哈尔滨同和光学公司展出精密CNC大齿轮测量中心T150A（图27）。作为哈尔滨工业大学精密超精密加工和测量设备领域的科技成果产业化基地的哈尔滨同和光学展出的大齿轮测量中心，集成了超高精度气浮轴系、气浮托盘调心技术及直线电机驱动等先进技术。近年不少国产大型CNC齿轮测量中心，如哈量CNC L200（见图25）、精达JW型（图28）和智达ZD（图29）型大齿轮测量中心，都采用了5轴坐标系统结构布局，即径向坐标采用了上下二层，既简化机械结构又可减少测头阿贝误差，具有提高仪器稳定性和精度等优点。智达2020年新开发的Z系列大齿轮测量中心甚至采用了三种齿廓测量原理：法线极坐标、极坐标和啮合线测量原理，以适应不同用户需求。仪器采用全新分层控制理念的3U架构全闭环控制器实现动态位置全闭环控制，仪器性能得到了提升。图27 哈尔滨同和T150A齿轮测量中心图28 精达JW型齿轮测量中心图29 智达ZD型齿轮测量中心（5）2013年，北京工业大学成功开发了用于超大齿轮的双测量装置集成综合测量系统——“激光跟踪+三维平台”在位测量系统（图30），首次进行了大胆创新和探索，在超大齿轮的测量理论、技术和实践上，取得了令人可喜的成果。（a）（b）（c）图30 北工大超大齿轮旁置式双测量装置集成综合测量系统6 自动化智能化齿轮测量分选仪器/系统实现CNC齿轮测量中心在齿轮生产现场在线测量（1）2005年，工具所推出车间用齿轮在线三维双啮测量分选机CQPF2000, 随后哈量—北工大也成功开发出3501齿轮分选机（图31），能在线实现批产齿轮径向综合三维误差测量及分选功能。图31 工具所及北工大—哈量齿轮三维双啮测量机（2）2013年，精达为东风汽车变速箱生产线开发了JDFX-1型齿轮自动分选机，用机械手实现半自动盘/轴类齿轮的双啮检测和分选。2015年精达、智达及金量展出风格迥异的双啮式齿轮自动/半自动分选机（图32）。2015年，南京二机床展出了由六轴机器人操作的“智能化齿轮加工岛”（见图5），在实现齿轮无人化双啮自动检测的同时，通过网络连结，能根据测量结果进行反馈，对系统中的数控滚齿机和剃齿机的加工参数进行智能化调整后再加工，实现批产齿轮闭环质量控制与制造，在我国圆柱齿轮制造业的数字化、智能化和自动化中树立了发展标杆。哈量于2017年推出具有时代感的3503齿轮分选机（图33）。此外还有2005年秦川机床推出的在数控磨齿机上的数字化在机测量装置，近年在国内也得到重视，国产全自动流水线齿轮分选机的开发发展迅速。其中，哈尔滨精达和智达（图34）都有相应产品系列相继问世，服务于齿轮制造企业。以上齿轮分选机基本上都是以齿轮双啮仪为检测仪器。在提升齿轮双啮仪的自动误差补偿功能上，精达于2017年展出了获得专利的补偿式齿轮智能双面啮合检查仪产品，既提高仪器测量精度也满足了国际市场标准要求，该双啮仪的补偿功能引起行业的关注与好评。（a）（b）图32 精达半自动在线分选机（a）（b）图33 哈量3503齿轮分选机（a）和秦川机床在机测量（b）（a）（b）图34 精达JFE全自动流水线齿轮分选机（a）及智达2020年为浙江双环传动改造的日本制造桁架式齿轮在线检测分选设备（b）（3）2020年，智达为株洲齿轮有限公司提供了2台六轴机器人齿轮在线快速智能检测系统（见图6），集成了包括国产CNC齿轮测量中心和齿轮双啮测量仪以及意大利光学图像测量仪在内的3台检测功能各异的齿轮精密测量仪器，实现在线轴类齿轮零件的精度检测和质量统计及分选，充分显现了我国齿轮在线检测成套技术和装备的开发制造能力，在数字化、智能化和自动化方面已经提升到了一个崭新高度。7 齿轮整体误差测量仪技术传承难能可贵，新的发展令人期待和鼓舞1970年前后，由工具所黄潼年为首的我国齿轮制造与测量业界众多科研技术人员共同努力，创新开发的成套齿轮整体误差测量技术，致力于研究分析，力图探索齿轮的几何形状及位置精度和齿轮的啮合运动综合精度之间的因果关联。齿轮整体误差技术目前可大致分为三类：即采用坐标式几何解析测量法的齿轮静态整体误差测量技术、采用啮合滚动点扫描测量法的运动态齿轮整体误差测量技术以及与虚拟数字化测量齿轮或虚拟数字化配对工件齿轮进行啮合滚动的虚拟啮合滚动点扫描测量技术，三者都归类于运动几何测量原理。测量项目有：静态齿轮整体误差曲线族、运动态齿轮整体误差曲线族以及虚拟齿轮整体误差曲线族。期待今后会有传动动力态齿轮整体误差测量技术及相应曲线出现。（1）2002年，工具所持续开发锥齿轮整体误差测量技术，建立了锥齿轮局部互换性测量的相对测量体系，实现锥齿轮齿廓二次局部基准误差的补偿（图35），曾应用于青岛精锻齿轮厂。（a）（b）图35 工具所锥齿轮整体误差测量仪及局部互换性测量体系（2）至2007年，工具所不断改进并生产齿轮整体误差测量仪系列产品，包括CZD1200EA齿条式圆柱渐开线齿轮整体误差测量仪（见图24）、CZ450蜗杆式圆柱齿轮整体误差测量仪（图36）及用于小模数圆柱齿轮的CZ150蜗杆式测量仪（图37）。图36 工具所CZ450齿轮整体误差测量仪图37 工具所CZ150小齿轮测量仪（3）2015年，工具所和北工大相继成功开发出齿轮单面啮合差动式小模数齿轮整体误差测量仪（图38）。（4）2015年，北工大在蜗杆式圆柱渐开线齿轮整体误差测量理论和啮合计算上取得重大突破，在大幅提高齿轮误差测量范围评定精度和可靠性的基础上，成功开发出齿轮在线快速测量机及相应测量系统（图39）。测量机采用蜗杆式间齿单啮整体误差测量原理，集成了实施自动上下被测齿轮工件的工业机器人，组成了可用于汽车齿轮生产线的在线检测系统。该齿轮在线自动检测系统已于2015 年底在北齿和浙江双环二个企业的生产现场中得到了实际使用。图38 差动式整体误差测量仪图39 北工大齿轮在线测量机（a）（b）图40 基圆智能小模数齿轮影像测量系统和虚拟整体误差曲线（5）2021年，原北工大博士后和基圆智能科技（深圳）有限公司合作，在2015年齿轮整体误差测量与啮合计算的突破成果基础上，成功开发出CVGM小模数齿轮测量软件和配套的小模数齿轮机器视觉影像测量系统（图40），实现微小/小模数齿轮的在线快速测量。该CVGM软件系统除了采用齿轮整体误差测量理论，能够按照齿轮精度标准迅速计算得到传统小模数齿轮的单项几何误差，还能以虚拟（静态、运动态）齿轮整体误差（曲线）方式表达测量误差数据，从而大大扩展了该测量系统的齿轮误差分析和综合能力，为我国批量小模数精密齿轮快速测量开创了一个新局面，也大大丰富了我国开创的齿轮整体误差测量理论和实践。8 齿轮传动链综合测量仪呈现良好势头，开辟了齿轮测量仪器发展新天地从单个齿轮的几何精度测量与质量评价，进入到对齿轮副传动链的使用性能测试和评估，这可以看成是我国齿轮质量保障体系更为重要的一个环节和阶段，是我国齿轮制造从单个零件制造向关键传动部件制造发展质量保证提升的重要标志。近年国产齿轮传动链综合测量仪的蓬勃发展也揭示了这个发展趋势。秦川机床工具集团近期荣获的2021年度中国机械工业科学技术进步奖一等奖的项目“工业机器人精密减速器测试方法与性能提升技术研究“ ，充分显示了我国在国产减速器测试技术与实践领域所取得的丰硕成果。（1）2005年，重庆工学院和内江机床厂合作开发并提供的YKN9550锥齿轮滚动检验机产品（图41）；图41 YKN9550滚动检验仪（2）2017年，北京国际机床展览会上，精达首次展示了国产齿轮传动装置/传动链综合测量仪产品（图42），该仪器可实现齿轮装置运动性能和传动性能的综合检测，包括速度、载荷及温度等参数变量下传动链综合性能的精确测量与分析。智达展示了为谐波减速器开发的综合性能测试仪（图17）。图42 精达传动链综合检测仪（3）2019年，北工大、北京市精密测控技术及仪器工程研究中心在国际机床展览会上展出新开发的RV减速器传动链测量仪和小模数锥齿轮综合误差滚动测量仪（图43a）；2021年又开发了用于额定输出扭矩达1500Nm的RV减速器综合性能测试台（图43b）。该测试台集先进传感器、数据采集、控制技术与一体的高精度测试仪器，可测量RV减速器的传动误差、回差、扭转刚度、背隙、空载摩擦扭矩、启动转矩、反向启动转矩、传动效率等多种性能参数，选配不同附件可实现多种规格RV减速器的综合性能测试，已为厦门理工大学、集美大学及河南科技大等提供了产品。（a）（b）图43 北工大精密中心RV减速器综合性能测试仪及测试台9 一级齿轮精度基准的精心制作创建，成绩斐然；非渐开线基准的新途径探索，别有洞天（1）大连理工王院士团队通过几十年埋头实干，以工匠精神铸造出我国精品齿轮样板：研制出一级精度渐开线基准样板（图44）和标准齿轮；成套的超精加工测量理论、超精加工测量技术和制造工艺、成套超精加工的技术装备，为我国齿轮精加工和超精加工奠定了坚实基础。图44 大连理工一级精度渐开线基准样板（2）近年国家计量院研制开发了我国首个国家级直径1m齿轮形渐开线齿轮精度基准（图45），其技术参数供参考（见表1）。表1 中国计量院标准大齿轮参数图45 计量院基准齿轮（3）北工大研制开发了我国非渐开线齿廓精度基准：2011年开发的双球式非渐开线齿廓精度样板和2021年的双轴圆弧形齿廓精度样板（图46）。尝试探索一条新的途径来解决高精度及超高精度渐开线实物基准，尤其是解决大尺寸高精度渐开线实物基准的制造难题，以利于更切实地建立起具有我国特色的大尺寸齿轮几何精度的实物溯源体系。（a）（b）图46 北工大双球和双轴圆弧非渐开线样板10 结语北京国际机床展览会作为我国机床工具制造业改革开放的窗口和平台，是我国机床工具行业技术进步和发展的重要标杆和旗帜。自1989年创办以来，北京国际机床展览会是迄今为止我国规模最大、历时最久的机床工具展览会。经过多年不懈努力，已荣登当今世界四大国际机床工具展览会之列, 成为推动我国机床工具行业对外技术交流和商贸合作的重要平台。近20年来，北京机床展览会上真切展现了我国精密数控齿轮量仪的发展历程，揭示出我国精密数控齿轮量仪的发展方向是数字数控化、信息网络化、自动智能化，集成融入生产制造全过程是必由之路；从被动地在计量室进行齿轮精度质检，到生产一线现场批量齿轮的在线自动化快速检测，再进一步融入生产过程，通过测量数据处理实时反馈调整加工参数、实施齿轮的闭环制造，甚至实现了包括齿轮刀具在内的闭环齿轮物联网制造系统的建立。作者不能不由衷感叹我国齿轮量仪制造行业所取得的可喜成就和坚守实干敬业的奋发精神，更体会到党和政府领导下改革开放方针政策的英明正确。“制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。十八世纪中叶开启工业文明以来，世界强国的兴衰史和中华民族的奋斗史一再证明，没有强大的制造业，就没有国家和民族的强盛。打造具有国际竞争力的制造业，是我国提升综合国力、保障国家安全、建设世界强国的必由之路。” 为响应“中国制造2025”国家发展战略，支持并强化国产齿轮量仪制造业关键部件国产化精制化和齿轮测量与加工制造信息的网络闭环智能化，打造具有国际竞争力的齿轮量仪制造业，是我国齿轮制造业大国向齿轮制造业强国发展的必由之路。近来由北工大石照耀教授牵头的“小模数粉末冶金齿轮（MM/PM）高速高效大规模制造成套技术与产业化”项目，荣获“2021年度广东省科学技术奖”科技进步一等奖。该项齿轮制造成套技术与产业化的成功实施，显示了我国向齿轮制造强国目标阔步前进的强劲步伐。

1 引言受中国机床工具工业协会工具分会特约，作者于2001-2019年间参访两年一度在北京举办的国际机床展览会，并撰写了十届展会的量具量仪述评。十届展会时间跨度近20年，我国经历了改革开放、加入WTO以及金融和经济风险等诸多重大历史事件和风雨涤荡，机床工具制造业及量具量仪行业在经受风雨历练的同时，就整体制造能力而言，无论在技术质量水平和产品品种性能上，都得到了显著的提升和蓬勃的发展。基于对精密测量仪器的感触体验，作者撰文回顾了近二十年来我国齿轮测量技术和仪器的发展历程和部分成果。我国齿轮量仪的生产始于哈量，哈量建厂源于苏联的156项经济援助项目；在国家经济改革开放时期，通过精密传感技术、数字技术、数控技术、计算机技术和坐标测量仪精密量仪制造技术的引进开发和自我发展，推动了我国齿轮测量技术和仪器向基于计算机的数字化数控坐标式测量技术和仪器的发展。CNC齿轮测量中心代表了当今齿轮测量技术和仪器的先进水平，也是齿轮及齿轮刀具制造精度质量检测领域的主流需求。从上世纪80年代开始到90年代，CNC齿轮测量中心逐步形成了系列化产品，同时也是精密机械制造技术、精密位移探测传感技术、数字信息技术、计算机技术和数控技术在齿轮测量仪器上集成的结晶。它基于坐标式几何解析测量原理，对齿轮单项几何形状误差进行测量，是坐标式齿轮测量仪器发展中的一个里程碑。CNC齿轮测量中心实质上是由笛卡尔式直角三坐标系和一个回转角坐标所构建而成的四坐标测量机——圆柱坐标测量机，主要用于齿轮单项几何精度的检测，也可用于（静态）齿轮整体误差的测量。除了齿轮以外，也可用于齿轮刀具（如滚刀、插齿刀、剃齿刀）、蜗杆、蜗轮及凸轮轴等复杂型面回转体的单项几何误差进行高精度测量。由国外首先推出的、基于计算机技术的数字坐标式CNC齿轮测量中心取代了传统机械展成式的齿轮量仪，成为单个齿轮几何精度测量中独占鳌头的齿轮测量仪器和技术。国内通常认为，美国Fellows公司于七十年代成功开发的Microlog 50（图1）是世界上首台高水平的CNC数控齿轮测量中心，它采用了花岗石基座、四轴独立伺服驱动系统、激光干涉仪长度位移测量系统和光栅角度编码盘，其技术起点很高。图1 美国MICROLOG 60齿轮测量中心我国齿轮测量中心的开发历经了艰辛和曲折。成都工具所和哈量于1986年开始着手计划立项开发齿轮测量中心，直至1995年底在陕西省教委和陕西省机械局的支持下，西安工业大学和汉江工具厂合作成功开发出了我国第一台CNC齿轮测量中心CCZ40（图2）。这是一台由计算机控制的、可实现数控四轴联动的圆柱四坐标式齿轮测量仪器样机。经专业技术鉴定，确认达到预期目标，填补了国内空白。随后，哈尔滨精达公司经过努力，在2001年于国内首先开发研制出齿轮测量中心产品（图3），成功推向了首家用户——重庆宗申公司，并逐渐形成强大批产能力和竞争实力，打破了由国外齿轮测量中心产品一统国内市场的局面。此后，哈量、工具所、智达、爱德华、同和光学及秦川等公司陆续推出了自行设计开发的CNC齿轮测量中心，开创了我国齿轮测量仪器发展新面貌，品种和质量的持续提升令人鼓舞，和国外先进齿轮测量中心的技术与质量差距日益缩小，竞争力明显上了一个台阶。图2 西安工大汉江工具首台国产样机CCZ40图3 精达公司首台国产CNC齿轮测量中心经过近15年持续不断的努力和坚持，取得了阶段性成果，并分别在CIMT展会上展示，通用技术集团所属的哈量集团于2019年成功推介出配套完整、集成度高、技术含量水平高、完全拥有自主知识产权的“成套螺旋锥齿轮闭环专家生产制造系统”和技术（图4），其硬件涵盖了螺旋锥齿轮齿面的数控加工机床（铣齿机、硬齿面加工机床和磨齿机）。螺旋锥齿轮齿面的数控刀具和装备包括铣刀刀盘刀条装调仪、硬齿面刀具测量机以及螺旋锥齿轮齿轮测量中心等。这标志着我国锥齿轮的成套制造和加工测量技术跃上了一个新水平。（a）（b）（c）图4 哈量成套螺旋锥齿轮闭环专家生产制造系统随着我国数字化、信息化、网络化、智能化的发展，机器人近年来快速集成进入在线齿轮自动化智能测量生产线。2015年南京二机床在北京展会上展示的“智能化齿轮加工岛”，吹响了国内汽车齿轮自动化在线测量技术集成于齿轮制造加工过程的号角（图5）；而2020年精达为株洲齿轮公司提供的“智达快速齿轮检测自动线”配备2台六轴机器人，将意大利光学影像测量仪、自产CNC齿轮双啮仪和CNC齿轮测量中心等3台仪器有机联结，构建了一条齿轮快速智能检测系统（图6），将我国齿轮在线自动检测装备技术水平提升到一个数字化、信息化、自动化的新台阶。（a）（b）图5 南京二机床“智能化齿轮加工岛”（a）（b）图6 智达齿轮在线快速智能检测系统在近20年的十届北京国际机床展览会上，可以清晰看到我国齿轮测量仪器制造业的显著进展。如上所述，这正是我国齿轮测量技术与仪器装备行业“管（官）用产学研”，凝聚共识，坚持不懈，科学实干，以开发CNC齿轮测量中心为标志，在我国齿轮量仪制造行业的奋发自强和努力下，从无到有；从打破国外垄断到自主创新，不断推进我国齿轮制造业从齿轮制造大国向齿轮制造强国的蜕变，是不断提升国产齿轮质量做出重大功绩和历史贡献的20年。可以毫不夸张地说，近20年我国齿轮量仪的发展历史，就是我国CNC齿轮测量中心发展所引导的历史，是我国齿轮测量技术和仪器装备制造业在数字化、信息化、数控化、网络化和智能化的发展道路上阔步前行、转型升级和追赶世界先进水平而成效斐然的20年。本文根据这近20年间北京国际机床展会上我国齿轮测量仪器展品的概况，按类别和年代进行分述，以便读者能从中看到我国齿轮量仪的发展脉络。2 CNC齿轮测量中心融合并集中体现了当今齿轮测量技术和制造技术的发展水平和趋势（1）1989年工具所推出CZE1200D大齿轮测量仪（图7）。它由一台单板计算机同时控制二台步进电机联动，采用“粗传动精测量”技术实现CNC式齿轮螺旋线的测量（齿廓误差由棒状单齿测头啮合测量实现）。经上海计量所鉴定后当年成功交付用户上海冶金机械厂；同期，工具所还成功开发出CNC式步进电机光栅式/激光式滚刀检测仪GCW200（图8）。（a）（b）图7 工具所的CZE1200D大齿轮测量仪及齿廓测量原理（a）（b）图8 工具所GCW200光栅式滚刀检测仪（2）1995年西安工业大学和汉江工具厂合作，成功开发出我国首台CNC齿轮测量中心CCZ40样机，成果通过专业鉴定（图2）。该仪器采用计算机控制步进电机四轴（θ,X,Y,Z）联动，首次实现圆柱渐开线齿轮的齿廓、齿向螺旋线和齿距等单项几何精度以及齿轮刀具精度在国产CNC齿轮测量仪器上的测量。（3）2001年，哈尔滨精达成功生产出我国第一台国产CNC齿轮测量中心产品，用户为重庆宗申摩托。该测量仪器产品的问世，打破了国外同类产品十余年来对国内市场的垄断，填补了国产CNC齿轮测量中心产品空白（图3），开启了我国“齿轮测量中心”的规模制造生产以及进入国内外市场参与竞争的发展进程。（4）2003年北京国际机床展览会哈量和精达分别展出了各自开发的CNC齿轮测量中心（图9，图10）。此后在北京展会上展出CNC齿轮测量中心的有：2005年工具所CV450（图11）和西安交大思源GMC500（图12）；2007年精达新开发JA系列齿轮测量中心（图10），该中心采用DDR电机直接驱动工作台主轴、直线电机驱动测量滑板花岗石底座，提升了产品测量精度和稳定性；2011年，哈量、精达及智达等公司纷纷推出花岗石结构的CNC齿轮测量中心。哈量展出的L45型齿轮测量中心（图13），采用测量运动轨迹全闭环控制，可对K形齿廓、凸形齿廓及螺旋线鼓度等项目进行评定；西安爱德华秉承了三坐标测量机的成熟精密量仪设计加工制造技术，成功开发并于2011年展会上展出了G40高精度齿轮测量中心（图14）；2015年智达测控展出平行簧片结构的三维光栅数字式扫描测头Z3DDP（图15），并成功地应用于CNC齿轮测量中心，打破了该关键精密扫描测头部件产品的国外垄断。2017年展会上，青岛海拓推出了专用的平面二包测量中心（图16）。这实际上是通用齿轮测量中心的变型仪器，其主要功能是实现对我国首创的二次包络环面蜗杆/蜗轮/滚刀等复杂型面零件的高精度检测；2019智达则展出了以“谐波齿轮测量”为主题的成套测量仪器，包括检测谐波齿轮单项几何误差的齿轮测量中心和谐波减速器综合性能检查仪（图17），成为该届展会上国产齿轮量仪的一条亮丽风景线。（a）2003年产品（b）2005年产品（c）图9 哈量CNC齿轮测量中心（a）2003年产品 （b）2007年产品（花岗石基座）图10 精达CNC齿轮测量中心（a）2005年产品（b）2007年产品图11 工具所2005-2007年CV450齿轮测量中心图12 西安交大思源GMC500齿轮测量中心（a）L45（b）PREC40（近年开发新型号）图13 哈量L45和PREC40齿轮测量中心图14 爱德华G40齿轮测量中心图15 智达三维测头图16 海拓测量仪图17 智达谐波齿轮测量成套测量系统（5）2014年，中国计量科学研究院几何量所开发的“螺旋线（齿轮）测量基准仪器”项目完成验收。在完成与德国PTB的国际比对工作后，于2019年仪器通过鉴定和国家基准评审（图18）。该基准仪器采用了独立的激光跟随测量系统和独立的CNC测头运动轨迹生成系统（“驱动”和“测量” 两套系统独立又关联的设计）。该基准仪器的技术特点可归纳为：具有一维气浮回转工作台具有负载偏心下的角度自校准、二维激光干涉测长布局降低仪器阿贝误差、三维平行位移机构探测系统的测杆变形补偿、六轴联动主从级闭环精密驱动控制和采集等技术，以及自主建立的仪器精度补偿模型和相应误差补偿软件。这台由西安爱德华协助开发的超高精度和高稳定性的新一代齿轮螺旋线/渐开线测量装置的研制成功，标志着我国可直接溯源的复合式齿轮螺旋线/渐开线基准测量装置的技术指标达到了国际先进水平。该基准仪器实现了齿轮参量最短溯源链的直接溯源，其二路激光跟随测长误差0.1μm，修正后的探测系统误差0.3μm，修正后的回转台角误差≤0.15”；经比对测试，其螺旋线偏差测量不确定度为0.9μm/100mm (k=2)。其对外提供校准测量服务能力为：测量范围：β（0°-60°），d ( 25-400 ) mm 测量不确定度：螺旋线倾斜偏差（0.9-1.2）μm/100mm(k=2)，螺旋线形状偏差0.8μm（k=2） 螺旋线总偏差（1.2-1.5）μm/100mm（k=2）。值得提及的是，2009年，中航工业北京长城计量测试技术研究所更新研制的JLC齿轮测量中心基准仪器，测量齿轮渐开线样板基圆半径的不确定度: 当rb=100mm，U=1.1μm(k=3) ；测量齿轮螺旋线样板螺旋角的不确定度:当β=15°，U=1.0μm/100mm(k=3)，因此也成为代表当时我国齿轮测量中心制造/升级再制造的顶尖水平之作。（a）（b）（c）图18 国家计量院“齿轮测量基准仪器”设计原理和消除周期误差的有12个读数头光栅的圆光栅（6）2021年，通用技术集团哈量公司研发了具有自主知识产权的 ”L45P高精度计量型三维齿轮测量中心“（图19），该仪器具备高精度机械主机、误差修正补偿技术、多功能智能化实时测控系统及三维齿轮测量软件等多项自主关键核心技术，具有在线分析、自我诊断功能，具备稳定性高、扩展性强、抗干扰等优点。其配套的三维齿轮测量软件具有圆弧圆柱齿轮、弧锥齿轮、转子、弧齿刀盘等检测功能，仪器还具备测针库管理、空间修正、数据安全与管理等功能，是我国高精度计量型齿轮量仪又一突破，整体技术达到国际先进水平，是中国科协2021“科创中国” 榜“突破短板关键技术榜（装备制造领域）”十个项目之一。图19 哈量计量型L45P三维齿轮测量中心3 弧锥齿轮测量中心及其闭环制造系统使CNC齿轮测量中心集成弧锥齿轮的测量和制造（1）2005年哈量和精达分别在北京国际机床展会上展出拥有弧锥齿轮测量功能软件的CNC齿轮测量中心。哈量展出3903A齿轮测量中心（见图9a），与重庆工学院合作、在国内首先成功开发的齿轮测量中心锥齿轮测量软件所测得的锥齿轮三维齿廓误差（见图9c）；此后精达、智达也各自开发了相应的锥齿轮测量软件应用于齿轮测量中心产品。（2）2015年哈量在展会上重点推介“锥齿轮数字化网络化闭环制造系统”。该系统将哈量生产的数控锥齿轮切齿机床和数控锥齿轮磨齿机床与数控锥齿轮测量仪器——锥齿轮测量中心等整合集成，融通锥齿轮的设计加工及检测软件，实现锥齿轮加工参数的反馈调整，成功构建了锥齿轮闭环制造系统（见图20）；中大创远集团和智达合作于同年展出了类似锥齿轮闭环制造成套技术和仪器产品。该年展会呈现了我国锥齿轮智能化制造技术与装备发展的新景象、新格局。2017年哈量集团长沙哈量凯帅（现更名为长沙津一凯帅）还展出了HCS260硬齿面螺旋伞齿轮加工刀盘调刀仪（见图22）和CNC L65G高精度螺伞齿轮测量中心。（a）（b）（c）图20 哈量锥齿轮数字化网络化闭环制造系统和齿廓反调计算图形图21 工具所GCW300 CNC滚刀测量仪图22 哈量硬刀盘检测仪（3）2019年，哈量展出了具有自主知识产权、最新版本成套“螺旋锥齿轮闭环制造系统”（见图4）。它包括螺旋锥齿轮铣齿机/磨齿机/铣齿刀刀盘/刀条/刀具装调机和齿轮测量中心等螺旋锥齿轮和切齿刀具的所有加工制造和测量装置的硬件和软件，（借助于物联网）进行数据信息的融合集成，对我国螺旋锥齿轮制造业的发展，具有标志性的示范引领作用。4 齿轮刀具测量中心及其闭环制造系统是CNC测量齿轮中心在齿轮刀具制造中的数字化应用在齿轮刀具测量领域，工具所于1989年开始开发专业的卧式CNC光栅式齿轮滚刀测量仪GCW200，经不断改进后于2005年前后推出花岗石底座的GCW300（图21），具有一定的卧式齿轮测量中心的功能。哈量集团2017年展出的弧齿锥齿轮的铣刀盘和硬齿面螺旋伞齿轮刀盘的CNC刀盘装调检测仪（图22），在弧齿轮加工刀具的数字化闭环制造上，为我国做出了突破性重大贡献。值得一提的是，西安工业大学和汉江工具厂在1995年合作开发了我国首台CNC齿轮测量中心样机后，又于2009年在北京展出了成功合作开发的全套国产数控刀具离线闭环制造系统和装备——数控齿轮刀具磨齿机+CNC齿轮测量中心+数控砂轮修整机+数据处理平台（图23）。首次实现齿轮测量中心与数控砂轮修整机之间的数据整合集成，成功构建了国内首套离线齿轮刀具闭环制造系统。据悉，近期西安工业大学和秦川机床及汉江工具合作，正在进一步开发高新水准的、数字化网络化智能化的齿轮刀具制造闭环系统。图23 西安工业大学-汉江工具联合研发的齿轮刀具离线闭环制造本文作者：谢华锟，邓宁

齿轮视觉检测仪器与技术研究进展石照耀 1*，方一鸣 1，王笑一 2 1 北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心，北京 100124； 2 河南科技大学河南省机械设计及传动系统重点实验室，河南 洛阳 471003摘要：相对于接触式测量，机器视觉检测这种非接触式测量具有效率高、信息全、稳定性好、可识别缺陷等优点，在齿轮检测领域得到越来越广泛的应用。近十年来出现了影像仪、闪测仪、CVGM仪器、在线检测设备等多种基于机器视觉技术的齿轮检测仪器，它们既可以实现齿轮综合式测量，又可以实现齿轮分析式测量。回顾了齿轮视觉检测仪器的发展历程和特点，分析了齿轮视觉检测中边缘检测、亚像素定位、特征提取和模式识别等算法的研究和应用进展，总结了机器视觉在齿轮精度测量和齿轮缺陷检测两个方面的技术发展，并指明了齿轮视觉检测仪器与技术的发展前景。关键词：机器视觉；齿轮测量；齿轮视觉检测仪器；齿轮精度测量；齿轮缺陷检测1 引言齿轮是应用广泛的基础件，其质量直接影响齿轮传动系统的承载能力和寿命等。齿轮检测是分析齿轮加工误差来源、提高齿轮加工精度、保证齿轮产品质量的必备手段。齿轮测量可分为接触式测量和非接触式测量。由于齿轮形状复杂，精度要求高，传统的非接触式测量方法难以满足齿轮测量精度要求，因此传统的齿轮检测设备通常采用接触式测量方式。应用广泛的齿轮测量中心和齿轮双啮检查仪分别是齿轮分析式测量设备和综合式测量设备，均为接触式测量方式。随着计算机技术和视觉测量技术的进步，机器视觉测量精度逐渐提高，在一些场合已经可以满足齿轮检测的需求。相对于接触式测量，机器视觉测量具有效率高、信息全、稳定性好、可识别缺陷等优点，在齿轮测量领域应用越来越广泛。近年来出现了影像仪、闪测仪、computer vision gear measurement（CVGM）仪器、在线检测设备等多种基于机器视觉技术的齿轮检测仪器，它们既可以实现齿轮综合式检测，又可以实现齿轮分析式测量，更能进行齿轮缺陷检测。接触式测量属于串联测量模式，通过测量齿面上一系列点来完成某种测量目标，测量效率较低，大批量齿轮的在线全检是个挑战。此外，接触式测量方法只能测量齿轮的尺寸和精度，难以进行齿轮缺陷检测。目前齿轮产品的外观缺陷主要依靠肉眼筛查，一些细微缺陷还要借助放大镜、工具显微镜等辅助设备进行识别，这些设备检测效率低、误检率高，且无法对缺陷进行准确分类和溯源。齿轮视觉检测属于并联测量模式，一次测量可获取整个区域内的几何要素和外观缺陷数据，检测速度得到极大提升，可以用于大批量齿轮的全检；更重要的是能同时进行齿轮精度测量和齿轮缺陷在线检测。基于视觉的齿轮精度测量是齿轮精度理论与机器视觉技术的有机结合，作者将我国首创的齿轮整体误差理论融入齿轮视觉检测技术中，大大拓展了对齿轮误差的分析能力。齿轮缺陷在线视觉检测技术可实现对大批量齿轮的100% 全检，柔性和自动化程度高，既能实时反映生产状态，及时预警，也方便管理者掌控一定周期内产品质量变化，还可以根据大数据做进一步的质量评估、产能分析和工艺优化。2 齿轮视觉检测仪器如图1 所示，齿轮视觉检测仪器由工业相机、镜头、光源、计算机等几个主要部分组成。常用两种照明方式：图1（a）采用背光光源从待测齿轮下方照明，采集到的是齿轮投影图像，齿轮边缘锐度高、噪声小，此方式适用于齿轮精度测量；图1（b）采用正光光源从待测齿轮上方照明，采集到的是齿轮端面图像，能够凸显齿轮表面缺陷特征，此方式适用于齿轮表面缺陷检测。图1 齿轮视觉检测仪器构成（a）齿轮精度测量系统；（b）齿轮缺陷检测系统几十年来，齿轮视觉检测仪器经历了从只能“离线抽检”齿轮的“个别尺寸”，到结合齿轮精度理论做出齿轮“精度评定”，再到可以在生产现场“在线检测”的越，从通用仪器演变为专用仪器。常见的通用仪器有影像仪、闪测仪等，专用仪器有CVGM 仪器、齿轮在线检测设备等。2.1 影像仪影像仪（VMM）是小零件行业应用广泛的通用视觉检测仪器，可用于测量齿轮外径、孔径等几何尺寸。影像仪有手动式和自动式之分。手动式影像仪的成本较低，但调光、对焦、选点、修正等都依赖人工操作；测量齿轮时，需要人工取点来拟合齿顶圆、齿根圆等几何要素。世界上第一台由电机驱动的自动影像测量系统是1977 年由美国View Engineering 公司研发的“RB-1”系统。目前，国内外有众多企业生产自动式影像仪，典型有瑞典海克斯康、德国蔡司、日本三丰、深圳中图仪器、贵阳新天光电、苏州天准科技等。自动式影像仪在工作台的X、Y 和Z 轴方向可以精确移动，能够实现自动对焦，测量精度更高。通过示教或编程可以实现齿轮测量中的自动取点，但操作过程较为复杂，对操作人员要求高。自动式影像仪一般没有齿轮测量专用软件，能够测量的齿轮指标不全，不能进行精度评价和分析。传统影像仪视场一般较小，为了获取整个齿轮端面轮廓，需要进行图像拼接。手动式影像仪进行图像拼接时效率低、难度大，精度也较差。自动式影像仪可以实现图像的自动拼接，效率较高，但拼接成的图像存在亮度、对比度不均匀的现象，尺寸测量精度同样受到影响。2.2 闪测仪近年来，市面上出现一种新型的一键式影像测量仪（闪测仪），视场范围大，可以一次测量多个零件。日本基恩士的IM-8000 闪测仪可在数秒内同时完成最多100 个目标物、300 个部位的测量，可以任意摆放工件，一键自动识别，自动匹配测量。独特的亚像素处理技术可使图像分辨率达0. 01 pixel，测量精度达±2 μm。深圳中图仪器的VX8000 系列闪测仪也可实现同等级的测量精度。此外，闪测仪还可导入CAD 图，通过“比较测量”识别缺陷，如将实际齿廓图像与标准CAD 图的齿廓对比，可以得到缺齿、断齿等缺陷信息。闪测仪的测量效率相比传统影像仪显著提升，但价格昂贵，同样缺少齿轮精度评价专门功能。2.3 CVGM 仪器1980年代，日本和我国开始了齿轮激光全息测量技术研究。基本原理如图9所示，以单频的氦氖激光器为光源，首先在干涉测量系统获得参考标准齿面的全息图像，然后将标准齿面替换为被测齿面放置于干涉测量系统中，同时将已经拍摄到的全息图像置于系统中。测量时，激光经分光棱镜分光扩束后分为了测量光路和参考光路，其中测量光照射到被测齿面上。两束光线同时照射在全息图上，形成了被测齿面和参考齿面间的干涉条纹，并投影在接收屏幕上。在对条纹图像进行数据处理后，可以得到被测齿面相对于标准齿面的形状误差。在测量光与全息图像之间放入平行平晶，用来调整测量光的相位。对于模数0. 2 mm 以下的小模数齿轮，难以使用接触式方法测量齿廓、齿距、公法线长度等关键参数；现有影像式测量设备不能给出齿轮精度评价报告。如图2所示，CVGM 仪器专用于解决小模数齿轮测量难题，可在1 s内自动计算出齿廓、齿距、径向跳动、公法线长度、齿厚变动量、内孔尺寸、实际压力角等关键精度信息，自动根据齿轮精度标准ISO-1328对齿轮误差进行评级，输出完整的齿轮精度检测报告，并做出OK/NG 判断。CVGM 仪器的齿廓偏差测量精度为±3 μm，齿距偏差测量精度为±2 μm，具有强大的分析功能，可测量双向截面整体误差曲线（SJZ 曲线）。图2 CVGM 小模数齿轮测量系统（a）CVGM 软件；（b）CVGM 系统如图3 所示，CVGM 仪器使用齿轮整体误差曲线作为齿轮单项误差计算的中间体，即先由齿轮轮廓生成齿轮整体误差曲线，再由齿轮整体误差曲线计算出各单项误差；并以SJZ 曲线方式表达测量结果，大大提升了齿轮误差分析能力。图3 基于视觉的齿轮整体误差分析2.4 齿轮在线检测设备齿轮视觉在线检测设备一般都具有分选功能，根据检测结果把被测产品分成合格品、不合格品，或按齿轮精度等级分类，或按缺陷类型分类。该类设备结构形式有三种：直接集成在齿轮产品传送带上方，结构较简单；使用专用上下料机械手和其他辅助机构，结构最复杂；采用玻璃转盘式结构，应用最广泛。图4位于传送带上方的齿轮视觉在线检测设备，优点是占用空间小，但传送带运动不平稳和易磨损，产品摆放角度不固定，导致检测精度难以提高。由于传送带不透光，该设备无法获取齿轮与传送带接触面的图像，不能实现双面测量。图4 传送带式齿轮视觉检测系统图5 所示设备采用了机械手、导轨、转盘等部件，结合专门设计的自动检测装置完成齿轮上下料、检测、分选和摆盘等一系列操作。这类检测设备功能较强，但结构复杂，成本较高。图5 使用机械手和自动装置的齿轮视觉检测设备本团队研制了玻璃转盘式的注塑齿轮在线检测分选系统，如图6 所示，该系统已应用于注塑齿轮生产线，工作稳定，取得了突出的使用效果。玻璃转盘由伺服电机和精密减速器驱动，带动待检齿轮通过视觉检测工位，可保证图像采集过程中齿轮匀速平稳运动。转盘采用高透明玻璃材质，不需翻转就可得到产品底部的检测图像。由光电传感器定位齿轮在转盘上的位置，使用气动执行器将OK/NG 的齿轮吹入相应的存储盒实现自动分拣。该系统能够实现注塑齿轮黑点、毛刺、缺齿、断齿、翘曲变形等外观缺陷检测，也能完成常规几何尺寸和形位误差的测量，并能根据缺陷阈值、尺寸公差实时分选出合格品和不合格品，且具备报警功能。该系统对齿轮端面的检测时间小于0. 3 s，满足生产节拍的需求，特别是具有齿轮轴向测量功能。图6 玻璃转盘式齿轮视觉检测分选系统图7 为注塑齿轮在线检测分选系统软件界面。该软件具有自主知识产权，在软件数据库中贮存了常见齿轮型号及对应的尺寸公差和配置参数，包括CPK 分析和XR图分析，提高了参数输入效率。注塑齿轮在线检测分选系统兼具精密测量与缺陷检测功能，包括齿轮轴向高度、齿距、公法线、同心度等与齿轮精度相关的检测，齿轮外观缺陷识别准确率能满足注塑齿轮大批量在机检测需求。图7 注塑齿轮在线检测分选系统软件界面3 齿轮视觉检测技术齿轮视觉检测技术是齿轮视觉检测仪器的核心，涉及光学、电子学、计算机图形学、齿轮几何学等多个学科，内容覆盖光学成像、图像处理、软件工程、工业控制、传感器、齿轮精度理论等。近几年，与齿轮视觉检测技术相关的新技术、新理论、新方法大量出现，在多个核心问题上取得了重要的研究进展。齿轮视觉检测技术既有一般视觉检测的共性问题，又有齿轮视觉检测中的特殊问题。齿轮视觉检测的工作流程包括图像采集、图像预处理、边缘检测、齿轮精度评定或齿轮缺陷分析等，其中图像采集、图像预处理、特征提取、图像分割、边缘检测、亚像素算法等属于通用的视觉检测技术，而齿轮精度评定和齿轮缺陷识别属于齿轮视觉检测技术的个性问题。这里先从图像采集系统（硬件）和图像处理算法（软件）两个方面综述与齿轮视觉检测技术相关的共性问题的研究进展，然后从齿轮精度测量和齿轮缺陷检测两个方面介绍齿轮视觉检测技术中个性问题的研究进展。3.1 图像采集系统图像采集系统一般由计算机（主机）、图像采集卡、工业相机、镜头、光源等组成。工业相机按照传感器芯片种类可分为CCD 相机和CMOS 相机两种，传统上CCD 相机效果更好，但随着技术的发展，目前在一般应用场合CMOS 相机基本已经取代了CCD 相机。相机数据接口常见的有GigE 接口、USB 接口（USB2. 0和USB3. 0）、Cameralink 接口等。其中采用GigE 或USB 接口的工业相机可以直接通过线缆与主机通讯，不需要数据采集卡；而其他接口如Camerlink 接口的相机则需要配备图像采集卡才能与主机通讯。常用的工业镜头按等效焦距分类主要有广角、长焦、中焦、远心、微距镜头等。一般远心镜头的畸变更小，景深更大，可以消除“近大远小”的测量误差，更适合进行高精度的尺寸测量，因此在齿轮视觉检测领域使用最多的镜头为远心镜头。但远心镜头通常价格较高，对精度测量要求不高时，可用普通镜头替代。视觉检测领域常用的光源有点光源、面光源、条形光源、环形光源、穹顶光源、同轴光源等类型，其作用主要有强化特征和弱化背景、突出测量特征、提高图像信息、简化算法、降低系统设计的复杂度、提高系统的检查精度和效率。在齿轮精度测量领域常用的光源主要是面光源，面光源的光线具有更好的方向性，均匀性更好，齿廓更清晰；在齿轮缺陷检测领域主要使用穹顶光源、环形光源和同轴光源等，这些光源可使整个齿轮端面图像的照度十分均匀，突出缺陷特征。齿轮视觉检测的核心问题是测量精度和检测效率，这两个问题都与图像采集系统密切相关。为了提高测量精度，应当选用分辨率更高的相机；为了提高检测效率，需要选择分辨率低的相机，以减少需要处理的数据量，提高软件计算速度。精度和效率是一对矛盾，通过选用运算能力更强的计算机和改进图像处理算法的效率，可以部分地解决精度和效率的矛盾问题。无论是为了提高检测精度还是为了提高检测效率，选用精度更好的镜头和更加稳定的光源都可以改善整体的性能指标。3.2 图像处理算法齿轮视觉检测技术中用到的图像处理算法有图像预处理、边缘检测、亚像素定位、特征提取和模式识别等。其中图像预处理方法与机器视觉其他应用场合的预处理方法基本相同。3.2.1 边缘检测算法齿轮视觉检测中常采用的边缘检测方法有经典微分算子、小波变换和数学形态学。边缘检测算法能够把齿轮二维端面图像中的关键轮廓提取出来，得到轮廓像素点的坐标集合。根据轮廓点的坐标信息和相机标定参数就可以精确计算出齿轮的特征尺寸，包括齿顶圆直径、齿根圆直径、内孔直径、齿高、齿厚和齿距等。1）经典微分算子图像边缘一般是图像灰度变化率最大的位置，因此可用一阶/二阶导数来检测边缘，由此诞生了一系列经典微分算子。根据微分的阶数可以将经典微分算子分为两类：一类是通过寻找图像灰度值的一阶导数极值点来确定边界的一阶微分算子，有Roberts 算子、Prewitt 算子、Sobel 算子、Canny 算子；另一类是根据图像二阶导数的零点来寻找边界的二阶微分算子，有Laplacian 算子、LoG（Laplacian-of-Gaussian）算子、DoG（Difference-of-Gaussian）算子。对这些经典微分算子在齿轮边缘检测中的性能进行了比较，如表1 所示。表1 经典微分算子在齿轮边缘检测中的性能比较Canny 算子采用双阈值和非极大值抑制策略提升对噪声的抗干扰性，具有滤波、增强、检测多个阶段的优化，是性能最优良的微分算子。对于齿轮图像，采用Canny 算子提取的齿廓信息最完整，最接近实际齿廓，如图8 所示。图8 基于Canny 算子的齿廓提取2）小波变换小波变换具有良好的时频局部化特性和多尺度特性。良好的时频局部化特性使其特别适用于检测突变信号，而图像中的突变信号对应边缘，因此小波变换也适用于图像边缘检测。利用Harr 小波函数对齿轮图像进行重构，再结合Canny 算子提取重构图像的齿廓，比单独采用Canny 算子有更优的效果。多尺度特性使其能很好地抑制噪声。图像中的噪声和边缘都属于高频分量，经典微分算子引入各种形式的微分运算后必然对噪声较为敏感，而随着尺度的增加，噪声引起的小波变换的模的极大值迅速减小，而边缘的模值不变，这一特性可以很好地抑制图像噪声。提出一种基于Curvelet 变换的尺度与方向相关性联合降噪方法，该方法对齿轮图像进行降噪处理，在继承小波变换多尺度降噪的基础上，同时进行尺度内方向相关性降噪，可以为齿轮边缘检测提供高质量的输入图像。因此，小波变换是一种齿轮图像边缘提取的有效方法。3）数学形态学数学形态学是基于积分几何和几何概率理论建立的关于图像形状和尺寸的研究方法，其实质是一种非线性滤波方法，通过物体形状集合与结构元素之间的相互作用对图像进行非线性滤波。由于数学形态学提取边缘时容易造成间距小的低灰度轮廓的错位和合并，因此常将其与微分算子提取出的轮廓加权融合。相关文献就提出了一种融合Canny 算子和数学形态学的含噪声齿轮图像边缘检测算法，分别采用改进的Canny 算子和多尺度多结构元素灰度形态学边缘检测算子提取边缘；然后对两幅边缘图像进行了小波分解，得到各层子图像；最后对子图像进行自适应加权融合，并使用小波逆变换重构图像得到最终的边缘检测图像。相关文献采用数学形态学中的四邻域腐蚀法提取出边缘宽度，并将其作为单个像素的轮廓，测量分度圆直径为5 mm 以下的齿轮的齿顶圆直径和齿根圆直径，与千分尺测量结果差值的绝对值在2 μm 以内。3.2.2 亚像素定位算法数字图像是以离散化的像素形式存在的，传统边缘检测算法的测量分辨率只能达到一个像素级，提取出的边缘由像素块构成，边缘定位精度不高，如图9（c）所示。亚像素定位算法是在像素级边缘检测的基础上逐渐发展而来的，首先需要经过像素级边缘检测粗定位，然后利用粗定位边缘点周围邻域内的像素数据进行边缘点的亚像素级精确定位，如图9（d）所示。图9 亚像素边缘处理亚像素定位算法主要有三类：矩方法、插值法和拟合法。1）矩方法矩方法计算简便，应用于齿轮边缘检测可以减小测量误差。相关文献提出一种利用前三阶灰度矩进行亚像素边缘定位的算法，这是文献中最早提出的矩方法。随后基于空间矩、Zernike 正交矩的方法也相继被提出。相关文献利用基于Zernike 矩的齿廓边缘检测算法，对齿顶圆直径为49. 751 mm、齿数为23 的齿轮测得的齿顶圆直径、齿根圆直径的相对误差在0. 02% 以内，齿距累积总偏差的相对误差约5. 15%。相关文献提出一种基于灰度矩的亚像素边缘检测算法，该算法以邻域窗口的灰度均方差积表示边缘强度，灰度重心所在的方向表示灰度变化的方向，在初始边缘的基础上按求取的灰度变化方向划分为八个区域，构建一维灰度矩模型解算亚像素边缘位置，对于噪声系数为0. 005 的模拟图像，该算法的绝对定位误差为0. 013 pixel。相关文献提出了一种复合亚像素边缘检测方法，该方法基于orthogonal Fourier-Mellin moment（OFMM），可为后续齿廓缺陷检测提供精确的齿廓形状。2）插值法插值法运算速度快，应用于齿轮在线检测设备能够满足生产节拍的要求。插值法的核心是对像素点的灰度值或灰度值的导数进行插值，以增加信息。德国MVtec 公司开发的著名机器视觉算法包Halcon 在工业领域应用广泛，其中的亚像素边缘检测算子采用的就是插值法。相关文献基于Halcon 算法包中的亚像素边缘检测算子，开发了一套齿轮测量应用程序，可以得到齿廓亚像素点集合，并设定条件剔除假边缘，最终得到齿顶圆直径等参数。3）拟合法拟合法对噪声不敏感，适用于噪声较多的齿轮图像，但求解速度较慢。拟合法是通过对像素坐标和灰度值进行理想边缘模型拟合来获得亚像素边缘的。相关文献提出一种基于高斯积分曲面拟合的亚像素边缘定位算法，可最大限度地消除噪声的影响，与原有高斯拟合算法相比，该算法通过坐标变换简化了曲面拟合问题，计算速度提高1 倍，可以满足五级精度的渐开线直齿圆柱齿轮的齿廓偏差测量要求。3.2.3 特征提取和模式识别算法缺陷检测算法一般由图像预处理、图像分割、特征提取和模式识别等步骤组成，其中特征提取和模式识别是缺陷检测的关键环节。特征提取的有效性对后续目标缺陷识别精度、计算复杂度、检测鲁棒性等均有重大影响。常用的特征提取算法可以分为三种，分别是基于纹理、颜色和形状的特征提取算法。提取完特征后，还需采用模式识别算法对缺陷进行区分。模式识别算法主要有匹配识别和分类识别两类。齿轮缺陷检测常用的匹配识别算法有FAST 和SIFT 算法等，常用的分类识别算法有基于人工神经网络或支持向量机的算法。相关文献提出了一种基于FAST-Unoriented-SIFT 提取算法和BoW（Bag-of-Words）模型的行星齿轮故障识别方法，该方法将原始振动信号转换为灰度图像后，通过FAST-Unoriented-SIFT 算法直接提取灰度图像中的特征。FAST-Unoriented-SIFT 算法结合了FAST 和SIFT 算法的优点，忽略了特征的方向。最后在提取的特征的基础上建立BoW 模型，该方法对齿轮故障的整体识别率达98. 67%。相关文献提出了一种改进的GA-PSO 算法，称为SHGAPSO算法，先经过图像分割算法提取齿轮的几何形状、纹理和颜色特征，再重建BP 神经网络，并使用SHGA-PSO 算法优化结构和权重。SHGA-PSO 算法对坏齿、划痕、磨损和裂纹4 种不同的齿轮缺陷样本的识别正确率在94% 以上。相关文献基于YOLO-v3 网络实现了对金属齿轮端面凸起、凹陷和划痕三种缺陷的快速检测和定位，对每幅图像的平均检测时间为77 ms，对三种缺陷的平均精确度（AP）和平均召回率（mean recall）分别为93% 和91%，检测效果如图10 所示。图10 齿轮缺陷特征提取与模式识别3.3 齿轮精度测量齿轮形状复杂，精度要求高。为保证齿轮产品质量，需要控制的齿轮精度指标有齿距偏差、齿廓偏差、螺旋线偏差、齿厚、齿圈跳动等，其中除螺旋线偏差外，其他精度指标都可以用齿轮端截面轮廓数据进行计算。齿轮精度测量主要有两个问题需要解决，一是通过图像处理获得被测齿轮的精确的端面轮廓信息，二是根据齿轮精度理论和相关齿轮精度标准计算齿轮各项偏差值并给出齿轮精度评定结果。通过齿轮精度等级，可以确定对视觉检测系统的测量精度要求。以齿数20、模数1 mm、5 级精度的直齿圆柱齿轮为例，其齿距累积总偏差为11 μm，齿廓总偏差为4. 6 μm。按测量仪器精度为被测指标允差的1/3~1/5 估算，测量5 级精度齿轮的测量仪的精度应优于1. 6 μm。这对视觉测量而言，是非常困难的。齿轮视觉测量精度依赖于测量系统的硬件和数据处理算法。由于所用相机、镜头等图像采集系统硬件和图像处理算法等软件的不同，以及被测对象齿轮的尺寸参数和精度要求不同，齿轮视觉检测系统的测量精度的差异很大，但在齿轮被测项目评定方面，都是根据齿轮精度相关标准进行的。相关文献依据齿轮精度标准ISO1328-1，给出了视觉测量齿距偏差和齿廓偏差的评定方法，对模数为0. 5 mm 的8 级精度直齿轮测得的齿距偏差、齿廓偏差与齿轮测量中心的测量结果差值最大为4 μm。相关文献采用视觉测量方法测量模数为2 mm、齿数为90的齿轮，齿廓总偏差5 次测量的标准差为0. 028 μm，取得了很好的测量重复性。相关文献提出了视觉测量齿轮的公法线长度的方法，其测量精度能够满足工程应用要种类不全，提高缺陷识别准确率和效率是着力重点。随着人工成本的增加和产业升级需求的提升，在大规模齿轮生产过程中齿轮视觉在线检测设备的应用越来越多。齿轮视觉在线检测设备的特点有：耦合于生产线上，可高效测量批量齿轮的尺寸精度，实时监测齿轮质量，自动剔除不合格品，形成“生产-检测-分选”自动化流水线；对齿轮外观缺陷进行识别和分类，实现大批量齿轮的“应检尽检”，用“大数据”手段分析齿轮工艺问题，与生产管控系统互联，及时调整工艺参数，减少损失；实现齿轮质量长期监测，及时发现齿轮质量的异常变化；可实现网络化监管和远程监控，即使在千里之外也可以监控整个生产过程，把握生产动态。在未来，齿轮视觉检测技术必将纳入更多先进的科学技术，齿轮视觉检测仪器也将集成更多新技术，并充分发挥各项技术的优点，提升检测效率和精度。三维视觉检测技术、视觉检测设备的复合化、微型化和智能化将是齿轮视觉检测技术的发展趋势。未来每条齿轮产线的生产动态都可以集成到一个软件中进行分析，检测数据实时存储到云端，长期积累的庞大数据将为齿轮生产工艺带来巨大的变革。毫不夸张地说，视觉检测技术将会带来齿轮检测领域的革命，现在还仅仅处于入门口。（省略参考文献51篇）

一、 前言根据自有设备情况选用公司齿轮测量机、三坐标测量机作为数字化设备，分别对双联行星轮对齿精度进行测量。通过分析测量过程及测量结果，对三坐标测量机间接测量法进行改进，即通过对大小齿轮轮廓进行扫描，构造虚拟量棒直径计算对齿角度偏差，并根据这种测量方法编制了三坐标自动测量程序，提高了检测效率及准确性，保证产品的合格率至98%以上。二、实施背景（一）背景近年来，为降低矿山运输行业成本，提高效率，大型工程运输车开始设计生产，其中轮式自卸车比较热门，一直占据市场主导地位。当前，全球每年轮式自卸车销售额高达100亿美元以上，并且连续6年保持30%的增长率，足以说明一个新兴品类正在崛起。（二）现状轮式自卸车电动轮组成的主要部件为双联行星轮。行星齿轮传动与普通齿轮传动相比，具有重量轻、体积小、传递功率大、结构紧凑、承载能力高等一系列优点，在工业领域应用广泛。在行星传动的各种型式中,NW、NN及WW三种型式的行星齿轮为双联齿轮，当前国内研制和承接的轮边减速器产品中，NW型双联行星轮组的制造工艺难度系数最大。目前，只有GE、西门子等极少数国际大公司具备制造高品质双联行星轮组的能力，形成市场垄断，利润高达500%。最近几年，国内研制了多种双联行星轮组对，但制造过程复杂，工艺和产线瓶颈较多。大多数公司只能选择自行配对组装，但却无法满足与客户整机零件的互换，与行业中成熟产品存在较大差距，产品的销价差别也很大。 （三）实施的紧迫性目前，中车戚墅堰所已涉及共计6款双联行星轮的研制，双联行星轮不仅可以作为零部件安装在总成上，还可以作为成品进行销售。通常双联行星轮需要经过热套、精磨轴承档、磨齿修正三个工序，每个工序都要检测对齿精度，只有保证每次检测的稳定和效率，才能使成品的对齿精度控制在顺逆30秒以内。为攻克目前产品中对齿精度检测的难点，本文对轮边减速器中的行星轮组对齿精度的相关工艺及检测要求进行了讨论分析，助力企业有效地提高生产效率，降低质量风险，固化生产周期并降低生产成本。三、测量方法及改进（一）间接测量方案及参数确定1.双联齿轮对齿技术简介行星齿轮机构传动是指二个或三个双联行星齿轮工作时与太阳轮、内齿轮同时啮合而形成的传动系统。双联行星齿轮对齿在技术条件上一般要求上下联的齿或槽中心对正，常用的对齿和测量方法是用插齿刀对齿，用圆柱棒进行偏差测量。2.测量设备配置检测设备配置如下表1所示，三坐标测量机是20世纪60年代发展起来的一种高效率的新型精密测量仪器。它的优点是：(1)通用性强，可实现空间坐标点的测量，方便地测量出各种零件的三维轮廓尺寸和位置精度；(2)测量精度可靠；(3)可方便地进行数据处理和过程控制。因此，它被纳入自动化生产线和柔性加工线中，并成为一个重要的组成部分。齿轮测量机主要用于测量齿轮的轮齿精度，包括齿形、齿向误差、周节累积误差、径向跳动误差等，测量精度高。表1 检测所用设备设备名称型号生产厂家三坐标测量机MMZ G 303020德国蔡司ZEISS齿轮测量机P65德国克林贝格3.测量参数的确定选用1Z057双联行星轮作为测量件，它是由小行星轮和大行星轮组合而成的。(如图1) 图1 1Z057双联行星轮选用三坐标测量机进行对齿精度测量时，首先要确定测量圆柱棒的直径。通过查阅1Z057 双联行星轮的设计蓝图，了解大小行星轮的参数，再根据参数信息计算最佳圆柱棒直径进行测量。为保证测量结果的准确性, 量棒直径不可太大, 也不可太小；若直径太大,与齿廓的接触点有可能超出大径，若直径太小, 则量棒外圆将与槽底接触。以上两种情况都无法得出正确的测量结果。为避免这些情况,选择量棒直径时,应使量棒外圆与齿廓的接触点落在分度圆及其附近的任意位置上,一般在距小径的(1/ 3~ 2/ 3 齿高之间为宜。当量棒外圆与齿廓的接触点落在分度圆上时,可通过公式1得出量棒直径。 公式（1）其中dp是量棒直径，db是分度圆直径，α是齿形角，Z为齿数，对于渐开线标准圆柱齿轮db=mz；小行星轮模数为8.367，齿数为17，齿形角为25度。经计算最佳量棒直径为φ16.771；大行星轮模数为8.175，齿数为72，齿形角为25度。经计算最佳量棒直径为φ15.797。4.间接测量方案根据公式（1）计算结果，我们选用φ16的量棒进行间接测量，测量方法如图2。 图2 测量小行星轮（左）；测量大行星轮（右）先扫描上下两个轴承档连成公共轴线，确定轴线基准。将φ16的量棒卡入齿槽内，用探头确定量棒中心位置，建立坐标系，计算出上下中心的偏移量，得出对齿角度偏差。图3为测量数据报告，根据偏移量的正负值确定顺逆方向。 图3 测量数据5.数据验证选用齿轮测量机进行测量，首先找正双联齿轮的轴承档，输入大小行星轮参数，选择角度测量软件，自动扫描轴承档，确定基准中心线，然后扫描大小行星轮齿槽左右齿面的齿形轮廓和齿向轮廓，确定齿槽中心线，通过软件计算，得到偏转距离，从而得出对齿角度。测量过程如图4，数据报告如图5。 图4 测量小行星轮（左）；测量大行星轮（右）图5 测量数据6.数据对比及测量存在的不足通过量棒间接测量的对齿角度为44秒，而齿轮测量机测量结果为1分05秒。以齿轮测量机测量结果为参考值，两次测量存在21秒偏差，偏差交大。对比两种测量方法，间接测量法以手动操作为主，人为不确定性较大；齿轮测量机通过扫描齿形轮廓和齿向轮廓确定齿槽中心线，得出对齿角度，数据精准性较高，但是起吊、找正及测量时间较长，效率低下，无法满足生产进度。（二）对齿精度检测工艺优化改善间接测量法测量结果偏差较大，特对其进行改进。首先选取小齿轮的上端面作为空转方向，小齿轮上端圆作为圆心，小齿轮两边对齿的中心点作为旋转方向建立初定位坐标系；通过初定位坐标系，三坐标测量机能够快速准确地扫描工件的上下两个轴承档并使其公共轴线成为基准；再通过三坐标测量机运用未知曲线扫描功能对上下齿轮中部（即齿向最高点）的齿槽两边进行扫描，得到2条V形曲线（如图6）。构造与V形曲线相切的两个虚拟圆形，小行星轮选择直径为φ16.771的圆，大行星轮选择直径为φ15.797的圆（如图7）。以轴线作为基准，小行星轮虚拟圆圆心到轴线的连线作为方向基准建立坐标轴。通过计算两个虚拟圆圆心到轴线连线的夹角得出对齿角度。 图6 扫描程序图7 小行星轮拟合圆（左）；大行星轮拟合圆（右）表2 双联行星轮对齿角度数据序号改进前（三坐标）改进后（三坐标）（齿轮仪）方向10’40”0’22”0’20”顺时针20’38”0’18”0’20”顺时针30’42”0’23”0’20”逆时针40’20”0’13”0’10”逆时针50’15”0’36”0’35”逆时针60’40”0’51”0’50”逆时针70’28”0’9”0’12”顺时针80’30”0’13”0’13”顺时针90’5”0’21”0’20”顺时针100’13”0’35”0’35”顺时针110’30”0’15”0’12”顺时针120’28”0’10”0’12”逆时针130’5”0’24”0’20”顺时针140’45”0’24”0’25”顺时针150’5”0’25”0’23”顺时针160’10”0’30”0’29”顺时针170’5”0’20”0’20”顺时针180’30”0’10”0’5”逆时针190’24”0’23”0’25”逆时针200’19”0’40”0’38”顺时针210’28”0’14”0’10”顺时针220’13”0’32”0’30”顺时针230’10”0’30”0’32”顺时针240’40”0’25”0’25”顺时针250’15”0’33”0’30”顺时针260’29”0’22”0’20”逆时针270’42”0’22”0’25”顺时针280’8”0’29”0’28”逆时针290’28”0’16”0’12”逆时针300’40”0’20”0’21”顺时针平均偏差0’16”0’2”表2为30件工件的测量数据，以齿轮仪测量结果作为参考值。对比可见，改进前的数据平均偏差为16”，改进后的数据平均偏差为2”，表明改进后三坐标测量数据的稳定性及精确度都有了进一步提升，与齿轮仪的测量数据偏差较小，满足设计要求，提升测试效率，为双联行星轮的加工提供了强有力的数据支持，也为公司打破垄断走向市场提供了关键的检测技术支持。四、实施效果及意义通过对间接法进行改进优化，三坐标测量机适用于各类型双联行星轮组的对齿精度检测。对齿精度检测工艺的优化，也大大提升了产品合格率，取得了巨大成效，主要有以下4个方面。1.双联行星轮对齿精度合格率达98%；2.双联行星轮制造成本降低10%，产品质量和市场竞争力获得极大提高；3.双联行星轮的检测周期缩短20%，由以前的2天以上缩短至1天；4.双联行星轮可实现90%成品的对齿精度在正负30秒以内，媲美GE、西门子等公司同类产品要求。参考文献[1] 王兰群 张国建.渐开线花键M值得测量及量棒直径的选择 2005.9.1[2] 张志宏 张和平 双联行星齿轮模拟装配 2005.8.26[3] 郭海风 张丽 双联行星齿轮对齿技术 1994.1.1本文作者：中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司计量检测工程师 蒋瑞骐

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 齿轮是现代传动装置中关键的基础元件之一，被广泛应用于机械装置和工业设备中。准确、快速地检测齿轮的各项误差是控制齿轮精度和提高传动质量的关键。然而，国内齿轮测量装置存在着测量驱动和误差评定系统不完善、测量效率低下的问题。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 面对圆锥齿轮或特殊齿轮等复杂型面齿轮甚至出现难以测量的困境，扬州大学机械工程学院教授宋爱平带领团队进行了5年多的攻关，成功设计出一款齿轮激光精密测量装置，目前该装置已进行应用测试。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) font-family: & quot times new roman& quot " strong 自主研发 弥补短板 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 国内现有的齿轮测量装置可分为齿轮啮合检查仪、CNC齿轮测量中心、齿轮在线测量分选机三种，在设备稳定性、系统精度、适用范围，特别是测量软件和测量方式上与国外产品仍然存在一定的差距。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " “这些齿轮测量中心专用设备并不完善，操作复杂、测量时间长、人工测量效率低下、精度不足，制约了国内齿轮制造精度的提高。”宋爱平告诉《中国科学报》，齿轮作为机械传动部件中的重要部分，其精度直接决定了机械传动的稳定性，因此对其生产制造的要求也越来越严格，对齿轮制造精度的检测成为企业生产过程中的重要环节。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 针对这些问题，从2014年开始，宋爱平带领团队开启了研发高效率齿轮激光精密测量装置之路。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 宋爱平团队研发的测量装置针对目前接触式齿轮测量方法的不足，创新性使用了非接触式测量法，有效提高齿轮的测量精度与效率，同时建立齿面全信息数据处理方法，开发齿轮几何偏差分析软件，有效测量处理齿轮误差信息。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 据宋爱平介绍，该测量装置操作简单，效率高并且能够适用于多种齿轮类型，可以对直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮以及摆线齿轮进行齿距、齿廓和径向跳动偏差的测量分析，弥补了国内齿轮测量装置在适用性、使用精度上的短板。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) font-family: & quot times new roman& quot " strong 推动齿轮制造精度提升 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 理想的齿轮测量中心应具备操作简单、工作高效、适用面广的特点。为了达成这一目标，宋爱平创新采用激光三角测距法，这是一种高速、高效、高精度的具有广阔应用前景的非接触齿轮测量方法。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 宋爱平解释说，与传统接触式测量相比，激光三角法测量避免了测头与工件表面的接触压力，同时解决了接触测头半径较大带来的横向分辨率问题，对比其它非接触测量方法，测量精度和测量范围都有很大的提高，并且对待测物体表面尺寸要求较低，可以胜任微小齿轮的轮廓测量和大型齿轮的形貌测量。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 此外，激光三角法采用非接触式测量法，能有效简化测量的前置步骤，从而提高测量效率。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " “该测量装置基于激光三角测距法，具有实现对齿轮形面的精密测量、对齿轮外表面实际形状的高精度几何建模、实现齿轮副的综合传动误差分析、保证测量系统对复杂齿形测量的适应性这几大创新点。”宋爱平表示。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 激光测量可以不干扰被测物体的运动，具有精度高、测量范围大、效率高、空间分辨率高等优点。同时，运用激光反射法能连续测量物体、单点采集形面数据，克服常用齿轮的齿面反射性不足等问题。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 为实现对齿轮外表面实际形状的精确几何建模，解决测量驱动和误差评定系统研发的重大课题，宋爱平团队新研发的软件通过样条曲线构建齿轮截面轮廓曲线，将齿轮实测数据模型与理想模型相比较，采用图形变换、插值样条分析、多点曲线拟合技术，实现齿轮全方位几何偏差的测量与分析。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 目前，该团队已研制出的齿轮激光测量装置可以对多种圆柱齿轮实现几何测量与基本偏差分析，并已申请“一种基于激光位移传感器的齿轮测量装置及齿轮测量方法”“一种基于激光 位移传感器的齿轮测量装置”“一种多自由度激光位移传感器系统及弧齿锥齿轮测量方法”“一种蜗杆测量方法”4项发明专利，已授权2项。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 宋爱平表示，希望随着齿轮测量方法的应用，可以解决目前国内企业齿轮测量方面的难题，实现国内齿轮检测领域的自主创新，推动齿轮制造精度的提升。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: & quot times new roman& quot " 《中国科学报》 (2019-08-22 第8版 装备制造) /span /p p br/ /p

整合QUINDOS测量软件的ROMER绝对臂，为用户提供了便携大尺寸的齿轮测量方案。 凭借全新的ROMER齿轮测量系统，海克斯康计量推出创新的便携式三维齿轮测量解决方案。QUINDOS软件，专长于分析特殊几何量特征的全球领先测量软件，通常配置在复杂计量设备上以完成复杂零部件的检测，ROMER绝对臂通过整合QUINDOS测量软件，能够完成已知甚至未知圆柱齿轮的内齿和外齿检测任务，且直齿和斜齿都能检测。 ROMER绝对臂是一款便携式坐标测量设备，其便携能力、稳定性、轻重量及高性能已经被业界充分证明。从1.5米到4.5米的测量行程，使得ROMER关节臂能够应用于超大齿轮的测量，省却移动齿轮的麻烦。 利用QUINDOS软件，海克斯康计量为不同类型坐标测量机提供了先进的测量分析工具，此外，QUINDOS软件已经获得德国联邦物理技术研究院PTB的完全认证。 在齿轮检测过程中，QUINDOS未知齿轮检测包仅靠检测一个单齿，即可计算出其所有相关的齿轮参数，该功能尤其适用于对损坏齿轮的再制造。 5月14日至17日，海克斯康计量在德国CONTROL 2013展上首次展出了ROMER齿轮测量解决方案，并引起业内广泛关注。

近日，江苏省认证评审专家组对江苏省减速机产品质量监督检验中心进行了计量认证和实验室资质认定。专家组成员首先听取了中心相关负责人的情况汇报，对计量认证和实验室资质认定的相关材料进行了详细审核，随后根据《实验室资质认定评审准则》对减速机整机性能检测系统、齿轮检测中心、光谱仪、材料试验机等相关设备进行了实验，并考查了相关工作人员从业资质和实验能力。经过审查，专家组对中心共认定了50个检测项目和42个检测参数，覆盖减速机整机、齿轮和金属材料等相关产品。专家组最后确认该中心实验室管理体系运行有效、仪器设备配备齐全、人员资质和操作技能均符合相关要求，一致同意江苏省减速机产品质量监督检验中心初步通过“双认证”。 　　江苏省减速机产品质量监督检验中心为泰兴市的重点建设项目，泰兴市质监局承担相应建设任务，中心建成后主要为全省减速机相关企业提供各类检测服务，将有效推动减速机产业往“高精尖”方向发展。下一步，中心将全力以赴争取一次性通过省级中心验收。

4月1日，江苏省减速机产品质量监督检验中心建设项目通过省质监局专家评审组验收，并正式对外运营。这为泰兴减速机产业升级转型提供了有力的技术支撑。 　　省减速机产品质量监督检验中心项目一期工程投资1500万元，建设标准检验用房3000平方米。按照国际先进、国内一流的要求，选用的齿轮测量中心、直读式光谱仪、整机试验台测试系统均引进国际领先的德国原装产品。目前，已具备200千瓦减速机整机检测能力，范围覆盖负载、超载试验、输出扭矩、传动比误差、传动效率、噪声、温升等项目，可满足目前国家标准和行业标准涉及的40种减速机整机检验，并具备对减速机及其它传动机械15种主要配件加工精度和热处理质量的检验能力，以及对铸铁、铸钢、合金钢、铜材、铝材中12种元素的无损分析。 　　“泰兴减速机发展已有30年历史，是名闻遐迩的 ‘减速机之乡’，全市注册登记从事减速机及配套产品加工的企业达300多家，其中整机生产企业70家左右，行业年销售收入40多亿元，并拥有泰星、泰隆两家中国名牌产品生产企业。但检测检验能力一直跟不上减速机产业的发展水平。”泰兴质监局局长王坚告诉记者，2009年7月底，在省质监局的关心支持下，泰兴开工建设省减速机产品质量监督检验中心，并于今年1月上旬通过省计量认证和实验室资质认定，具备对外检验资质。 　　“下一步，将计划投资4000万元，启动省减速机产品质量监督检验中心二期工程，建设500千瓦整机测试平台，进一步提升检测检验水平，争创国家级检测中心。”王坚介绍，借助中心强有力的技术支撑，力争未来3至5年减速机产业规模在现有基础上翻两番，达160亿元至200亿元。

2月22日国家重大科学仪器设备开发专项项目《齿轮传动形性测试仪的开发和应用》正式启动。参加启动会的单位有贵阳新天光电科技有限公司、北京工业大学、贵州华工工具注塑有限公司、北京北齿有限公司及相关技术、财务、管理等领域的专家和用户代表。 　　启动会上，贵阳新天光电科技有限公司董事长、项目负责人卢继敏介绍了贵阳新天光电的发展沿革和发展规划，以及本项目在企业发展中的作用，提出了实施本项目的措施要求并宣布成立项目总体组 项目专家组 用户委员会及技术、管理、财务专家组成的项目监理组。 　　中国工程院叶声华院士、合肥工业大学费业泰教授对项目将性能测量引入，扩大测量领域的创新点及四个产学研用单位的研发基础和项目技术基础给予充分肯定，并希望项目争取提前完成，早日拿出具有自主知识产权、具有特色的仪器产品替代进口。 　　中国科学院光电研究院周维虎研究员、北京理工大学赵维谦教授分别介绍了组织实施管理国家重大仪器开发专项的经验和实施中的注意事项，特别是应用开发中产生新的应用方案要集成到项目中去，要考虑通用性和软件升级及二次开发，多听取用户使用意见改进完善最后标准化 并对项目管理中监理、管理体系、资金投入提出了要求。 　　杰牌控股集团有限公司董事长陈德木、江苏上齿集团有限公司董事长张焰庆、杭州前进齿轮箱集团副总经理刘伟辉、杭州依维柯汽车变速器有限公司总经理冯建荣、上海振华重工集团齿轮研究所所长钟明等专家结合企业的实际，从行业需求的角度对开展齿轮传动形性测量的必要性、紧迫性进行了介绍并建议在设计开发和制造仪器中要重视原材料、基础部件的选用，重视工艺流程的试验评审和确定，保证质量稳定性有助于市场竞争力，成为&ldquo 专、精、特&rdquo 系列产品。 　　与会专家对项目实施方案、项目实施基础、项目产品前景等给予了充分肯定，并对项目的开展给予了指导咨询。

渔船能平稳快速地大海中行驶，必须要有一个优质的齿轮箱，因为它是提供动力的“心脏”。昨天，我国首家“国家渔业船用齿轮检测中心”落户萧山。 　　“国家检测中心的建立，补充了我国渔业船舶船用产品检测能力建设，提高检测能力与水平的需要，逐步形成公开、公正、公平的检验检测机制。”国家农业部渔业船舶检验局相关负责人说。 　　齿轮箱对于渔业船只而言，相当于汽车的变速箱，即“马达”，所以，齿轮箱质量好坏直接着影响着船只的安全行驶。如果齿轮箱坏了，船只就会失去动力，出航的船只，只能靠渔业救援组织拖回来。 　　国家要求，齿轮箱必须4年强制性检测一次。在浙江列入强制检测的齿轮箱数量不少，比如仅杭州前进齿轮箱集团股份有限公司(杭齿)一家企业，每年就有2000多台齿轮箱需要报审送检。 　　据浙江省海洋与渔业局相关负责人介绍，中心成立后，将专业从事几何量测量、齿轮检测、金属材料理化分析、无损检测和船用齿轮箱性能测试，为全国渔业船用齿轮箱行业提供了科学、准确、公正的检测服务和技术支持。

国内外机器人关节测试技术现状及展望石照耀，程慧明引言2021年中国机器人行业市场规模为1306.8亿元，预计2022年行业市场规模将达1712.4亿元，同比增长31.0%，增速全球领先。关节是机器人执行姿态控制的执行部件，其性能对机器人的整机性能和可靠性起决定性作用。按动力来源可以分为液压、气动和电机驱动三大类，本文主要介绍电驱动关节。关节主要由传动、控制和传感部分组成，其中传动部分由电机、减速器和结构件组成，控制部分由驱动模块及通信模块组成，传感器部分使用了位置、力矩、电流和温度等。随着机器人应用领域与规模的快速扩张，关节种类不断增加、性能也不断优化。与此相适应，对关节性能的表征、测试和评价也成为了当前的研究热点。全面考察机器人关节测试技术现状，发现整体上呈现出四个特点：（1）测试技术多来源于减速器和电机测试技术，缺乏完全适用于关节的整机测试技术。（2）国内外研发的测试设备主要针对大中型关节，而针对小型或微小型关节的测试技术和设备较少。（3）对关节的测试多集中在减速器和电机上，而不是将关节作为一个整体进行测试。（4）测试参数不全面，多集中于关节的定位精度、速度响应能力上，缺少对其传动精度参数、电参数及其与机械参数的测试和融合分析。机器人关节的结构不简单，同时蕴含着复杂的能量转化、能量传递以及运动控制等问题。应用场景的多样化对机器人主机装备的运动性能精度、负载控制、能耗效率、振动噪声、服役寿命等性能提出了更高的目标，这对关节的综合性能提出了进一步的要求。因此对机器人关节进行综合性能测试，获取关键性能指标，并为设计提供指导具有重要意义。1 关节分类1.1 类型机器人关节的种类众多，可大致划分为刚性关节和弹性关节两类。刚性关节主要由电机、高传动比减速器、编码器、力矩传感器和控制器等组成。Albu-Schaffer等为德国宇航局的轻量机器人设计的机器人关节，包括无刷电机、谐波减速器、绝对编码器、增量编码器、刹车和力矩传感器等，如图1所示。Samuel Rader等设计的机器人关节装有陀螺仪，可以实现更加精准的姿态控制。由于材料和设计上的限制，刚性关节存在功率密度值不高和机器人受冲击情况下关节强度不够的问题，因此刚性关节在使用上存在一定的局限性。图1 刚性关节弹性关节分为串联弹性关节与并联弹性关节两种。弹性关节的设计原理来自于Hill肌肉三元素力学模型，以求更好的模拟人体肌肉功能。Pratt首先提出了串联弹性关节的概念，串联弹性关节在减速器和电机之间增加弹性连杆，用于降低外部冲击载荷和储存能量。Vanderborght等设计了可平衡位置的关节，Negrello等设计了新型关节，并进行了负载能力和抗冲击能力实验,如图2所示。并联弹性关节是在机器人整机上增加并联弹性连杆，通过和关节共同配合，来达到释放冲击和储能的功能。图2 弹性关节1.2 技术要求机器人应用场景的多样化对关节的技术提出了不同的需求，以刚性关节为例，大致可以分为两类，如表1所示。表1 关节技术要求第一种类型关节被广泛应用于教育机器人、玩具机器人和餐饮机器人等，对关节的传动精度要求相对较低，通常对整机的回差要求小于60′。减速器的齿轮模数在0.2mm-0.5mm之间，材料以金属和塑料为主，种类有平行轴齿轮减速器、行星齿轮减速器、面齿轮减速器，其中平行轴齿轮减速器较为常见，部分减速器内部会增加离合机构，当机器人跌倒减速器受到冲击时，用于保护内部结构，该类型关节通常没有力矩传感器。第二种类型的关节广泛应用于大型双足服务机器人、工业机器人和航空航天领域的空间机械臂等，此类关节对传动精度要求较高，通常对整机的回差精度要求是小于3′。其减速器的传动形式主要有行星减速器、摆线针轮减速器、谐波减速器，其中谐波减速器最为普遍。电机多使用直流无刷电机和永磁同步电机，在安装上多采用无框形式。位置检测传感器有光栅编码器、磁编码器，力矩传感器有应变扭力计。2 关节测试方法现状机器人关节的性能主要反映在传动精度、机械参数、响应参数和电参数等指标上。减速器和电机作为关节的重要部件，两者测试技术的发展为关节测试技术提供了借鉴，但减速器和电机的质量不能反映关节整机的质量，因此对关节的测试应面向整机。2.1 传动精度传动误差和回差是评价关节运动输出精度的主要指标。传动误差既反映了传动部分制造误差和安装误差，又反映了其抵抗外界环境（如温度、负载等）的能力。回差则反映了关节传动系统中的间隙，其主要由空程回差、弹性回差、温度回差等组成。2.1.1 传动误差（1）测试方法对精密减速器等传动链的传动误差测试技术研究可以追溯至上世纪50年代，K.Stepanek研制出基于磁栅式传感器测试齿轮机床动态误差的设备。C.Timmc基于光栅式传感器，通过将旋转角位移转换成相应电信号输出以得到传动误差的一种测量方法。黄潼年先生提出了“单面啮合间齿测量法”，发明了齿轮整体误差测量技术。彭东林提出一种时栅传感器，用于对传动误差进行测量。国标GB/T 35089-2018对机器人用谐波齿轮减速器、行星摆线减速器、摆线针轮减速器等精密传动装置的试验设备、传动误差试验方法及其数据处理方法做出规定。机器人关节的传动误差测试技术来源于上述方法，关节的传动误差是指：对应伺服电机任意转角，关节的实际输出转角与理论转角之间的差值，传动误差曲线如图3所示。图3 机器人关节传动误差示意图文献[3]基于光栅法对关节的传动误差进行测试。文献[4]利用高精度光栅测量关节的输出角度，关节电机编码器测量输入端角度，实现了对关节整机传动误差的测试。（2）测试难点关节是一种复杂的机电一体化产品，由于在工作原理、机械结构、传感器配置和控制方式等方面不同于其他的齿轮传动机构，使得对关节传动误差的测试也存在不同，因此在测试方法上带来了一系列的不确定和难点问题。根据GB/T 35089-2018对精密减速器传动误差测试设备的规定，在减速器的输入端和输出端分别利用高精度角度编码器采集角度数据。对关节传动误差的测试，是以关节整机为测试对象，关节输入端角度数据的采集依赖于关节电机编码器。部分关节编码器精度较低或者没有安装电机编码器，因此在此类关节传动误差的测试中如何保证输入角度的有效性是一个难点问题。目前的解决方案有两种，一是文献[4]中所利用的等时间间隔采样方式，该方法可以在一定程度解决编码器精度不足的影响，但该方法可能存在时间滞后和关节本身不支持该模式的问题；二是以控制器发出的指令角度为输入端角度，即以理论转角为输入端角度，该方法符合关节传动误差的定义。综上所述，关节的传动误差测试方法多来源于精密减速器等传动装置，但由于关节本身的特点，使得其传动误差的测试方法具有一定的特殊性。2.1.1 回差（1）测试方法机器人关节的回差是指：关节的输入端伺服电机运动方向改变后到输出端运动方向跟随改变时，输出端在转角上的滞后量。按照测试原理的不同，对关节回差的测试可以分为静态测试和动态测试两种。静态测试：是指将关节的输入端固定，通过输出端加载、卸载，获取滞回曲线而完成的回差测试，滞回曲线如图4所示。输入端固定，给输出端逐渐加载至额定转矩后卸载,再反向逐渐加载至额定转矩后卸载，记录多组输出端转矩、转角值，绘制完成的封闭的转矩-转角曲线。图4 滞回曲线示意图在关节输出端不同位置进行回差测试，获得各个位置的回差，由此获得静态测试的回差曲线，如图5所示。图5 静态测试的回差曲线 动态测试法：通过测试关节的双向传动误差曲线，获取回差曲线而完成的回差测试。首先测出关节正向传动误差曲线，使输入端正向多转一定的角度后反向旋转，然后在相同条件下测出关节反向传动误差曲线，如图6所示。图6中反向传动误差曲线与正向传动误差曲线对应点的代数差即构成回差曲线，如图7所示。文献[5]采用动态测试方法对小型关节进行了回差的动态测试实验，并和静态测试进了对比，发现结果大体一致，可以在一定程度上进行相互印证。图6 双向传动误差曲线图7 回差曲线（2）测试难点同传动误差测试类似，关节回差的测试也不同于精密减速器等传动装置，对测试方法的研究也需要从关节本身的特点来考虑。(1)关节带电状态是影响关节回差测试的一个重要因素，按照关节回差静态测试方法的定义，需要将关节的输入端固定，即电机轴抱死。关节上电后电机轴抱死，在静态测试过程由于电机反向电动势的阻碍，会对测试结果产生影响。(2)角度编码器精度和有无问题同样影响关节的回差动态测试，按照定义需要获得双向传动误差曲线，进而获得回差曲线。在实际测试过程中，若采用等时间间隔采样的方式，则会存在采集点无法对齐的问题。若采用理论角度为输入端角度的方法，则存在测试不连续的问题。(3)联轴器变形会影响关节回差测试结果，在加载测试中需要对联轴器变形进行补偿。2.2 机械参数2.2.1 启动转矩与反启动转矩测试机器人关节的启动转矩测试是指关节的输出端在无负载情况下，关节内部的电机缓慢进行转动，至关节的输出端转动，期间利用关节内部的力矩传感器采集转矩变换情况，利用测试设备的高精度角度传感器来实时判断关节输出端的转动情况，取转矩的最大值为启动转矩，测试曲线如图8所示。需要注意的是若关节内部没有力矩传感器则无法进行启动转矩和反启动转矩测试。机器人关节的反启动转矩测试是指关节的输入端在无负载情况下，测试设备的加载电机缓慢进行转动，直至关节的输入端转动，期间利用测试设备的力矩传感器采集转矩变化情况，利用关节内部的输入端角度传感器实时判断关节输入端的转动情况，取转矩的最大值为反启动转矩，测试曲线如图8所示。需要注意的是对关节的反启动转矩测试要在不带电下进行测试，因为电机在带电状态下反向转动会存在反向电动势，对关节转动存在阻碍。图8 启动(反启动)转矩曲线2.2.2 工作区工作区用转速和转矩组成的二维平面坐标区域表示，如图9所示。关节运行时温度不超过关节允许最高温度，能长期工作的区域为连续工作区。图中连续工作区域是由关节的发热、机械强度、以及关节内驱动器的极限工作条件限制的范围。超出连续工作区，允许关节短时过载运行的区域为断续工作区。图9 工作区2.3 响应参数2.3.1 位置响应频带宽度根据JB-T 10184-2000的规定，对关节位置响应频带宽度的测试应按照如下方式。在给定某一恒定负载的情况下，关节输入正弦波信号，随着正弦波信号频率逐渐升高，对应关节位置输出量的幅值逐渐减小同时相位滞后逐渐增大，当相位滞后增大至90°时或幅值减小至输入幅值的1/根号2时的频率即为系统位置响应频带宽度。2.3.2 正/负阶跃输入的位置响应时间关节在空载条件下或按照试验要求加载某一恒定负载（根据需求确定转动惯量和扭矩大小）。外部控制器发送由0到1的正阶跃信号给关节，并同步读取角度传感器的数据，记录关节从阶跃信号发出至位置达到0.9的时间；重复上述试验，取多次试验的平均值即为关节的正阶跃输入的位置响应时间，测试曲线如图10。图10 正阶跃输入的位置响应时间同理，外部控制器发送由1到0的负阶跃信号给关节，并同步读取角度传感器的数据，记录关节从阶跃信号发出至位置达到0.1的时间；重复上述试验，取多次试验的平均值即为关节的负阶跃输入的位置响应时间，测试曲线如图11。图11 负阶跃输入的位置响应时间2.4 电参数电参数测试用于反映关节在工作状态下电流、转速、功率、效率与转矩之间的关系。电参数测试分为恒定加载测试与梯度加载测试。恒定加载测试是指关节输出端施加某一恒定负载的情况下，测试关节的电流、转速及转矩变化情况；梯度加载测试是指关节输出端梯度加载的情况下，测试关节转矩与电流、转速、效率、输出功率之间的关系，获得相应的特性曲线。2.4.1 恒定加载测试恒定加载测试的目的是为检测关节在空载或稳定负载情况下，其瞬时电流、瞬时转速及瞬时转矩的波动情况，上述参数测试原理及测试曲线示意图如表2所示。表2 恒定加载测试2.4.2 梯度加载测试梯度加载测试的目的是为检测关节在最高转速下，关节输出端负载从0Nm开始等时间梯度加载至堵转力矩为止的过程中，关节的电流、转速、效率、输出功率之间的关系，获得转矩—电流曲线、转矩—转速曲线、转矩—输出功率曲线、转矩—效率曲线以及关节最佳工作区域综合曲线，上述参数测试原理及测试曲线示意图如表3所示。表3 梯度加载测试3 关节测试设备现状3.1 大中型关节测试设备在工业领域内成熟的商用大中型关节测试设备不多，本文列举多型大中型关节测试设备，从测试范围、测试功能、测试精度、测试原理以及测试数据运用五个方面进行对比，如表4所示。表4 大中型关节测试设备由上表可知，大中型关节测试设备基本以单一类型性能参数测试为主，涉及定位精度、响应参数和机械参数，测试技术主要借鉴电机测试技术，少量来源于精密减速器测试技术，存在测试项单一，功能不完善等不足。在测试数据运用方面，主要目的为验证关节机械设计和运动控制算法的可靠性和有效性。目前面向大中型关节的测试设备正朝着综合性能测试和云端测试的方向发展，作者团队所研制的新型机器人关节综合性能测试机可以实现对关节传动精度、机械参数、响应参数、电参数和抗干扰等性能参数的综合测试，测试机的性能指标如表5所示，测试机如图12所示。表5 新型机器人关节综合性能测试机图12 服务机器人小型关节综合性能测试机利用该测试机实现了对关节性能全面测试，相关测试结果如图13所示，分别为传动误差、抗干扰性能和阶跃响应测试。图13 关节测试测试机还具备云测试与数据云交互的功能，相关架构如图14所示，将关节测试中涉及的测试设备、传感器、控制软件、分析方法、测试方法、测试数据和辅助设备虚拟化为服务资源，通过通用的硬件设备接口和软件接口，依托云平台，实现了各测量资源统一的、集中的信息化和智能化组织管理和运用，最终面向用户提供个性化的测试服务和体验。图14 关节云测试架构3.2 小型关节测试设备小型关节测试的难点主要表现在：(1)传感器精度问题，小型关节内部的传感器精度较低，影响测试结果的准确性；(2)传感器缺乏问题图15 服务机器人小型关节综合性能测试机图16 能测试机小型关节测试综上所述，在机器人关节测试设备研发领域存在测试项单一，测试数据运用不足等的问题，考虑到关节对于机器人市场的重要性和特殊性，对其测试技术的研究和测试设备的开发越发的迫切。

目前，国内缺少齿轮测试仪器和设备，由此造成全国年产2000多万台齿轮箱的质量缺乏可靠的测试数据。为彻底改变齿轮行业零部件内在质量的落后状况，专家指出，必须重视和加强测试仪器和设备的开发。 目前，全国齿轮行业中大约只有300家齿轮生产厂具有仪器基本配套的计量室，总计约有三坐标测量仪200多台，且大多从国外进口；各类（机械、光电、数控）齿轮测量仪器1000余台，其中齿轮测量中心30余台，总成测试仪器、蜗轮付检查仪约10余台，变速箱试验台和驱动桥试验台不超过50台；圆度仪、测长仪、光学分度头、粗糙度仪、投影仪、万工显等各类测量仪器500余台。其余约200家齿轮生产厂几乎没有精密测量仪器，部分企业除了万能量具外，没有一台测量仪器。 专家指出，为进一步提高齿轮行业产品质量和竞争力，应尽快配备相应的各类精密测试仪器。在今后几年中，大中型齿轮企业应配备三坐标测量机、齿轮测量中心和其它精密测量仪及配套完整的中心计量室，小型企业也要配备必要的精密测量仪器。

齿轮线激光三维测量研究评述石照耀, 孙衍强摘　要：齿轮线激光三维测量是实现三维全齿面数据快速采集的一项关键技术。这种方法弥补了传统测量技术依赖于齿面上有限数量的特征点和特征线的局限和小样本数据处理方法的不足，可真实反映复杂齿面的三维形貌，包括尺寸和修形等信息。本文介绍了线激光传感器的主要生产厂商以及传感器特定的设计与功能，揭示了线激光传感器在当代智能制造领域的突出作用和发展趋势。根据齿轮线激光三维测量技术应用场景和搭载设备的不同，综合比较了六种不同解决方案的特点及相关研究进展和发展态势。最后，总结了齿轮线激光三维测量面临的挑战，并从五个主要方面分析了齿轮线激光三维测量未来的研究前景。总之，这些进步将为齿轮线激光三维测量和相关领域提供新的机会，以开发满足广泛应用的创新技术和产品。关键词：齿轮；齿轮测量；线激光测量；线激光传感器；齿轮三维测量1 引 言 1923年，德国Zeiss公司发明了机械展成式渐开线检查仪，标志着齿轮精密测量的开始。一百年来，齿轮测量技术经历了纯机械式、电动式到CNC式的三代发展；目前处于向下一代齿轮测量跨越的关键阶段。传统的齿轮测量以齿面上少数“点”、“线”为基础，仅包含了复杂齿面的局部几何信息，用对局部几何信息的评价来替代对整个齿轮的评价，由此构筑了一系列齿轮精度标准的基础。虽然这种齿轮误差评价方式已形成体系，但这种“小样本”处理方法存在的固有垢病是显而易见的，难以反映整个齿轮真实的质量情况。新一代齿轮测量的主要特征就是齿轮全信息三维测量。目前，有两种主要力量推动齿轮测量技术的发展。一是齿轮产业发展对齿轮测量不断呈现出的新要求，二是不断进步的关联技术在齿轮测量领域的渗透。齿轮产业的新需求表现为齿轮质量的完整评价与性能控制、大批量齿轮的现场检测、特大特小齿轮的测量等，关联技术有复杂曲面三维测量、大数据处理、微电子、软件工程、云平台、误差修正等。这两股力量的深度交汇，推动了齿轮测量技术的快速发展，其测量方法分为两类，其一是基于齿轮测量中心或多维坐标测量机的接触式测量方法；其二为光学式非接触测量方法，诸如激光三角测量、激光全息术、CT扫描等。总体而言，接触式测量的精度高、测量效率低，测量技术相对成熟；而非接触测量的精度偏低、测量效率高。但后者快速获取所有轮齿的全部几何信息。近些年，光学式非接触测量方法在齿轮全信息三维测量中不断得到研究和应用。特别是，线激光测量作为一种典型的激光三角法，因测量效率高，已成为齿轮三维误差信息获取的一种主要方法，也是过去几年的研究热点。齿轮线激光三维测量方法获取到的三维齿面信息全面、数据完整，蕴含丰富的有价值而未解构的信息。本文论述了齿轮线激光三维测量方案及其国内外研究现状，分析齿轮线激光三维测量中的关键问题以及可能的解决方案，并展望了未来的发展趋势。2　研究现状2.1 齿轮线激光三维测量原理建立如图1所示的4个坐标系：齿轮坐标系σg、机器坐标系σ0、传感器坐标系σs和测量光线坐标系σl。图1 坐标系及其空间关系被测齿轮安装在测量仪器主轴上并随之回转，线激光传感器布置在被测齿轮的周向上，可以是一个传感器，也可以是多个传感器。被测齿轮的安装方式也不仅仅局限于图1所示的芯轴安装，也可以是卡盘等其他方式。仪器主轴的圆光栅回转角度信号作为外部编码器触发源，触发线激光传感器实时采集被测齿轮齿面的几何形貌信息。2.2 齿轮线激光三维测量方案自2015年起，陆续有齿轮线激光三维测量设备问世。目前，根据齿轮线激光三维测量技术应用场景和搭载设备的不同，国内外厂商提出了以下几种解决方案。2.2.1 基于齿轮测量中心的齿轮线激光三维测量方案以齿轮测量中心为主要搭载设备，在其现有多测头组件基础上新增加了一个线激光传感器，提出了基于齿轮测量中心的齿轮线激光三维测量方案：线激光传感器借助于三个直线运动轴在可测空间中实现任意位置移动，其角度位置可通过转接安装底座实现两个方向至少±90°范围内任意角度的调整；借助于齿轮测量中心回转轴的旋转运动，线激光传感器实时采集被测齿轮的齿面信息，并重构三维齿面模型。该测量方案的典型厂商和仪器包括：Gleason公司的300GMSL多传感器齿轮检测仪和Wenzel公司的CORE系列高速自动化光学扫描测量仪等。2.2.2 基于精密转台的齿轮线激光三维测量方案以精密转台为主要搭载设备，在其周边布置两个或两个以上的线激光传感器(测量每个齿面的传感器保证至少有一个)，提出了基于精密转台的齿轮线激光三维测量方案：精密转台以给定速度做回转运动，回转角度信号作为外部触发源触发线激光传感器同步采集被测齿轮的齿面信息，经坐标变换和解耦分析后，可重构被测齿轮的三维齿面模型。该测量方案的典型厂商和仪器包括：HEXAGON公司的3D非接触现场型齿轮检测仪、+VANTAGE公司的3D非接触式齿轮检测仪和DWFRITZ Metrology公司的ZeroTouch系列齿轮在线检测仪等。2.2.3 基于综合测量仪的齿轮线激光三维测量方案以齿轮综合测量仪为主要搭载设备，被测齿轮的一侧装有标准齿轮用于综合测量，在另一侧增加一个或两个线激光传感器用于分析测量，提出了基于综合测量的齿轮线激光三维测量方案：同一个测量循环内，完成被测齿轮综合误差功能测量的同时，线激光传感器同步采集齿面信息进行分析测量。该测量方案的主要厂商和仪器包括：Gleason公司的GRSL型齿轮啮合测量仪等。2.2.4 基于加工机床的齿轮线激光三维测量方案以加工机床为主要搭载设备，新增加一个与机床加工刀具安装转接方式相同的线激光传感器，提出了基于加工机床的齿轮线激光三维测量方案：由于与机床加工刀具具有相同的安装转接方式，刀具能够实现的所有运动，新增加的线激光传感器同样可以完成。齿轮在加工完毕后无需卸下，只需将刀具更换为线激光传感器便可进行加工齿轮齿面数据采集，并完成齿轮三维重建和测量分析，保证了加工与检测的相同基准。该测量方案的主要厂商和仪器包括：DMGMORI公司为齿轮生产线配备的线激光传感器测量组件单元，适用于DMU85 FD monoBLOCK、DMC125 FD duoBLOOK等不同型号的加工机床等。2.2.5 基于关节臂的齿轮线激光三维测量方案以关节臂坐标测量机为主要搭载设备，紧靠着接触式测头手柄附加了一个线激光传感器，提出了基于关节臂的齿轮线激光三维测量方案：线激光传感器可随关节臂到达被测齿轮所处的可测区域并采集齿面信息，通过关节臂的坐标变换关系与解耦分析，重构被测齿轮的三维齿面模型。该测量方案的主要厂商和仪器包括：Faro公司的Quantum ScanArm便携式三维关节臂测量仪、Hexagon公司的ROMER便携式关节臂测量机和Nikon公司的MCAx+系列便携式三坐标测量仪等。2.2.6 基于三坐标测量机的齿轮线激光三维测量方案以三坐标测量机为主要搭载设备，在其现有的多自由度连接基座上加装一个线激光传感器，提出了基于三坐标测量机的齿轮线激光三维测量方案：线激光传感器借助于三坐标测量机的三个直线运动轴和多自由度连接基座在可测空间中实现任意位置移动和两个角度方向的任意角度调整；但必须配备精密回转台才能改善并提高齿轮线激光三维测量效率，降低三维齿面模型的重构难度。该测量方案的典型厂商和仪器包括：Hexagon公司的GLOBAL三坐标测量机和Nikon公司的配备L100/LC15Dx/XC65Dx的三坐标测量机等。2.2.7 北京工业大学石照耀教授团队的齿轮线激光三维测量方案石照耀教授团队自2015年起便开始了齿轮线激光三维测量技术及设备的相关研究，提出了两种齿轮线激光三维测量方案并研制了两套齿轮线激光三维测量仪器，如图2所示。图2 作者团队的齿轮线激光三维测量方案在不同应用场景下，线激光传感器搭载不同设备可实现被测齿轮三维齿面点云数据的快速获取，具有测量齿面信息全面、测量效率高等优点。基于精密转台、综合测量以及加工机床的齿轮线激光三维测量方案，适用于齿轮生产现场。前两种为齿轮产线的专用设备，适配整条产线的生产节拍，更适合大批量齿轮在线100%全检；第三种是一个独立单元，属于通用设备，适配DMGMORI多种型号的加工机床，无需考虑生产节拍，更适合齿轮加工后的在机100%全检。基于齿轮测量中心的齿轮线激光三维测量方案，测量精度较高，为了确保较高的测量效率，仍需要借助接触式测头进行偏心修正和初始定位。基于坐标测量机的齿轮线激光三维测量方案，受精密转台配件的影响，限制了应用场景。基于关节臂的齿轮线激光三维测量方案，齿轮无需装夹，传感器装卸无需重复校准，自由灵活，但测量精度难以满足高精度等级齿轮测量需求。2.3 齿轮线激光三维测量研究进展线激光三维测量技术受到多家齿轮计量检测、加工生产厂商的青睐，但主要集中在国外；国内结合线激光测量技术转化为齿轮测量仪器或装置的案例几乎空白。此外，国内外专家学者也十分关注齿轮线激光三维测量技术的发展，在实验室条件下做了相关的理论与应用研究。不莱梅大学提出一种风电大齿轮在线检测方案，可扫描单个轮齿的整个齿面，对齿轮断裂和其他缺陷形式进行检测，并对损伤情况定量分析，避免了大齿轮装卸困难的问题，但全部轮齿的扫描测量还难以实现。北卡罗来纳UNC精密计量中心采用光学CMM (Nikon HN3030) 进行线激光扫描，能够在合理的时间内可靠地采集所有齿面的数据，其中四分之一的测量点位于评价范围内，并可用于被测齿面的面区域评价。国立台湾科技大学提出了一种在五轴机床上基于线激光传感器的螺旋锥齿轮非接触测量系统，与Klingelnberg P40 GMC的报告相比，齿距和最大齿面偏差分别在0.004 mm和0.05 mm以内。安徽理工大学提出了线激光齿轮测量中心的空间误差建模和精度分配方法，将几何误差由齿轮和线激光传感器的安装误差来代替，简化了误差传递关系。温州大学基于线激光传感器研究了齿轮齿廓偏差的检测方法，与接触式齿轮测量中心相比，7级精度齿轮的齿廓测量误差为1.47μm。笔者团队针对齿轮线激光三维测量技术也开展了相关研究。如图3所示，构建了一种基于高精密回转平台的齿轮三维测量装置，并将其深度融合到齿轮测量云计算平台中，提出齿面三维误差计算方法，制订了齿轮全生命周期数据交互格式标准，促进齿轮设计、制造、测量和在役阶段的数据交互。构建了一种基于齿轮测量中心的齿轮三维测量装置，对齿轮线激光三维测量中小弧段芯轴的中心确定、传感器偏置捕获完整齿廓以及全齿面误差评价等方面开展理论及实践研究。此外，我们还介绍了一种结合激光和视觉检测的齿轮在线测量的方法，如图4所示。这种创新方法有效地解决了接触测量技术测量效率、需要精密安装基准的局限性。可为小模数齿轮在线高精度、高效率检测提供稳健可靠的解决方案。图3 基于高精密回转平台的齿轮三维测量图4 融合激光与视觉的齿轮三维测量线激光测量技术在齿轮三维测量中应用广泛，相关的检测设备大多是由国外的齿轮加工、计量厂商来研制的，但测量与评价项目都是围绕传统评价指标进行。齿面的三维评价还处于探索、起步阶段，大量的三维齿面数据利用率不高，需要深度挖掘和充分利用。3　关键问题在齿轮线激光三维测量中，保证测量精度和全齿面测量是关键的技术问题。Hexagon、+Vantage3D、Gleason等公司也可能遇到过相同或者类似的现实问题，并采取了一些未公开的解决措施，特别是线激光传感器的光学特性、空间位姿参数的标定、测量位姿对结果的影响以及三维齿面数据的预处理等问题。4　研究前景4.1 挑战与齿轮线激光三维测量技术相关的挑战是多方面的，需要在以下几个关键的方面给予关注：(1) 平衡测量精度与测量速度；(2) 确保线激光传感器的稳定性、耐用性和精度；(3) 软硬件的集成与同步；(4) 解决齿轮材料的反射特性；(5) 降低环境影响与实时补偿；(6) 大数据的处理和分析；(7) 精密的校准和验证；(8) 平衡成本和性能。(内容详见链接正文)总之，这些挑战需要一种全面的解决方法，包括硬件设计、软件算法、数据处理技术、校准方法和成本优化策略的进步，以提高齿轮线激光三维测量系统的整体性能、可靠性和成本效益。4.2 研究前景线激光齿轮三维测量技术的研究前景，主要体现在：(1) 测量精度保证与提升；(2) 智能融合与场景应用；(3) 齿面三维大数据的深度挖掘与利用；(4) 传感器微型化与便携化以及系统集成化与网络化；(5) 齿轮测量云平台。(内容详见链接正文)5　结论为获取完整的三维齿面形貌，线激光测量作为一种典型的激光三角测量技术，已成为实现齿轮三维快速测量的有效方法之一，获取到的三维齿面数据完整、信息丰富。本文介绍了线激光传感器的主要生产厂商及其设计与功能的发展趋势，线激光传感器也将逐渐由功能多样化向突出单一功能优势的方向发展。线激光传感器根据搭载设备和应用场景的不同，在齿轮三维测量中表现出不同的特点和优势，本文总结的六种解决方案和笔者团队的线激光齿轮测量仪器也将会在不同领域的齿轮在线、在机、在室测量中发挥重要的作用。为了保证线激光齿轮三维测量的测量精度、实现全齿面测量，分析了线激光传感器的光学特性、位姿参数标定、测量位姿特性以及三维测量数据预处理等关键技术问题及其解决思路，这也是确保齿轮高精度三维重构的重要一环。线激光齿轮三维测量技术未来的发展前景主要聚焦于测量精度的保证与提升，多传感器智能融合与多场景应用，齿面三维大数据的深度挖掘与充分利用，传感器微型化与便携化以及系统集成化与网络化，齿轮测量云平台等方面。齿轮线激光三维测量技术使得三维复杂齿面的测量与评价成为可能，其中蕴含的大数据齿面信息更值得充分挖掘和利用，具有极强的现实意义和实用价值，必将促使齿轮光学测量技术的新发展、新应用，产生更大的、符合新时代齿轮行业发展的社会效益。参考文献74篇（略）

随着风力发电的蓬勃发展，我们可以发现风电设备的停机检修的成本非常高，因此如何提高检修效率，缩短停机周期，减少或避免非计划停机，都是风电企业和运维公司面临的困难与挑战。风电齿轮箱在风电机组中占比较高也是比较容易出现故障的部分风电机组运行的时间越长齿轮箱的故障也会越来越频繁因此需要定期检查和维护今天就来给大家介绍一款风电检修师傅常备的检修工具FLIR VS80工业内窥镜套件！无损探伤，多种镜头可选风电机组的工作原理是，通过涡轮叶片转动来带动齿轮进行机械性转动，从而产生电力。但是齿轮在彼此咬合的过程中，由于工作环境的恶劣性与工况的复杂多变性，在运行过程中也会出现不同程度的损伤。当损伤达到一定程度时，可能会造成停机或者严重事故，因此预防性维护和定期检查非常重要。FLIR VS80的配备7种专业探头，探头小巧灵活，无需拆解损伤设备，可轻松进入齿轮箱、轴承、叶片等位置，还可360°旋转，观看任意位置和角度，VS80主机仅1.3kg，轻巧便携，可以让您根据实际情况灵活应对，帮您检查其他内窥镜无法检查的地方。高效耐用，画面清晰风电齿轮箱在非运转过程中，由于润滑不到位及齿轮箱内环境温度的变化会在齿轮箱内部产生冷凝水，这些水分积聚在齿轮齿面上，最终造成齿面上出现不同程度褐红色铁的氧化物，即齿面锈蚀，严重了会造成润滑剂污染及颗粒物增多，进而加剧对其他齿面的损坏。因此，要选择一款防水耐腐、能看清各个齿面锈蚀的工业内窥镜。FLIR VS80不仅探头尖端是IP67级防水，其显示屏也非常坚固耐用，可承受2米跌落、防溅（IP54级）。其可见光探头的视野深度从10mm到无限，能够轻松拍摄出高清图像。VS80配备可拆卸/可伸缩遮阳板，这样用户可以免受太阳炫光的干扰。当然无论选择哪种探头，都可以在7英寸超大显示屏上同时查看并排显示的实时探头图像和保存图像，轻松与上次检查对比，及时发现齿轮箱中的问题。记录分析结果，方便分享对于风电齿轮箱的检修，需要检测人员爬到七八十米的风轮机上，并且停机检修一次成本高昂，因此检修一次要拍摄大量图片和视频，因为齿轮箱内的齿轮和轴承形状都很相似，就算是拍照的检查人员光看图像也很难回忆出来具体的检测位置。因此最好要边检查边注释。检查结束后与同事及时分享检查结果，分析风电齿轮机的情况，及时定位故障点，避免突然停机事件的发生。工业内窥镜的整体效果，不仅要看硬件参数，更要看软件的处理效果，比如使用FLIR VS80，可采集最高可达1280×720分辨率的静态图像和视频（带音频），还能为视频录制语音注解，为保存图像添加文本记录。并且VS80还配备WiFi功能，搭配手机上的FLIR Tools Mobile应用程序，可实时查看VS80的检查结果，并轻松与客户或同事共享，尽快确定优先维修事项。FLIR VS80高性能视频内窥镜凭借配备的7款探头和良好性能不仅可以帮您检查风电设备故障在工业设备维护、暖通空调制冷设备检测建筑和汽车应用等领域应用也很广泛。

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100g 、± 300g 、± 500g(各行业选 1 项)，精度优于 1% 载荷范围 0～100kN、0～ 500kN、0～1000kN(各行业选 1 项)，精度分别优于 1%、2%、3%。 /p p 　　 strong 1.2高性能轴承动态和渐变可靠性设计理论 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 研究滚动轴承渐变劣化(如疲劳和磨损等) 规律和内外部振动行为 研究渐变失效和振动效应交互影响机理，建立动态和渐变可靠性设计模型及相关理论 研究滚动轴承可靠性设计技术及试验测试装置，并开展相关试验。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 开发滚动轴承可靠性设计方法 1 套 构建滚动轴承的故障模式、失效案例、可靠性设计的数据库，覆盖疲劳、磨损、振动失效模式和可靠性设计数据 10 种以上 可靠性试验测试装置 1 套，完成 3 种典型产品的可靠性试验。 /p p 　　 strong 1.3液压元件及系统智能化基础技术 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 研究电液深度融合的智能液压元件及动力单元，探索液压元件内部流量、压力、温度和位移等信息的集成测量新技术 研究多液阻独立控制的离散型液压元件的强非线性控制与适应调节机制 研究液压元件及动力单元的服役性能与寿命预测、典型应用案例的安全风险评估方法。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 工业用有线或无线可编程电调制液压阀样机2 种以上，具备介质的流量、压力、温度等测量功能，综合测量精度优于 1% 液阻离散独立的智能液压阀控制器、液压阀样机及测量系统，系统控制精度优于 3% 动力单元具有在线状态监测、故障诊断、服役性能与寿命预测等功能， 故障诊断覆盖率不低于 80%。 /p p 　　 strong 1.4齿轮传动系统动力学基础理论及其健康监测 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 研究齿轮传动系统非线性动力学特性、几何与运动误差回溯、振动噪声预估与主动控制理论与方法 研究齿轮性能退化规律和典型损伤机理、监测信号解耦及故障诊断方法，建立多维监测参数特征与健康状态的映射关系 开发传动系统健康状态监测系统，并在风电等领域进行试验验证。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 建立齿轮传动系统动力学优化方法，完成不少于 1 种产品动力学优化 开发传动动力学仿真软件 1 套， 仿真精度不低于 85% 研制传动系统健康监测样机 1 套，故障监测准确度不低于 90%。 /p p 　　 strong 1.5新型高性能精密传动基础理论与技术 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 研究零隙精密传动及大速比传动新原理与新构型 研究相应的数字化设计方法、啮合副复杂曲面制造关键技术 开展传动效率、承载能力、温升、寿命等试验，并在航空等领域进行试验验证。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 开发新型精密齿轮传动装置不少于3种 其中，零隙精密传动空载回差小于 5 角秒，传动误差小于 60 角秒 在相同试验条件下，承载能力、寿命等较现有传动提高 20%。 /p p 　　 strong 1.6高功率密度微纳振动能量收集器前沿技术 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 研究工业振动环境下，振动摩擦、振动压电、振动电磁的高效能量收集转换方法 研究微纳振动能量收集器的先进材料和高效能量收集结构设计技术 研究能量存储及低功耗调理电路设计与系统集成技术 研制高功率密度摩擦能量收集器、压电能量收集器、电磁能量收集器原型器件， 并在工业现场无线传感网节点试验验证。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 振动频率覆盖 1Hz～500Hz，摩擦能量收集器峰值功率密度≥400μW/mm2，压电能量收集器归一化功率密度≥5μW/( mm3· g 2 )，电磁能量收集器归一化功率密度≥0.5μW/(mm3· g 2)。 /p p 　　 strong 1.7跨尺度微纳米三坐标测量基础理论与技术 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 研究三维纳米位移和定位的测量理论与技 术 研制高分辨力三维组合纳米测头 研究微纳三坐标测量机量值溯源技术 研究典型微型零件三维准确测量方法及技术 研制微纳米三坐标测量机样机，在精密微型零件加工和微纳制造领域进行试验验证。 /p p 　　 strong 考 核 指 标 ： /strong 微 纳 米 三 坐 标 测 量 机 量 程X× Y× Z ≥100mm× 100mm× 50mm 三维测量分辨力优于 1nm 最大允许误差(E3)(250+4.5× 10 -6L)nm 实现宽度低至 100μm的结构内尺寸及形状三维测量。 /p p 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 2.共性关键技术类 /strong /span /p p strong 　　2.1工业机器人减速器轴承关键技术及工业验证平台 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 研究工业机器人减速器轴承的高精度及长寿命设计方法 研究薄壁及柔性等特殊轴承套圈批量化磨削、热处理等精密加工技术 研究工业机器人减速器轴承性能和寿命试验验证技术及装备 制定工业机器人减速器轴承试验技术规范 搭建工业机器人减速器轴承系列产品工业性验证平台，开展系列产品的寿命、摩擦力矩、振动、温升等试验， 研究成果在工业机器人上实现应用。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 开发工业机器人减速器轴承设计方法 1 套 RV 减速器轴承精度达到 P4 级、试验寿命≥6000 小时，谐波减速器轴承精度达到 P4 级，试验寿命≥8000 小时 平台具备80mm～260mm 内径轴承的寿命、摩擦力矩、振动、温升等测试能力，试验技术规范数≥1 在 5 家以上企业应用，装机系列数≥6。 /p p 　　 strong 2.2大功率风电主轴及增速箱轴承关键技术及工业验证平台 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 研究大功率风电主轴及增速箱轴承的长寿 命、可靠性设计分析技术 研究抗疲劳制造工艺等轴承控型控性技术 研究轴承性能和耐久性强化试验技术及装备 制定大功率风电主轴及增速箱轴承试验技术规范 建立大功率风电主轴及增速箱轴承系列产品工业性验证平台，开展寿 命、振动、温升等性能试验，研究成果在大功率风电机组上实现应用。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 开发风电主轴及增速箱轴承数字化设计软件≥1 套 4MW 以上风机主轴及增速箱轴承精度等级不低于P5，增速箱高速端轴承温度≤85℃，理论寿命、强化试验寿命≥20 年 应用企业不少于 2 家，装机不少于 10 台套 平台具备200mm～1180mm 内径轴承的寿命、振动、温升等性能测试能力，试验技术规范≥1 套。 /p p 　　 strong 2.3微小型液压元件关键技术 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 研究高功率密度电-机械转换器、低液动力阀口的设计和制造工艺 研究高功率密度液压泵旋转组件的设计和加工工艺 研究微小型液压阀和液压泵的性能测试方 法 在航空航天、石油装备等领域进行试验验证。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 研制不少于 4 种规格的高压微小型液压泵和液压阀样机，泵排量≤5mL/r，阀流量≤5L/min，响应时间0.5ms～1.5ms 制定微小型液压阀和液压泵性能测试规范2项 开发微小型液压阀和液压泵性能测试装备1套。 /p p 　　 strong 2.4海工装备用长寿命耐腐蚀液压元件及系统关键技术 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 研究海洋环境下活塞杆耐腐蚀涂层技术与工艺 研究海洋环境下长寿命液压缸密封技术 研究液压控制系统的稳定性、工况适应性等关键技术，在大型海上风机、海洋平台升降与波浪补偿装置等海工装备中验证。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 缸径 250mm～650mm，活塞杆涂层弯曲疲劳试验≥500 次(无裂纹)，中性盐雾实验时间≥5000 小时 研制 2 种以上典型海工装备用液压系统。 /p p 　　 strong 2.5高性能机械密封关键技术与工业试验平台 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 研究机械密封关键元件表面精密成形、智能化监控与检测技术 研究高温高压多介质机械密封试验和综合性能评估技术 研究面向油、水和气介质的机械密封元件工业试验平台。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 关键元件表面微槽深度误差不超过 5%，曲面轮廓误差≤1μm，表面粗糙度 Ra≤0.1μm 平台可进行高温高压多介质试验，具备线速度 250m/s、温度 500℃、压力25MPa、转速 50000r/min 的产品试验能力。 /p p 　　 strong 2.6高速重载锥齿轮传动关键技术 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 研究高速重载弧齿锥齿轮传动的动态设计理论，系统动力学仿真与结构动力学优化 研究锥齿轮复杂齿面高效切齿和精密磨齿数字化仿真技术及软件 研究锥齿轮疲劳寿命加速试验技术 在航空传动领域开展应用验证。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 开发不少于 2 类高速重载锥齿轮，转速≥8000rpm，单对齿轮功率密度≥450kW/kg 齿轮加工精度高于5级，传动效率≥96%，寿命提高 20% 开发高速重载锥齿轮数字化制造软件 1 套，高速重载锥齿轮疲劳寿命试验装备1套。 /p p 　　 strong 2.7高长径比零件高效清洁热处理技术 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 研究高长径比零件热处理应力/变形演变规 律、数值模拟与表面热处理强化机理及基础工艺，热处理表面强化层控制技术 研究高长径比零件高效感应热处理和真空热处理技术 开发高效清洁热处理装备，实现滚动部件等典型高长径比零件在微电子制造、航空航天等领域的应用验证。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 高长径比零件感应热处理装备 1 套，可处理零件直径 50mm～200mm、长度≥5m，可实现零件淬硬层厚度 4mm～12mm、硬度均匀性≤± 1HRC、变形量≤1mm/m 真空热处理装置 1 套，加热温度≤1150℃，有效加热区炉温均匀性≤± 5℃，压升率≤5× 10-1Pa/h，可实现零件硬度均匀性≤± 2HRC 感应和真空热处理及变形控制后的零件表面硬度均匀性≤± 1.5HRC，淬透层深度均匀性优于± 0.03mm 。 /p p 　　 strong 2.8清洁切削共性关键技术 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 研究高速干切工艺使能关键技术，建立基础数据库 研究微量润滑切削与低温冷却切削装置及相关功能部件 研究高稳定性清洁切削工艺技术及高生物降解微量润滑切削液 开展航空航天典型材料的清洁切削试验验证。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 高速干切工艺基础数据库涵盖多种典型材料和工艺，及其相关的百种以上工况基础数据 适用于车、铣加工工艺的低温微量润滑装置及相关功能部件不少于 6 种， 低温冷却切削装置的最低输出温度低于-190℃ 清洁切削机床周边悬浮颗粒物浓度≤.5mg/m3 切削液生物降解率≥95% 完成不少于 3 种典型材料清洁切削试验验证。 /p p 　　 strong 2.9硅基 MEMS 高深宽比结构无损测量技术 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 研究 MEMS 高深宽比结构三维几何特征快速无损测量原理和方法 研究测量系统设计、光学显微传感、微弱信号采集与处理、校准与误差补偿、量值溯源等关键技术 研制高深宽比三维特征尺寸快速无损测量系统，并在MEMS 工艺线试验验证。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 沟槽深宽比≥20：1，深度测量范围10mm～ 300mm，深度测量不确定度≤0.5%(k=1) 线宽测量范围2mm~30mm，线宽测量不确定度≤1%(k=1) 单点测量时间≤5s。 /p p 　　 strong 2.10硅基 MEMS 厚金属薄膜关键技术 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 研究硅基 MEMS 厚金属薄膜工艺兼容性，研究高质量厚金属薄膜制造工艺、薄膜特性测试技术 研究硅基厚金属薄膜 MEMS 结构释放工艺技术，研究 MEMS 继电器的高可靠设计、制造及封装等关键技术 开发硅基 MEMS 厚金属薄膜成套制造工艺技术，在航空航天重大技术装备中应用。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 硅基衬底圆片直径≥150mm，金属薄膜厚度≥5mm，薄膜厚度误差≤± 3%，薄膜应力≤150MPa MEMS 继电器负载电流≥500mA，接触电阻≤500mΩ，开关寿命≥1× 106次，成品率≥85%。 /p p 　　 strong 2.11高性能微纳温度传感器关键技术 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 研究耐高温柔性曲面衬底上薄膜材料热电特性、快速响应敏感单元设计技术，曲面衬底上高温温度传感器的高可靠性设计及制造关键技术 研究光学温度传感器回音壁谐振腔、模式调控、频率锁定等关键技术 研制曲面高温温度传感器和高分辨率温度传感器原型器件，并在航空航天重大技术装备中试验验证。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 曲面衬底高温温度传感器测量范围-60° C～ 1800° C，误差≤± 1.5%FS，响应时间≤10ms 高分辨率温度传 感器测量范围 20° C～40° C，分辨力≤1μK/。 /p p 　　 strong 2.12硅基 MEMS 气体传感器关键技术 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 研究硅基 MEMS 气体传感器芯片集成化设计技术 研究硅基 MEMS 红外光源、光学微腔、光学天线、红外探测器、温度传感器等核心部件与集成制造技术 研究标校算法、边缘计算、ASIC 芯片闭环控制、环境效应等非色散红外(NDIR)气体检测系统集成关键技术 实现传感器在流程工业中应用。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 气体传感器量程二氧化碳(0～5000ppm)、二氧化硫(0～100ppm)、氮氧化物(0～50ppm)、甲醛(0～ 100ppm)、丙酮(0～100ppm)，测量误差≤± 2%。系统芯片尺寸≤20mm× 10mm× 5mm ，长期稳定性≤1%FS/年，制定传感器规范或标准≥2 项。 /p p 　　 strong 2.13高性能磁传感器关键技术 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 研究并优化高性能磁传感器芯片制造工艺技术 研究高性能磁传感器的高灵敏结构设计和高可靠封装技术 研究磁编码器与转速测量涉及的 ASIC 芯片、软件算法、测控接口等 形成制程规范，在数控机床、工业机器人、伺服电机等装备应用。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 磁传感器灵敏度 100mV/V/Oe，本底噪声≤10pT/@1Hz，体积≤30mm× 30mm× 5mm，成品率≥85% 伺服电机磁绝对位置编码器精度优于 0.02° ，成套制程规范≥2 项。 /p p 　 span style=" color: rgb(0, 0, 0) " 　 strong 2.14仪表专用微控制器芯片设计及应用关键技术 /strong /span /p p strong 　　研究内容： /strong 研究数据采集、处理、存储、通信等高度集成的工业自动化仪表芯片设计技术 研究针对高度集成仪表芯片的软件可重用开发方法，开发典型功能库 研究仪表高密度集成设计等关键技术 基于上述芯片，开发核心零部件自主可控的温度、压力、流量、电动执行器等小型化仪表， 并开展应用验证。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 微控制器芯片模/数转换精度不低于 16 位， 内嵌 32 位微处理器，内嵌 HART、FF、Profibus 等通信控制器 完成不少于 100 台小型化仪表应用验证。 /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 0, 0) " strong 2.15多参数危险气体在线分析关键技术 /strong /span /p p strong 　　研究内容： /strong 研究在线分析仪器紧凑型核心部件高密度集成技术 研究含固、液杂质的工业气体在线测量预处理技术及装置 研究一氧化碳、二氧化碳、氧气、甲烷、硫化氢、氨气等多组分气体浓度、多参量集成测量技术 研制高安全多参数小型化危险气体在线分析仪器 在典型工业过程领域开展应用示范。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 工业主要危险气体测量线性精度优于± 1%FS 温度在线测量范围 30℃～1500℃，压力在线测量范围覆盖 0～0.3MPa 在冶金、石化、化工等两类以上工业领域的爆炸性气体环境危险区域开展应用示范。 /p p 　　 strong 2.16六自由度激光自动精准跟踪测量关键技术 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 研究六自由度激光跟踪测量原理与方法，建立相应的数学模型，攻克目标捕获与跟踪、高精度绝对测距、高精度姿态测量、数据解算、性能校准与精度补偿等关键技术 研制六自由度激光跟踪测量原理样机，在机器人校准、飞机和燃气轮机装配等领域开展试验验证。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 最大跟踪测量半径 30m，空间坐标测量精度≤10ppm，姿态测量精度≤0.03° ，最大跟踪速度 2m/s。 /p p 　　 strong 2.17工业现场通信质量分析关键技术 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 研究典型工业通信协议的报文快速分析、在线通信质量评估与分析诊断技术 研究强干扰工业环境下工业通信物理层信号的多参数测量、环境干扰在线评估与分析诊断技术 研制工业现场通信质量分析仪器，在制造领域开展试验验证。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 工业通信协议分析种类≥6 种、工业以太网通信分析种类≥6 种，通信质量分析报文覆盖率≥90% 仪器具备通信物理信号的电压差、抖动、上升时间、下降时间、比特时间、传输速率、传输延迟、同步精度等指标在线监测功能，具备数据链路层时间同步与 MAC 层、传输层、网络层和应用层分析功能，具备在线设备列表拓扑监视、错误报文率和循环通信调度分析等功能。 /p p 　　 strong 2.18功能安全与信息安全融合的仪表共性关键技术 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 研究仪表功能安全和信息安全融合理论与方法 突破仪表冗余设计、失效诊断、故障控制、安全通信、访问控制、事件及时响应等关键技术 研制具有功能信息安全融合能力的变送器/执行器等仪表 在石油、化工、火电等 典型行业开展应用验证。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 仪表实现安全完整性等级 SIL2，信息安全等级 SL2，整体诊断覆盖率≥90%。 /p p 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 3.应用示范类 /strong /span /p p strong 　　3.1工程机械大扭矩轮毂驱动关键技术及应用示范 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 构建大扭矩轮毂驱动系统多变工况下的载荷谱，研究驱动行星齿轮传动系统集成设计方法 研究轮毂驱动系统多体动力学及可靠性，轮毂驱动系统热平衡及传动效率 研究轮毂驱动系统零部件制造工艺与关键技术，在大型工程机械中应用示范。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 载荷谱数据库 1 个，设计分析软件 1 套 大扭矩轮毂驱动系统扭矩≥1× 106N· m ，减速比≥32，传动效率≥90%。 /p p 　　 strong 3.2铝合金承力结构件挤压铸造成形技术及应用示范 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 开发适合车辆承力结构轻量化的铝合金高性能挤压铸造成形关键技术 建立铝合金挤压铸造成形材料—工艺—组织—性能仿真模型和测试平台 建立不同重量、形状、尺寸的挤压铸造产品开发试验平台 研究典型零件轻量化结构设计、工艺优化、性能评价技术，在车辆制造领域应用示范。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 挤压铸造产品开发试验平台具备 0.05kg～ 30kg 或投影面积 10cm2～3000cm2 承力结构件的挤压铸造能力 铝合金承力结构件抗拉强度≥280MPa ， 屈服强度≥220MPa，延伸率≥8% 铸件尺寸精度≥CT6 级 形成至少5种典型承力结构件的挤压铸造成形工艺示范生产线。 /p p 　　 strong 3.3高强度铝合金大型薄壁件精密铸造技术及应用示范 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 研究铝合金精密铸件控形控性方法及精密铸件凝固控制技术、数字化精密铸造技术 研究铝合金高真空压铸技术 研制典型高强度铝合金大型薄壁件，在航空航天、汽车等领域应用示范。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 铝合金铸件外形尺寸≥1.5m，300℃条件下抗拉强度≥185MPa、延伸率≥5% 大型铝合金框架类铸件关键尺寸精度 CT7～8 级，内部质量达 I 类要求。铝合金真空压铸型腔真空度≤10kPa，铸件抗拉强度≥250MPa、延伸率≥10% 形成 3 种以上铝合金关键部件的生产应用示范。 /p p 　　3 strong .4高性能光栅位移传感器开发及应用示范 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 研究玻璃、石英、金属及陶瓷基底光栅的超长大幅面、可复制、高精度制造技术 开发超精密、大幅面、多自由度、宽温域的高性能系列光栅位移传感器 研究超高细分技术、信号处理与融合技术以及系统集成技术。完成光栅传感器的技术研发，并在精密制造和高端测量装备中应 用。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 线位移纳米光栅分辨率 0.1nm，精度 200nm， 光栅长度≥50mm 角位移光栅分辨率 0.01& quot ，精度 0.2& quot ，光栅幅面最大外径 500mm 二维光栅分辨率 1nm，精度 1μm，光栅幅面 500mm× 500mm 宽温域位移传感器温度范围-60° C～ 1000° C，测量精度 0.2mm，光栅长度 20mm 产品成品率≥90%。 /p p 　　 strong 3.5工业仪表制造过程智能标定系统开发及应用示范 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 研究压力和流量等仪表标定环境智能控制技术及装置 研究多批量、多品种仪表自适应装夹，仪表标定系统参数自配置，仪表参数自修正等关键技术 研制核心零部件自主可控的压力和流量等仪表制造过程批量化智能标 定系统。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 压力仪表批量标定最大允许误差 0.015%，温度补偿范围覆盖-40℃～80℃，单次温度补偿台数≥50 流量仪表标定系统最大允许误差 0.2%，单次标定台数≥10 在 2 家以上仪表制造企业开展应用示范。 /p p 　　 strong 3.6芯片封装缺陷在线视觉检测仪开发及应用示范 /strong /p p strong 　　研究内容： /strong 研究自适应多模式照明、光学自动对焦、高速图像采集与处理、精准定位与同步控制、图像配准与三维重构、复杂缺陷识别分类等关键技术，研制高灵敏度半导体芯片封装缺陷在线视觉检测仪，开展应用示范。 /p p 　　 strong 考核指标： /strong 仪器检测灵敏度优于 0.5μm，最大检测运动速度 100mm/s，缺陷检测准确率≥99% 在 2 家以上芯片生产企业开展不少于 5 套样机的应用示范。 /p p br/ /p

2011年8月5日，位于德国不来梅大学的不来梅计量、自动化与质量科学学院(BIMAQ)举办其大齿轮测量实验室的建成开业仪式。该实验室是德国首家完成大齿轮测量的大学实验室。不来梅的研究人员现在可以完成风轮机齿轮部件的测量，他们还可以探究大尺寸齿轮设计、制造、品质与功能之间的内在关系，以及他们对于磨损、产品寿命、损坏类型与噪音的影响，从而实现风轮机大型齿轮箱使用寿命的延长。 大齿轮测量实验室的核心是一台来自Hexagon计量产业集团的Leitz PMM-F 30.20.7测量机，用来完成风机齿轮部件的测量。该高精度测量机尤其适合完成大部件的测量。“在超过4立方米的测量空间测量不确定度为1.3 +L/400 µ m，Leitz PMM-F是该级别测量系统中最为精确的机型之一，”Sebastian Haury, Hexagon计量产业集团Leitz产品经理这样说。3000 x 2000 x 700 mm的行程范围、重达20吨的花岗石基座，确保了测量机结构的强度和长期稳定性。Leitz PMM-F 30.20.7配备QUINDOS 7软件包，能够在一秒钟采集750个测量点。Hexagon计量产业集团以交钥匙的方式进行测量机的交付，配备以工件上下料与温控测量间。 该测量机的采购是通过在欧盟范围内的招标进行的。“只有一个制造商能够满足我们的要求，”BIMAQ院长，Dr.-Ing. Gert Goch教授这样说。“归功于该机的精度尤其是机器尺寸，Leitz测量机得到该项目的认可。这台测量机为我们的研究工作提供了优化的方案，而且我们也非常高兴能够在未来与Hexagon计量产业集团合作，”Goch说。在Leitz PMM-F安装之前，BIMAQ已经使用一台Leitz Reference，行程范围为1000 x 700 x 600 mm。该学院使用这台测量机研究汽车齿轮的变形。 BIMAQ的未来目标还包括实现对于动力总成以及齿轮切削刀具计量闭环。“我们要成为大齿轮的认证测试实验室，”Goch这样表示。“拥有了Leitz PMM-F，我们在这个方向上迈出了重要的一步,。我们非常自信能够将该机器用于许多新的项目，尤其是全球范围内快速增长的风能领域。” Leitz： Leitz品牌是Hexagon计量产业集团计量产品的重要成员，代表着超高精度的坐标测量机、齿轮测量中心与探测系统。无论是在精密计量还是车间现场，来自Leitz的超高精度测量系统承担着核心的质量确认工作。Leitz 的研究中心和制造工厂位于德国的Wetzlar，具有超过 30 年的精密计量经验，其宗旨是为全球客户提供具备最佳性能的先进测量系统以及最具创新性的尖端测量技术，以满足先进制造业对于精度的各种苛求。 Hexagon计量产业集团 Hexagon计量产业集团隶属于Hexagon AB集团，旗下拥有全球领先的计量品牌，如Brown & Sharpe、Cognitens, DEA, Leica工业测量系统、Leitz、m&h Inprocess Messtechnik、Optiv、PC-DMIS、QUINDOS、ROMER以及TESA。Hexagon计量产业集团代表着无可匹敌的全球客户群，数以百万计的坐标测量机(CMMs)、便携式测量系统、在机测量系统、光学影像测量系统和手持式量具量仪，以及数以万计的计量软件许可。凭借精密的几何量测量技术，Hexagon计量产业集团帮助客户实现制造过程的全面控制，确保制造的产品能够精确的符合原始设计的需要。在为全球客户提供测量机、系统以及软件的同时，还包括了完善的产品技术支持和售后增值服务。

p style=" text-align: center " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/09330cc9-62db-4b7b-9512-4a9b7e0dcd27.jpg" title=" 2.jpg" alt=" 2.jpg" / /p p strong 　　一、齿轮钢现状和发展方向 /strong /p p 　　齿轮在工作时，长期受到变载荷的冲击力、接触应力、脉动弯曲应力及摩擦力等多种应力的作用，还受到加工精度、装配精度、外来硬质点的研磨等多种因素的影响，是极易损坏的零件，因此要求齿轮钢具有较高的强韧性、疲劳强度和耐磨性。为了生产出优质齿轮钢，一方面要求钢厂为用户提供淬透性稳定且适应用户工艺要求的齿轮钢产品，另一方面齿轮厂也要优化现有工艺，引进新工艺来提高齿轮的质量。 br/ 　　与日本、德国、美国生产的齿轮钢相比，中国齿轮钢存在的差距主要是：钢的牌号未形成系列化，产品标准落后 钢的淬透性带较宽，国外钢的淬透性带已经达到4HRC，而中国在6-8HRC左右，并且不够稳定 钢的纯净度较低，从日本、德国、奥地利等国进口的齿轮钢，其氧含量波动在(7-18)× 10-6，中国在(15-25)× 10-6左右，并且非金属夹杂物弥散程度不够，分布不均，大颗粒夹杂物较多 晶粒度要求不同，中国齿轮钢晶粒度级别一般要求5-8级，而日本特别强调渗碳齿轮钢的晶粒度应不粗于6级 日本开发了低硅抗晶界氧化渗碳钢系列，可使晶界氧化层降低到≤5μm，而SCM420H等Cr-Mo钢为15-20μm 平均使用寿命短，单位产品能耗大，劳动生产率低。此外，在轧制过程中如何保证疏松等低倍缺陷在很小且芯部范围内，也是中国未曾研究的领域，因为低倍组织缺陷会对零件后续加工以及热处理变形带来很多不利影响。 /p p 　　目前，中国汽车用齿轮钢的主体钢种仍是20CrMnTi，该钢种通常采用气体渗碳工艺，由于渗碳气氛中氧化性气体的存在，导致渗层中对氧亲和力较大的元素Si、Mn、Cr在晶界处发生氧化，形成晶界氧化层。晶界氧化层的发生会导致渗层Si、Mn、Cr等合金元素固溶量下降，降低渗层的淬透性，从而降低渗层的硬度并导致非马氏体组织的产生，进而显著降低齿轮的疲劳性能。为解决这一问题可以采用两种手段： /p p 　　采用特殊的热处理工艺。真空渗碳可降低渗碳气氛中的氧势，从而可以较为有效地减小渗碳层晶界氧化的发生程度 稀土渗碳工艺也可以降低晶界氧化程度，由于稀土优先在工件表面富集并择优沿钢的晶界扩散，而且与氧的亲合力远比Si、Mn、Cr高得多，它将优先与氧结合,阻碍氧原子继续向内扩散，从而有助于减轻非马氏体组织的产生。 /p p 　　通过合金设计，开发抗晶界氧化的齿轮钢。Ni、Mo具有很强的抗氧化能，Cr元素次之，Mn抗氧化能力弱，而Si的抗氧化能力最弱(Si氧化倾向是Cr、Mn的10倍)。因此为减小晶界氧化并保证淬透性，在齿轮钢成分设计时，应适当降低易氧化元素的含量，特别是Si的含量，相应地提高难氧化元素Ni、Mo的含量。据报道，将Si、Mn、Cr分别控制在0.05%、0.35%、0.01%可以完全抑制表面组织异常，而且即使在1000℃也很少有晶界氧化的发生。 /p p 　　为满足汽车行业高性能以及轻量化的发展要求，未来应重点开发：淬透性带窄的齿轮钢、超低氧渗碳钢、低晶界氧化层渗碳钢、超细晶粒渗碳钢、提高高温硬度和高温抗软化渗碳钢、易切削齿轮钢、冷锻齿轮用钢等。 /p p strong 　　二、轴承钢现状和发展方向 /strong /p p 　　轴承广泛应用于矿山机械、精密机床、冶金设备、重型装备与高档轿车等重大装备领域和风力发电、高铁动车及航空航天等新兴产业领域。中国生产的轴承主要为中低端轴承和小中型轴承，表现为低端过剩和高端缺乏。与国外相比，在高端轴承和大型轴承方面存在较大差距。中国高速铁路客车专用配套轮对轴承全部需要从国外进口。在航空航天、高速铁路、高档轿车及其他工业领域用的关键轴承上，中国轴承在使用寿命、可靠性、Dn值与承载能力等方面与先进水平存在较大差距。例如，国外汽车变速箱轴承的使用寿命最低50万公里，而国内同类轴承寿命约10万公里，且可靠性、稳定性差。 /p p 　　航空方面：作为航空发动机的关键基础零部件，国外正在研发推力比为15-20的第2代航空发动机轴承，准备在2020年前后装配到第5代战机中。近10年来，美国研发了第2代航空发动机用轴承钢，其代表性钢种为耐500℃的高强耐蚀轴承钢CSS-42L和耐350℃高氮不锈轴承钢X30(Cronidur30)，中国则在进行第2代航空发动机用轴承的研发。 /p p 　　汽车方面：对于汽车轮毂轴承，中国目前广泛应用的是第1代和第2代轮毂轴承(球轴承)，而欧洲已广泛采用第3代轮毂轴承。第3代轮毂轴承的主要优点是可靠、有效载荷间距短、易安装、无需调整、结构紧凑等。目前，中国引进车型大多采用这种轻量化和一体化结构轮毂轴承。 /p p 　　铁路车辆方面：目前，中国铁路重载列车用轴承采用国产电渣重熔G20CrNi2MoA渗碳钢制造，而国外已经将超高纯轴承钢(EP钢)的真空脱气冶炼技术、夹杂物均匀化技术(IQ钢)、超长寿命钢技术(TF钢)、细质化热处理技术、表面超硬化处理技术和先进的密封润滑技术等应用到轴承的生产和制造，从而大幅度提升了轴承的寿命与可靠性。中国电渣轴承钢不仅质量低，而且成本比真空脱气钢高出2000-3000元/吨，未来中国需要开发超高纯、细质化、均匀化与质量稳定的真空脱气轴承钢取代目前采用的电渣轴承钢。 /p p 　　风电能源方面：对于风电轴承，目前中国还无法生产技术含量较高的主轴轴承和增速器轴承，基本依靠进口，3MW以上风电机组配套轴承的国产化问题还没有解决。国外为了提高风电轴承的强度、韧性和使用寿命，采用了新型特殊热处理钢SHX(40CrSiMo)，对于偏航和变浆轴承，通过表面感应淬火热处理控制淬硬层深度、表面硬度、软带宽度和表面裂纹 对于增速器轴承和主轴轴承采用碳氮共渗，使零件表面得到较多稳定残余奥氏体体积分数(30%-35%)和大量细小碳化物、碳氮化物，提高了轴承在污染润滑工况下的使用寿命。 /p p 　　为提高轧机轴承的使用寿命以及运转精度，未来需要进行轧机用GCr15SiMn和G20Cr2Ni4等轴承钢的超高纯真空脱气冶炼和轴承表层大奥氏体量控制热处理等技术的研发。日本NSK与NTN轴承公司分别开发了表面奥氏体强化技术，即通过增加表层奥氏体含量，开发出了TF轴承和WTF轴承，从而将轴承的寿命提高了6-10倍。 /p p 　　未来中国轴承钢的研发方向主要体现在四个方面： /p p 　　一是经济洁净度：在考虑经济性的前提下，进一步提高钢的洁净度，降低钢中的氧和钛含量，达到轴承钢中的氧与钛的质量分数分别小于6× 10-6和15× 10-6的水平，减小钢中夹杂物的含量与尺寸，提高分布均匀性。 /p p 　　二是组织细化与均匀化：通过合金化设计与控轧控冷工艺的应用，进一步提高夹杂物与碳化物的均匀性，降低和消除网状和带状碳化物，降低平均尺寸与最大颗粒尺寸，达到碳化物的平均尺寸小于1μ m的目标 进一步提高基体组织的晶粒度，使轴承钢的晶粒尺寸进一步细化。 /p p 　　三是减少低倍组织缺陷：进一步降低轴承钢中的中心疏松、中心缩孔与中心成分偏析，提高低倍组织的均匀性。 /p p 　　四是轴承钢的高韧性化：通过新型合金化、热轧工艺优化与热处理工艺研究，提高轴承钢的韧性。 /p p strong 　　三、弹簧钢现状和发展方向 /strong /p p 　　弹簧钢主要用于汽车、发动机制造业以及铁路行业。目前，中国弹簧钢产品存在的问题是，中低端产品过剩，高端及特殊品种缺乏 中国弹簧钢在纯净度、抗疲劳性、表面质量以及质量稳定性等方面与国外存在较大差距，无法满足高档乘用车悬架簧、气门弹簧、铁路及重载货车专用弹簧等对弹簧钢性能的要求。中国高档次及深加工弹簧钢仍然依赖进口。进口品种主要为轿车用弹簧钢、铁道用弹簧圆钢、油泵阀门弹簧钢丝等。 /p p 　　虽然降低钢中氧及夹杂物含量是获得纯净钢的一种途径，但是要想得到零夹杂的弹簧钢比较困难，为此有研究者提出了氧化物冶金技术，这是一种有效的晶粒细化的方法，是实现钢铁材料强度与韧性成倍提高的最有效方法。它利用钢中细小弥散的高熔点非金属夹杂物，主要是氧化物、硫化物以及氮化物，作为晶内铁素体的形核核心，从而起到细化晶粒的作用。国内外已经对Ti、Zr氧化物体系做了系统的研究，认为含钛氧化物是最理想的。在奥氏体晶粒内钛的氧化物质点成为针状铁素体有效形核地点，促进晶内铁素体形成。但是，由于钢种成分的限制，钛氧化物冶金的推广受到了限制。最近几年开始对稀土元素进行研究，可以利用稀土元素的强脱氧脱硫能力及产物熔点高的特点来研究稀土氧化物对钢材性能的影响。 /p p 　　汽车行业对悬簧强度的要求越来越高，设计应力提高到1100-1200MPa，为此日本开发出添加合金来提高强度和提高耐腐蚀疲劳强度的钢材。中国弹簧钢无法满足高档乘用车悬架簧用钢性能需求，强度1200MPa及以上悬架弹簧产品用弹簧钢全部依赖进口。然而，近年来，为规避资源风险、降低成本和实现原材料的全球化供给，强烈要求使用标准钢(SAE9254)维持高强度，而且强烈要求提高钢的韧性，因此越来越多地采用喷丸硬化处理取代处理费用高的表面硬化热处理。喷丸硬化处理将压缩残余应力作用于表面，可提高抗疲劳强度，减小表面缺陷的影响程度，因此近年来将它视为表面处理不可或缺的技术。随着表面强化技术的发展，悬簧的设计应力也达到了1200MPa级。预计今后对高强度悬簧用钢的强度、韧性和耐腐蚀性及耐用性的要求将越来越高。未来，随着汽车轻量化，发展高强度、优良抗弹减性能和抗疲劳性能的汽车悬架用弹簧钢是提高中国高端装备零部件自主配套能力、有效替代进口的必然趋势。 /p p 　　所有弹簧产品中，气门弹簧对材料要求最为严格，特别是高应力及异型截面气门弹簧对材料要求近乎苛刻。例如，要求抗拉强度达到2000MPa 对氧化物、硫化物的夹杂物等级要求均达到0级 异型截面材料对曲率、长短轴等有特殊要求。目前，国外气门弹簧专用弹簧钢生产主要集中在日本、韩国、瑞典，生产企业有日本铃木、三兴、住友、神钢钢线、韩国KisWire、瑞典Garphyttan等，几乎垄断了中国全部异型截面和高应力气门弹簧钢市场。2000年以后，随着新型发动机的开发，对发动机的旋转速度和轻量化、紧凑化的要求越来越高，因此日本开始采用2100-2200MPa的OT钢丝。在此情况下，不仅要调整合金成分，还要对现有制造工艺进行改进，低温弥散硬化成为必不可少的工艺。然而，低温弥散硬化后的弹簧形状发生变化，为了提高形状和尺寸的控制精度，控制整个制造工序中的形状变化的技术开始引人关注。 /p p 　　未来，为满足高端弹簧基础零部件国产化的发展需求，应不断开发高性能弹簧钢产品，一方面是向高强度方向发展，要求在高应力下同时提高疲劳寿命和抗松弛性能 另一方面是向功能性方向发展，根据不同的用途，要求具有耐蚀性、非磁性、导电性、耐磨性、耐热性等。 /p p br/ /p

3月12日，科学技术部发布国家重点研发计划 “制造基础技术与关键部件”重点专项2021年度项目申报指南。“制造基础技术与关键部件”重点专项2021年度项目申报指南中明确提到，本重点专项按照产业链部署创新链的要求，从基础前沿技术、共性关键技术、示范应用三个层面，围绕关键基础件、基础制造工艺、先进传感器、高端仪器仪表和基础技术保障五个方向部署实施。按照共性关键技术类和示范应用类，拟启动18个项目，安排国拨经费总概算约1.8亿元（其中，方向1.1~1.9为青年科学家项目，国拨总经费不超过4500万元）。为充分调动社会资源投入制造基础技术与关键部件的技术创新，在配套经费方面，共性关键技术类项目（非青年科学家项目），配套经费与国拨经费比例不低于1:1；示范应用类项目，配套经费与国拨经费比例不低于2:1。鼓励产学研团队联合申报。拟启动项目研究方向如下：1. 共性关键技术1.1 滚动轴承基础物理参数检测技术（青年科学家项目）研究内容：研究滚动轴承润滑性能检测原理与技术；研究滚动轴承旋转组件温度检测原理与技术；研究滚动轴承内部游隙及受力状态检测原理与技术；开展滚动轴承基础物理参数检测技术验证。考核指标：研制出真实工况条件下轴承的油膜厚度与分布、旋转组件温度、轴承内部游隙及受力状态的检测装置；油膜厚度测量范围0.1~300μm，分辨率优于0.1μm；运转条件下轴承内外套圈、保持架的温度测量范围 RT~180℃，精度优于±0.5℃，测量转速不低于30000r/min；运行状态下力测量范围不小于轴承额定动载荷的30%，精度优于±1%FS；申请发明专利≥3项。1.2 滚动轴承装配基础与智能装配方法（青年科学家项目）研究内容：研究滚动轴承组件装配工艺对服役性能影响机理，滚动轴承装调工艺对转子系统服役性能影响机理；研究滚动轴承组件/转子系统装配工艺参数优化方法与软件系统；研制针对滚动轴承组件/转子系统装调过程，具备精准检测、自动调整、自适应压装的智能装配原理验证系统，提高轴承合套成功率。考核指标：考虑滚动轴承装调工艺参数的轴承服役性能仿真预测准确率70%；装配工艺参数优化软件可实现轴承组件最优选配、装调载荷、装调相位、连接载荷等参数精准计算；滚动轴承智能装配工艺装置装配过程力载荷检测与控制精度优于±0.5%FS； 位移测量与调控分辨率优于0.2μm；申请发明专利≥3项。1.3 高功率密度液压元件摩擦副寿命预测与延寿设计（青年科学家项目） 研究内容：研究液压元件摩擦副的多尺度多自由度动力学特性、固—液—热多场耦合建模理论；研究摩擦副间隙油膜关键参数原位测试原理；研究高速重载摩擦副性能退化规律和典型损伤机理，建立界面累积损伤和元件性能动态劣化评估模型；研究新型摩擦副调控延寿设计方法，并开展相关试验验证。考核指标：2种以上液压元件的摩擦副油膜性能分析与动态演化仿真软件各1套，仿真精度≥90%；液压元件摩擦副油膜参数分布式测试装备1套，具备油膜厚度场、温度场、压力场等至少3种在线测试功能；针对航天航空等领域，液压元件功率密度提高20%以上；申请发明专利≥2项。1.4 高性能液压阀性能在线监测与智能控制（青年科学家项目）研究内容：研究液压阀口的冲蚀磨损及阀芯卡滞机理与演化规律；建立多维融合感知的液压阀性能衰退与预测模型；研究电液控制阀服役过程的实时补偿技术，开发具有性能监测和故障诊断功能的可编程集成控制器；开展相关试验验证。考核指标：高可靠智能型电液控制阀样机2种以上；控制精度0.1%，典型故障检测类型≥5类，识别率≥80%；具备IO-link总线通讯接口的位置轴控精度不低于1%FS；申请发明专利≥3项。1.5 齿轮传动系统多维信息感知及智能运维（青年科学家项目）研究内容：研究传动/感知/控制等深度融合的智能化齿轮传动系统，探索传动系统全生命周期内轮齿损伤（如点蚀、磨损、胶合、断齿）、应力、温度、振动等多维信息监测新方法；研究齿轮传动系统多维信息的故障自诊断及自适应调控等智能运维机制；研究齿轮传动系统服役性能及残余寿命的智能预测方法。考核指标：齿轮传动系统智能感知及智能运维验证系统1台/套；具备传动系统内部应力、温度、振动及轮齿损伤等监测功能，监测精度优于5%；具备智能运维功能，故障自诊断正确率不低于80%；申请发明专利≥3项。1.6 基于二维材料的柔性应变传感器阵列（青年科学家项目）研究内容：研究基于二维材料的柔性应变传感器敏感材料的性能调控方法和微观机理；研究与微纳加工、印刷工艺兼容的应变敏感材料、传感器结构、可靠性及封装技术，以及柔性应变传感器阵列的加工方法；在工业或人体表皮进行长期连续监测验证。考核指标：传感器应变系数≥500，拉伸性≥50%，最低检测限≤0.08%，循环稳定性≥50000次@5%应变，响应时间≤50ms； 阵列性能离散性≤5%；研制应变传感可穿戴集成系统原型，申请发明专利≥3项，制定技术规范或标准≥1项。1.7 高灵敏磁电阻传感器（青年科学家项目） 研究内容：研究高灵敏磁电阻传感器敏感材料、原理和结构；研究低噪声磁性多层膜结构材料；研究磁电阻—微机电和磁电阻—超导一体化调制效应的影响机理；研究高灵敏磁传感器芯片制造工艺；研究传感器的噪声抑制、磁通汇聚、三维集成、封装等关键技术；研究传感器ASIC芯片设计；研制原型器件，并在工业现场试验验证。考核指标：磁传感器灵敏度优于200mV/V/Oe，量程≤±100μT，功耗≤100mW，本底噪声≤1pT/Hz@1Hz；申请发明专利≥3项。1.8 高灵敏MEMS三维电场传感器（青年科学家项目） 研究内容：研究高灵敏MEMS三维电场传感器的敏感机理和结构；研究三分量电场耦合干扰抑制方法及高精度测量方法；研究传感器制备工艺、抗表面电荷积聚封装等关键技术；研究传感器弱信号检测方法，研制出传感器原型，并在工业现场试验验证。考核指标：传感器测量范围0~100kV/m；单分量电场分辨力优于1V/m；轴间耦合度5%；准确度优于5%；传感器敏感结构尺寸≤12mm×12mm；申请发明专利≥3项，制定技术规范或标准≥1项。1.9 硅基厚金属膜制造工艺基础（青年科学家项目）研究内容：研究圆片级硅基MEMS厚金属膜工艺兼容性技术；研究高质量厚金属膜材料力学性能匹配方法、工艺和原位测试技术；研究硅基厚金属膜微结构释放技术，开发基于硅基MEMS厚金属膜工艺能力验证评价技术，开展工艺可用性验证。 考核指标：建立硅基厚金属膜制造基础工艺体系，圆片直径≥150mm，金属膜厚度≥5μm，厚度误差≤±3%；工艺验证器件数量≥2种；申请发明专利≥3项。1.10 分布式独立电液控制系统关键技术研究内容：研究典型非道路移动机器的电液控制系统构型原 理与参数优选方案；研制集成化一体化的电液控制执行机构；开发硬件在环仿真和试验测试系统，研究全局功率匹配和高效能量管理方法；研究分布电液控制系统的高动态泵阀复合控制技术，并开展相关试验验证。考核指标：分布式电液控制执行机构1套，应用至非道路移动 机器整机并较原有机型降低燃油消耗40%；分布式电液控制系统能效分析与优化设计软件1套；总线型数字式综合控制器1套，流量控制误差≤2%；模拟测试系统平台1套；申请发明专利≥2项。1.11 工业测控高精度硅基压力传感器关键技术研究内容：研究差压、表压和绝压高精度压力传感器芯片设计制造关键技术；研究硅基MEMS加工应力控制方法与传感器高可靠封/组装技术；研究宽温区温度补偿校准方法，实现基于自主开发压力敏感芯片的系列化压力传感器在流程工业、装备工业等重点领域应用验证。考核指标：差压传感器量程0.015MPa，非线性误差0.3%FS，迟滞0.05%FS，工作温度-40~85℃；表压传感器量程0.5MPa，非 线性误差0.2%FS，迟滞0.05%FS，工作温度-40~85℃；绝压传感器量程3MPa，准确度 0.02%FS，工作温度-40~85℃；高温压力传感器量程2MPa，准确度0.25%FS，工作温度-55~250℃，响应频率≥400kHz；压力变送器准确度0.05%FS；申请发明专利≥5项。1.12 工业机器人减速器状态监测传感器关键技术研究内容：研究薄膜应变传感器在机器人减速器部件表面上的原位集成工艺、设计制造及可靠性技术；研究适应减速器内部环境的无线应变传感器设计制造及测量技术；研究MEMS薄膜声发射传感器设计制造及可靠性技术；研制的传感器在谐波减速器和RV（旋转矢量）减速器应用验证。考核指标：谐波减速器应变传感器灵敏度因子≥1.5，TCR（电阻温度系数）≤110ppm，线宽≤10μm@曲率半径62.5μm基底；RV减速器无线应变传感器测试范围0~1000με，误差≤±1%；声发射传感器工作频率范围 40~400kHz，灵敏度优于60dB；申请发明专利≥3项。1.13 开放式数控系统安全可信技术研究内容：研究开放式数控系统协议安全、密码资源管理、数据安全等应用技术；研究数控系统密码应用、身份管理及管理平台等关键技术；开发与数控系统融合的可信密码控制模块；构建可信度量、可信验证、信任链传递方法等数控系统安全可信体系结构及标准规范；在航空航天、装备制造等领域开展安全可信数控系统的应用验证。考核指标：可信密码模块符合GMT 0028-2014《密码模块安全技术要求》，加/解密时延1ms；基于可信密码模块的安全数控系统对程序、数据和功能具有不少于8个级别的存取权限；数据传输加解密吞吐率≥100MB/S；可信互操作协议支持数控装备互联互通等协议≥3种；制定标准规范≥3项。1.14 智能网联工业控制安全一体化增强技术研究内容：研究智能网联工业控制安全一体化风险多重耦合机理、失效判定方法及入侵/故障检测技术；研究实时状态分析、动态风险预测和智能决策支持技术；研究设备安全增强的信息模型和数据接入方式；研制工业控制安全一体化增强装置，在重大装置、流程工业等开展应用验证。考核指标：增强装置2套，支持工业协议≥6种，具备关键安全指标在线分析、动态适配和协同性验证功能；知识库和算法库≥5类；具备功能安全完整性SIL3、信息安全SL2的仪表和控制设备≥3种；制定标准规范≥2项。1.15 典型流程工业信息安全防护关键技术研究内容：研究工业互联网架构下典型生产过程和装置的攻击脆弱性机理及响应机制；研究内嵌工业特征的信息安全防护关键技术；开发智能型安全防护原型系统；搭建测试验证平台，并在石油、化工、建材等典型流程工业开展应用验证。考核指标：可配置、可移植的智能型信息安全防护原型系统2套，支持工业协议≥6种；功能安全完整性等级 SIL2，信息安全等级SL2；申请发明专利≥5项，制定标准规范≥2项。2. 示范应用2.1 动力系统关键传感器开发及示范应用研究内容：研究集成式多路电压传感器设计、高低压可靠隔离、高压切换开关及高精度模数转换技术；研究宽量程电流传感器芯片设计及可靠性技术；研究高精度电机位置传感器薄膜材料工艺、设计及制造技术，开发信号调理电路；开发传感器及模块应用技术，在电动汽车等领域示范应用。考核指标：多路电压传感器最高检测电压≥1000V，电压检测精度优于0.5%，采样率≥1MHz，分辨率≥12 Bit；电流传感器直流量程±1000A，精度优于0.1%；电机位置传感器转速范围0~30000r/min，分辨率≥16 Bit（360度角度范围），系统延时≤2μs； 检测高压母线电流，功能安全等级ASIL B；传感器可靠性水平满足不同电动汽车用户单位要求。2.2 动力电池组控制安全传感器开发及示范应用研究内容：研究动力电池组单体电压与温度检测方法，高速高精度模数转换及多芯片扩展技术；研究电池热失控的压力、VOC（挥发性有机化合物）、气溶胶等传感器设计制造技术；开发传感器及模块应用技术，在电动汽车等领域示范应用。考核指标：单体直流电压监测范围±5V，测量精度优于±2.5mV；热失控监测传感器压力测量范围50~250kPa，误差≤±1.5kPa，响应速度≥100ms；VOC传感器检测气体成分包括：CO、CO2、C2H4、CH2O 有机挥发物，测量范围0~5000ppm，误差≤±15%；气溶胶传感器测量范围200~5000μg/m3，误差≤±15%； 整机安全：防止乘客仓起火ASIL D，防止人员触电ASIL D；传感器可靠性水平满足不同用户单位要求。2.3 医疗影像装备关键传感器开发及示范应用研究内容：研究SiPM（硅基光电倍增管）辐射传感器设计制造；研究磁栅位置传感器设计制造及抗辐照技术；研究强磁场背景下高分辨磁场传感器设计制造技术；研究传感器敏感元件与相关抗辐照调理电路设计；研制的传感器在CT（断层扫描仪）、PET（正电子发射断层成像）、RT（影像引导放疗）或MR（磁共 振）等医疗影像装备示范应用。考核指标：辐射传感器光子探测效率≥50%，增益≥2.5×106， 单光子时间分辨率100ps；磁栅位置传感器分辨力≤1μm，抗辐 照能力≥100000cGy；磁场传感器分辨率≤10μT@1.5T，灵敏度优于30nT/Hz1/2；上述传感器至少在2类医疗影像装备上示范应用；传感器可靠性水平满足不同用户单位要求。附件：“制造基础技术与关键部件”重点专项2021年度项目申报指南.pdf

2023年3月18日，由北京工业大学牵头，湖南科技大学、河南科技大学、湖南理工学院、温州大学和中国计量科学研究院共同承担的国家自然科学基金国家重大科研仪器研制项目“小模数齿轮超精密测量仪器研制”（52227809）启动会在湖南科技大学召开。会议承办单位湖南科技大学王卫军副校长、科技处万文处长、机电学院领导，北京工业大学科技发展研究院刘占省副院长，项目负责人北京工业大学石照耀教授，参加单位的项目负责人湖南科技大学赵前程教授、河南科技大学王笑一副教授、湖南理工学院张晓红教授、温州大学周宏明教授、中国计量科学研究院林虎副研究员，以及项目组骨干成员、研究生、来宾等，约40余人出席会议。石照耀教授主持会议。刘占省副院长和王卫军副校长分别致词，充分肯定了本项目的研发价值和对小模数齿轮行业发展的促进作用。石照耀教授做了项目主题报告，围绕研究背景、主要研发内容和技术方案展开，从“为什么”、“做什么”和“怎么做”的角度详细介绍了项目的总体情况。小模数齿轮（模数≤1mm）既是重大装备的核心件，又是民生产品的基础件；然而世界范围内，小模数齿轮基准级检测仪器及样板缺失。本项目将小模数齿轮超精密测量仪器的研制从“可测性”、“精度获取”和“量值传递”三方面展开，解决高精度小模数齿轮测量、量值传递和仪器校准难题，实现超精密测量仪器核心技术自主可控，对推动我国小模数齿轮产业升级意义重大。项目牵头单位骨干成员宋辉旭博士做了“项目任务分解与进度安排”报告，就项目的8大任务（下设42项二级子任务和134项三级子任务）进行了详细讲解，明确了各参加单位的任务，提出了具体的工作要求、考核指标和完成时间节点。同时，宋博士解读了与国家重大科研仪器研制项目相关的项目管理文件和财务管理制度文件，并汇报了项目组制定的相关管理办法。启动会安排了学术交流，中国计量科学研究院林虎副研究员做了“齿轮量值传递与溯源体系”的学术报告。报告从中国计量科学研究院情况介绍、齿轮量值传递与溯源体系、未来的发展与挑战三个方面详细介绍了我国计量体系、量值传递的模式与发展。大会最后，石照耀教授与各参加单位项目负责人共同签署了项目合作协议。项目启动会的正式启动标志着项目已进入到全面执行阶段。

研究背景 驱动工程行业中的部件需要测试多种机械特性，例如，需要检查齿轮箱的长期平滑度、同步性、齿隙、扭转刚度、摩擦行为和机械弹性[1,2]。测试实验室通常配备各种测试台，以便于在接近真实世界的条件下分析齿轮，确定并确保其技术特性。 WITTENSTEIN alpha是attocube母公司WITTENSTEN SE的战略业务部门，负责精度需求超高的机电伺服驱动系统的开发和机械生产。WITTENSTEIN在垂直线性运动测试台上使用了attocube的皮米精度激光干涉仪-IDS3010。IDS3010能够提供皮米分辨率，1MHz的数据输出，可有效帮助测试齿轮齿条传动系统中行星齿轮箱机械参数的长期稳定性。 实验装置 试验台包含沿垂直轴移动的400 kg负载质量。该负载与齿轮齿条系统相连，齿轮齿条系统由WITTENSTEIN alpha齿轮箱和伺服电机驱动组成。传统的玻璃标尺在精度、灵活性和检测高频振动方面十分受限，无法收集该测试台所需的所有数据。为了更好地了解变速箱的性能，需要精度更高且易于集成到现有装置中的设备。皮米精度激光干涉仪-IDS3010具有皮米级精度、紧凑的传感器头和模块化设计、通过光纤传输激光等特性，工程师将其集成到装置中并实现了快速安装和快速对齐。在开始整合两小时内，使用IDS3010在整个0.747米的工作范围内完成了测量。图1显示了测试台，包括安装在400 kg重量上的角锥棱镜和M12/C7.6准直传感器头，同时以1 MHz带宽从IDS3010读取模拟Sin/Cos数据。 Figure 1: Test bench for mechanical load tests of a gearbox 测试结果分析 图2显示了工作范围内几个周期的位移数据。如下图（a）所示，循环结果接近正弦曲线；图（b）是运动的转折点放大的曲线数据。高分辨率位移数据为同步和传动误差的齿轮箱行为提供了新证据。探索纳米级细节的能力为频率和运动分析提供了新的机会。通过IDS3010和进一步优化，可以可视化完成行星齿轮箱中单齿的影响。此外，如图（e）所示，两种方法的差异表明，玻璃尺读数提供的测量数据准确性较差。两个信号之间差异的周期性明显，表明不是由于噪声或变化造成的数据误差，而是因为玻璃尺编码器位于远离感兴趣的测量点和玻璃刻度不精确。此外，IDS3010及其光学组件具有更明显的优点，例如紧凑的传感器头和质量可忽略的角锥棱镜。 Figure 2: Displacement data of the weight moved by the gearbox. (a) shows the position of the mass that was measured with the IDS3010. (b) is a 160 000 times magnified segment of a) to show the precision of the interferometric measurement. (c) is the speed measurement of the weight movement obtained from the data of a). (d) is the same measurement as a) but with an optical linear encoder – which looks similar until one looks at the detail of the difference – asseen in plot (e).结论 综上所述，IDS3010提高了测试台的精度和分辨率。基于激光的测量和小型化组件对无限接近感兴趣的点进行测量成为可能，且不会影响整个装置的运动行为。这使得测试和开发工程师能够确定更多无法使用玻璃尺检测到的机械和摩擦现象。此外，IDS3010紧凑的设计、易于安装和快速对准的特性，允许在一个实验室内的多个测试台上灵活应用和集成。由于IDS3010可测量长达5米的工作距离，多达三个的光轴，因此干涉仪也可用于更大的测试台。 References [1] R. Russo, R. Brancati, E. Rocca: “Experimental investigations about the influence of oil lubricant between teeth on the gear rattle phenomenon”, Journal of Sound and Vibration, Volume 321, Issues 3-5, 2009, Pages 647-661.[2] Y. Chen, A. Ishibashi: “Investigation of the Noise and Vibration of Planetary Gear Drives”, GEAR TECHNOLOGY, Jan/Feb 2006.相关产品1、皮米精度激光干涉仪-IDS3010

圆柱电芯的膨胀力主要源于电池内部的化学反应和充放电过程中的物理变化。在充电过程中，正极上的活性物质释放电子并嵌入负极，导致正极体积减小，负极体积增大。同时，电解液在充电过程中发生相变及产气副反应，也会造成一定的体积变化。这些因素共同作用，使得圆柱电芯在充放电过程中也会产生膨胀力。随着充放电次数的增加，这种膨胀力逐渐累积，导致电芯的尺寸发生变化。这种尺寸变化不仅会影响电池的外观和使用寿命，还可能对电池的安全性产生影响。因此，准确表征圆柱电芯的膨胀力对于优化电池设计、提高电池性能和安全性具有重要意义。表征圆柱电芯膨胀行为的方法电池的膨胀行为分为尺寸上的膨胀量和力学上的膨胀力测量。目前，对于软包电池、方壳电池膨胀行为的测量表征，已有较多研究和相应的测试手段及设备，在此不再赘述。但对于圆柱型电池的膨胀行为研究相对较少，也没有较好的商业化膨胀力评估手段。目前在文献资料中，常见的圆柱电芯膨胀行为的表征手段主要有以下几种：1、估算法如图1和图2所示，有研究表明圆柱型电池的膨胀变化与电池的SOC和SOH状态具有一定的相关性。但该方法建立在圆柱型电池的膨胀在整个圆周上是均匀的。图 1 单次充放电过程中，圆柱型电池的可逆膨胀变化图 2 电池老化过程中，圆柱型电池的SOH变化与不可逆膨胀之间的关系直接测量法通过在圆柱电芯外部施加压力，通过贴附应变片测量应变，该方式计算复杂，无法直观体现膨胀力。2、影像分析法影像分析法是一种无损检测方法，如利用CT断层扫描、中子成像、X射线、超声波等影像技术观察电芯内部的形变情况，通过分析影像的变化来测算电芯尺寸变化。这种方法适用于多种类型的圆柱电芯，且对电芯无损伤。然而，影像分析法需要使用昂贵的专业设备，且测量精度易受到设备性能和操作人员经验的影响。3、薄膜压力法一般需解剖圆柱电池，在电芯内部嵌入薄膜压力传感器或压敏纸的方式，从而获得圆柱电芯在不同方位上的膨胀力分布情况。但薄膜压力传感器精度一般较低，成本高；而压敏纸分析，具有滞后性。该测试均为破坏性测试。表征圆柱电芯膨胀行为存在的问题有研究表明，圆柱型电池电池实际的膨胀是明显偏离预期的均匀膨胀，在周长上会形成膨胀和收缩的区域，这取决于圆柱型电池的卷芯卷绕方向。因此，使用体积变化来研究老化或预测SOC需要特别谨慎，因为膨胀会因测量位置而显著不同，测量结果可能因测量方法而有偏差。电弛膨胀测试解决方案电弛自主研发的电池膨胀测试系统，高度集成了温控、充放电、伺服控制、高精度传感器等模块，并提供企业级系统组网功能。该系统可对多种电池种类和电池形态的电池进行膨胀行为测试，包括碱金属离子电池(Li/Na/K)、多价离子电池(Zn/Ca/Mg/Al)、其他二次金属离子电池(金属-空气、金属-硫)、固态电池，以及单层极片、模型扣式电池(全电池、半电池、对称电池、扣电三电极)、软包电池、方壳电池、圆柱电池、电芯模组。同时，可为不同形态电池提供定制化夹具，开展手动加压、自动加压、恒压力、脉冲恒压、恒间距、压缩模量等不同测试模式的研究。本产品还可方便扩展与电池产气测试、内压测试、成分分析的定制集成。为锂电池材料研发、工艺优化、充放电策略的分析研究提供了良好的技术支持。参考文献Jessica Hemmerling, 2021. Non-Uniform Circumferential Expansion of Cylindrical Li-Ion Cells—The Potato Effect. Batteries, 7, 61.

为抢占装备制造产业链高端，加快河南省重大技术装备攻坚，河南省人民政府印发《河南省重大技术装备攻坚方案(2023—2025年)》(下称《方案》)。　　《方案》提出，到2025年，重大技术装备产业营业收入突破3000亿元，占装备制造业比重达到20%，打造6个千亿级装备产业链，争创新型电力(新能源)装备和先进农机装备2个国家级先进制造业集群。培育营业收入超过500亿元的企业2家、超过100亿元的企业10家，制造业“单项冠军”企业20家，专精特新“小巨人”企业100家、省级“专精特新”企业600家，形成大中小企业协同发展格局。　　《方案》明确，到2025年，骨干企业研发投入占营业收入比重超过5%，重点培育重大技术装备176项，认定省级首台(套)重大技术装备600项，首台(套)重大技术装备服务支撑重点产业链的作用进一步增强。　　《方案》也提出明确目标，到2025年，关键核心部件制造能力迈上新台阶，轴承、齿轮、液压元器件等零部件基本满足重大技术装备生产需要，轴承占国内市场份额突破25%，高端仪器应用场景更加丰富，实现部分领域国产化替代。　　《方案》同时明确到2035年，力争重大技术装备产业营业收入占装备制造业比重达到40%，累计申报国家首台(套)重大技术装备50项，认定省级首台(套)重大技术装备1500项，政策支持体系更加完善，重点行业研发创新、集成应用水平等进一步提升，有效赋能制造业强省建设和新型工业化发展。　　《方案》提出了河南省重大技术装备攻坚的主攻方向，一是成套矿山装备、智能掘进装备、新型电力装备等国际领先装备，二是先进农机装备、高端起重机械、先进节能环保装备、工业母机、机器人等国内领先装备，三是氢能装备、储能装备、航空航天装备、高端仪器仪表等前沿装备，四是轴承、齿轮及传动装置、液压元器件及密封装置等关键核心部件。　　在先进节能环保装备方面，《方案》提出：面向绿色低碳转型发展需求，聚焦高效节能、先进环保、资源循环利用等重点领域，培育我省先进节能环保装备产业体系。提升锅炉系统智能控制和主辅机优化配置等技术水平和集成能力，发展高效、清洁、低碳节能锅炉。提升电机、风机设备能效水平，突破发展高效大气污染防治装备，创新发展高效水污染处理装备、高效节能工业窑炉和热处理成套装备、废弃物资源处置和循环利用装备。提升高端饲料成套设备、有机肥成套设备、清洁畜牧装备智能化水平。突破发展固液分离关键部件，发展压滤机、不锈钢过滤器高端固液分离设备。　　在工业母机方面，《方案》提出：坚持高速、精密、智能、复合发展方向，增强高档数控机床、锻压设备、增材设备等工业母机有效供给能力。创新发展高精度数控轴承滚动体磨床、数控轴承套圈磨床、无心磨床、外圆磨床。突破发展大型数控车床、铣床、磨床，建设车铣复合中心、五轴联动加工中心。创新发展高精密、节能环保模压成型设备、锻压成型设备，大力发展大型铝锭连续铸造机。突破发展高功率、超大台面激光切割机床和适用于航空航天、汽车、医疗等领域的增材设备、超高速等离子雾化制粉装备。　　在机器人方面，《方案》提出：坚持智能化、高端化发展方向，深入实施“机器人+”应用行动，加快机器人关键零部件、整机、智能生产线创新突破，构建良好发展生态。突破发展工业视觉智能检测设备、控制系统，高精度、高质量机器人本体，物流搬运打包机器人，高精度高效焊接机器人、喷涂机器人，消防、巡检、防爆机器人和以工业机器人为核心的智能制造生产线。创新发展机器人减速器。　　在高端仪器仪表方面，《方案》提出：强化关键技术攻关，提升自主创新能力，丰富应用场景，加强本地配套，实现部分领域国产化替代。突破发展智能传感器、智能仪表。创新发展免疫、微生物、生化、分子、凝血等医疗检测设备，增强全面产品解决方案和整体服务提供能力。突破发展超广角血流成像设备、光学相干断层扫描影像设备、电生理标测仪器、三维心脏功能成像仪器和气相色谱仪、燃气安监系统、矿用多光谱AI(人工智能)视频监测系统。　　此外，《方案》从创新、标准、企业、人才、融合等方面提出五项重点任务，打造具有全国重要影响力的重大技术装备产业集群。　　《方案》提出，要通过建强研发创新平台，强化关键技术研发，推动创新成果转化，实现创新突破，支持行业龙头企业创建、参建国家级企业技术中心、工业设计中心、检测中心、博士后科研工作站、实验室等重点研发平台，引领带动省、市级研发创新平台发展。

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11月30日，工业和信息化部产业发展促进中心发布关于国家重点研发计划“制造基础技术与关键部件”重点专项2021年拟立项项目安排公示的通知。根据通知，“制造基础技术与关键部件”重点专项2021年度拟立项项目信息公示时间为2021年11月30日至2021年12月5日。对于公示内容有异议者，可于公示期内以传真、电子邮件等方式提交书面材料。个人提交的材料需署明真实姓名和联系方式，单位提交的材料需加盖所在单位公章。专项联系人和联系方式如下：国家重点研发计划“制造基础技术与关键部件”重点专项2021年度拟立项项目公示清单序号项目编号项目名称项目牵头承担单位实施周期12021YFB2011000滚动轴承基础物理参数检测技术西安交通大学3年22021YFB2011100滚动轴承装配基础与智能装配方法瓦房店轴承集团有限责任公司3年32021YFB2011200高功率密度轴向柱塞泵/马达摩擦副寿命预测与延寿设计北京理工大学3年42021YFB2011300高性能液压阀性能在线监测与智能控制南京理工大学3年52021YFB2011400齿轮传动系统多维信息感知及智能运维重庆大学3年62021YFB2011500基于二维材料的柔性应变传感器阵列西安交通大学3年72021YFB2011600高灵敏磁电阻传感器中国科学院空天信息创新研究院3年82021YFB2011700高灵敏MEMS三维电场传感器中国科学院空天信息创新研究院3年92021YFB2011800硅基厚金属膜制造工艺基础清华大学3年102021YFB2011900挖掘机分布式独立电液控制系统关键技术研究三一重机有限公司3年112021YFB2012000工业测控高精度硅基压力传感器关键技术重庆川仪自动化股份有限公司3年122021YFB2012100工业机器人减速器状态监测传感器关键技术中南大学3年132021YFB2012200开放式数控系统安全可信技术华中科技大学3年142021YFB2012300智能网联工业控制安全一体化增强技术研究与应用浙江中控技术股份有限公司3年152021YFB2012400典型流程工业信息安全防护关键技术杭州和利时自动化有限公司3年162021YFB2012500动力电池组控制安全传感器开发及示范应用华东光电集成器件研究所3年172021YFB2012600医疗影像装备关键传感器开发及示范应用北京邮电大学3年

3月18日，重庆市政府印发《重庆市战略性新兴产业发展“十四五”规划(2021—2025年)》(下称《规划》)，提出到2025年，全市战略性新兴产业规模将实现万亿级，战略性新兴产业主营收入超过10亿元的企业突破100家，规模以上工业战略性新兴产业企业达到1500家，新型研发机构数量突破300家。《规划》提出，重庆“十四五”战略性新兴产业发展将围绕“创新驱动、聚焦重点、集群发展、绿色低碳、开放协作”这5个要素进行。其中，重庆市将通过实施战略性新兴产业5类工程，包括集群梯次发展工程、优质企业培育工程、科技创新引领工程、应用示范推广工程和成渝协同发展工程，在发展战略性新兴支柱产业方面，重点建设集成电路、新型显示、新型智能终端、新能源汽车和智能汽车、生物医药、先进材料、高端装备制造、绿色环保、软件和信息技术服务、新兴服务业等10类产业；在面向未来的先导性产业方面，重点建设卫星互联网、氢能与储能、生物育种与生物制造、脑科学与类脑智能和量子信息等5类产业。其中，在高端装备制造方面，《规划》提出，顺应装备高端化、智能化、成套化发展趋势，聚焦汽车、3C(计算机、通讯和消费电子)、无人机等产业发展迫切需求，进一步提升关键基础件的精度和可靠性，提升传感器和智能仪器仪表产业发展能级，提升新能源装备竞争优势，推动智能制造装备迈向中高端水平，在若干细分领域打造西部领先、国家重要的产业集群。提升先进传感器和智能仪器仪表产业发展能级。面向重庆市智能终端、智能汽车、智能制造和智慧城市等领域应用需求，发展互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器、车身传感器/控制器、超声波传感器、流量传感器、惯性传感器、位移传感器、智能安防设备等传感设备。支持龙头企业整合市内外创新资源建设国家级产业创新平台，牵头开展核心技术攻关、产业孵化、产业招商等工作，提升产业发展能级。依托汽车、智能终端、装备制造等产业优势，加强产业链上下游合作，完善先进传感器及智能仪器仪表配套体系。推动智能制造装备迈向中高端水平。瞄准六轴机器人、双腕机器人、双旋机器人等工业机器人细分领域，提升产品的柔性化程度及低成本生产能力。依托机器人检测与评定中心，进一步完善机器人检验与认证体系，加快推动重庆市乃至西部地区机器人检测认证工作迈向制度化、规范化。拓展焊接、喷涂、柔性抛光等工业机器人应用领域。完善伺服电机、减速器、视觉系统、控制系统、视觉传感器、力矩传感器和碰撞传感器等关键零部件配套体系。发挥齿轮产品等制造优势，发展精密级高效磨齿机、滚齿机、数控加工中心和数控锻压机等中高档数控机床，引进培育高速钻攻中心等高端数控机床企业。紧抓增材制造产业高速发展契机，引进培育激光、电子束、离子束驱动的增材制造装备企业及超细合金粉末、高性能塑料粉末等企业，打造增材制造装备产业链。推动增材制造装备在工业机械、航空航天和汽车等领域的应用。在高端装备制造产业发展重点方面，《规划》提出，加快仪器仪表基地、呼吸机用流量与压力传感器、智能安防设备产业园等项目建设，扩大传感设备规模。此外，《规划》还部署了五项保障措施，包括加强组织领导、加强政策扶持、加强产业引培、加强人才供给和加强考核监测。

近日，江苏省减速机产品质量监督检验中心(泰兴)的检验人员深入企业帮助解难题，受到企业好评。 　　据介绍，某企业前不久研制一款新型减速机以用于油田开发。但检验人员在对该型号减速机进行整机性能试验时发现，其变速换挡杆几何尺寸设计不合理，引起减速机运行不平稳、噪声大等问题。在江苏省减速机产品质量监督检验中心(泰兴)的检验人员与企业技术人员的共同攻关下，一举解决了难题，为新品上市赢得了宝贵的时间。 　　近一年来，江苏省减速机产品质量监督检验中心(泰兴)不断加大设备投入力度，目前已具备200千瓦减速机整机检测能力，已为50多家企业产品开发、质量把关、开拓市场保驾护航。

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p span style=" font-family: 楷体,楷体_GB2312,SimKai " 　　5月2日，科技部发布《关于印发“十三五”先进制造技术领域科技创新专项规划的通知》。 /span /p p span style=" font-family: 楷体,楷体_GB2312,SimKai " 　　近年来我国制造业总体规模已居世界第一位，综合实力不断增强，成为名副其实的制造大国。不仅突破了一批核心技术，形成了一批支撑国民经济发展的重大装备产品，更涌现出一批世界级的大企业，企业正在逐步成为技术创新主体，初步形成企业、高校、院所联动的产业创新体系。 /span /p p span style=" font-family: 楷体,楷体_GB2312,SimKai " 　　与此同时，我国制造业自身仍存在自主创新能力不强、基础能力薄弱、产品质量不高、资源利用效率偏低、制造业与互联网技术等新兴信息技术的融合程度低等问题。针对我国制造业发展对科技创新的需求， span style=" font-family: 楷体,楷体_GB2312,SimKai color: rgb(255, 0, 0) " “十三五”期间，先进制造领域重点从“系统集成、智能装备、制造基础和先进制造科技创新示范工程”四个层面，围绕13个主要方向开展重点任务部署。 /span 其中，涉及国产仪器仪表行业发展的项目也获重点扶持。 /span /p p 　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 　(一)增材制造 /strong /span /p p 　　重点解决增材制造领域微观成形机理、工艺过程控制、缺陷特征分析等科学问题，突破一批重点成形工艺及装备产品，在航空航天、汽车能源、家电、生物医疗等领域开展应用，引领增材制造产业发展。形成创新设计、材料及制备、工艺及装备、核心零部件、计量、软件、标准等相对完善的技术创新与研发体系，结合重大需求开展应用示范，具备开展大规模产业化应用的技术基础。 /p p 　　 strong 1.增材制造控形控性的科学基础 /strong /p p 　　探索增材制造自由成形过程的成形几何精度、成形效率、材料组织结构与性能的形成规律与关键影响因素和控制方法，为提升增材制造工艺技术和装备设计水平提供坚实的科学支撑，并为形成重大原创性增材制造新技术提供科学指引。 /p p 　 strong 　2.基于增材制造的结构优化设计技术 /strong /p p 　　发展基于增材制造工艺特性，融合力学、物理与化学多种功能的结构优化设计技术，为结构整体化、轻量化、高性能化和满足声、光、电、磁、热等多功能化提供设计方法和设计软件，支撑我国高端装备的自主创新设计和跨越式技术发展。 /p p 　 strong 　3.增材制造专用材料制备技术 /strong /p p 　　基于增材制造的工艺特性和应用需求，开展增材制造专用金属和非金属材料的设计与制备技术研究，最大限度地发挥增材制造技术优势，大幅度拓展增材制造的产业化应用领域。 /p p 　　 strong 4.增材制造的核心装备设计与制造技术 /strong /p p 　　针对激光/电子束选区熔化、激光选区烧结、高能束金属沉积成形、光固化、激光沉积打印、微滴喷射3D打印、熔融沉积造型等已经展示重大产业化应用价值的增材制造技术，开展相关装备设计与制造技术的深入研究，占据增材制造产业价值链的高端。 /p p 　 strong 　5.评价体系与标准建设 /strong /p p 　　研究制定增材制造的材料标准、设计标准、工艺标准、装备标准、检测标准、数据标准和服务标准等7个方面的标准体系，为增材制造的广泛产业化应用奠定基础，并显著增强我国增材制造技术的国际竞争力。 /p p 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong (二)激光制造 /strong /span /p p 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 面向航空航天、高端装备、电子制造、新能源、新材料、医疗仪器等战略新兴产业的迫切需求，实现高端产业激光制造装备的自主开发， /span 形成激光制造的完整产业体系，促进我国激光制造技术与产业升级，大幅提升我国高端激光制造技术与装备的国际竞争力。 /p p 　　 strong 1.激光与材料的相互作用机理 /strong /p p 　　面向航空航天、新能源、电子制造、医疗等领域的国家重大需求，探索激光与材料相互作用的复杂物化过程，研究超快激光制造的新原理、新方法、新应用。开展大功率激光/短波长激光与材料相互作用机理、高精高效制造方法等方面的研究，掌握激光高品质表面制造、精细制造、极端微结构、高精高效制造等制造机制与实现方法。 /p p 　 strong 　2.激光器与核心功能部件 /strong /p p 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 研究激光器动力学，掌握激光晶体/光学晶体、半导体激光芯片等激光器关键功能部件的国产化。 /span 针对高端制造用激光器的迫切需求，开展工业化光纤/半导体大功率激光器制造技术、工业化超快(飞秒、皮秒)激光器制造技术、工业化短(紫外、深紫外)波长激光器制造技术等方面的研究，开展激光器标准建设，实现高性能激光器及核心关键部件的国产化与产业化。 /p p 　 strong 　3.复杂构件表面的激光精细制造技术与装备 /strong /p p 　　研究激光表面精细制造、激光清洗、激光抛光等核心技术，探索器件表面功能性结构的激光高质、高效制造机理与新技术，研究关键构件表面微结构成形机理与实现方法， span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 并掌握激光光束路径规划及高速扫描、激光制造装备在线监测与补偿、激光制造过程精密在线检测等装备关键技术，开发航空航天、微电子、生物医疗等领域典型复杂构件的激光精密加工技术与装备，提升国产激光制造技术与装备的竞争力。 /span /p p 　 strong 　4.大功率激光高效制造技术与装备 /strong /p p 　　研究特殊工况下的激光制造机理与失效行为，突破大型构件激光制造装备的设计制造技术瓶颈，攻克大型构件定位、质量在线检测等关键技术，研究激光切割、激光打孔、激光冲击强化、激光焊接以及激光复合制造等关键技术，开发面向飞机、船舶、高铁等大型构件制造中的高端激光制造技术、装备与标准。 /p p 　　 strong 5.先进激光精密微细制造技术与装备 /strong /p p 　　针对航空航天、微电子、新型微小航空器件、光子集成器件等领域，突破激光衍射极限的纳米尺度制造、复杂微纳操纵及激光纳米连接、激光光束整形与协同控制等关键技术，开发硬脆材料高效精密制造、异种材料的激光高性能连接制造、极端微纳结构精细制造等技术与装备，并设计和加工若干具有重大应用前景的新型功能器件。 /p p 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong (三)智能机器人 /strong /span /p p 　　推动机器人产业与人工智能等新一代信息技术深度融合，突破共性关键技术，形成具有国际竞争力的机器人产品，协同标准体系建设、技术验证平台与系统建设、以及典型示范应用，支撑我国机器人技术和产业向高端发展。 /p p 　 strong 　1.智能机器人基础前沿技术 /strong /p p 　　结合机器人与以人工智能为代表的新一代信息技术深度融合的国际发展趋势，开展机构/材料/驱动/传感/控制与仿生的创新技术、智能机器人感知与认知技术、智能机器人学习与智能增殖技术、人机自然交互与协作共融技术等重大基础前沿技术研究，搭建机器人技术验证平台系统，开展试验验证，取得原创性创新成果，为我国新一代智能机器人提供技术支撑。 /p p 　　 strong 2.智能机器人共性关键技术 /strong /p p 　　以攻克制约我国机器人技术与产业发展的共性关键技术为目标，开展高性能机器人核心零部件(RV减速器、谐波减速器、伺服电机与驱动器、机器人控制器)、专用传感器、软件体系及多任务操作系统、功能软件、计量测试/安全与可靠性、应用工艺及系统集成等共性关键技术研究，建立机器人安全性与可靠性技术体系，机器人性能达到国际同类产品水平，解决我国机器人产业空心化问题，提升国产机器人的国际竞争力。 /p p 　 strong 　3.新一代机器人技术与平台 /strong /p p 　　开展主/被动结合新型机构与驱动、模块化柔顺关节、关节变刚度弹性驱动、生物-机械界面与接口的人机相容性设计、人机安全共存、智能交互、协同作业等新一代机器人核心技术研究，研制以协作型多自由度轻型臂、协作型双臂机器人、移动操作臂等为代表的新一代互助协作型作业机器人和以上肢外骨骼、下肢外骨骼、全身外骨骼等为代表的新一代人体行为增强型机器人试验样机系统，为后续产品化奠定技术基础，实现新一代机器人技术研究与世界同步，抢占技术与产业制高点。 /p p 　　 strong 4.机器人关键产品/平台/系统研发 /strong /p p 　　研发新型作业机器人、医疗/康复机器人、面向老年人/残障人士的生活辅助机器人、特殊环境服役自主作业机器人、机器人云端在线服务平台、机器人智能作业技术及系统等高端机器人关键产品/平台/系统，丰富我国机器人产品种类，完善我国机器人产品谱系建设，提升我国机器人的整体性能与智能水平，创新服务领域和商业模式，支撑我国机器人技术与产业向高端发展，彻底转变低水平重复的局面。 /p p 　 strong 　5.系统集成与应用 /strong /p p 　　推进我国机器人面向制造业典型行业/重点领域、医疗/康复、助老助残/智慧家庭/社会服务、安全与救援/科学工程等行业/领域的系统集成与应用，实现我国机器人技术与产品在国家重点行业/领域高端应用和典型领域拓展应用，提高国产机器人国际竞争力，为国产机器人产业化奠定基础，加速推进我国智能机器人技术与产业的快速发展。 /p p 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong (四)极大规模集成电路制造装备及成套工艺 /strong /span /p p 　　针对移动通信、大数据、新能源、智能制造、物联网等重点领域大宗产品制造需求，重点围绕28-14纳米技术节点进行工艺、装备和关键材料的协同布局，形成28-14纳米装备、材料、工艺、封测等较完善的产业链，推动全产业链专项成果的规模化应用，促进产业生态的改善和技术升级，实现技术促进产业发展目标。 /p p 　　 strong 1.光刻机及核心部件 /strong /p p 　　研发干式光刻机产品并实现销售 研制28纳米浸没式光刻机产品，进入大生产线考核 开展配套光学系统、双工件台等核心部件产品研发，并集成到整机 构建关键技术与产品开发平台，提升光刻机自主创新能力 建设光刻机光学系统等关键部件生产基地，具备批量生产能力。 /p p 　　 strong 2.高端关键装备及零部件 /strong /p p 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 面向集成电路14-10纳米先进工艺，重点开展刻蚀、薄膜、化学机械处理、掺杂和检测等关键装备及其配套核心零部件产品研发，通过大生产线考核并进入销售。 /span /p p 　 strong 　3.成套工艺及知识产权(IP)库 /strong /p p 　　以移动通信应用为重点，开发14纳米及相关产品工艺 以大数据应用为重点，开发立体堆叠闪存(3D-NAND)存储器工艺，开展7-5纳米关键技术研究 面向新能源、智能制造、物联网等重点领域大宗产品制造需求，开发特色产品工艺平台 取得核心知识产权并实际应用。 /p p 　　 strong 4.关键材料 /strong /p p 　　面向45-28-14纳米集成电路工艺，重点研发300毫米硅片、深紫外光刻胶、抛光材料、超高纯电子气体、溅射靶材等关键材料产品，通过大生产线应用考核认证并实现规模化销售 研发相关超高纯原材料产品，构建材料应用工艺开发平台，支撑关键材料产业技术创新生态体系建设与发展。 /p p 　　 strong 5.封装测试 /strong /p p 　　面向移动互联和汽车电子等重大领域需求，围绕处理器、存储器、14-10纳米工艺节点晶圆等产品开发下一代封装集成与测试新技术以及相关的关键装备和材料产品 实现可集成数模混合电路、射频、微机电系统(MEMS)和光电等多功能异质材料芯片的三维系统集成技术的量产应用 建成有影响力的封装集成产业共性技术研发平台，取得较完善的知识产权体系。 /p p 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong (五)新型电子制造关键装备 /strong /span /p p 　　面向宽禁带半导体器件、光通讯器件、MEMS(微机电系统)器件、功率电子器件、新型显示、半导体照明、高效光伏等泛半导体产业领域的巨大市场需求，开展关键装备与工艺的研究， span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 重点解决电子器件关键材料装备、器件制造装备等高端装备缺乏关键技术、可靠性低、工艺开发不足等问题，推动新技术研发与关键装备研发的协同发展，构建高端电子制造装备自主创新体系。 /span /p p 　　 strong 1.宽禁带半导体/半导体照明等关键装备研究 /strong /p p 　　针对碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等为代表的宽禁带半导体技术对关键制造装备的需求，开展大尺寸(6吋)宽禁带半导体材料制备、器件制造、性能检测等关键装备与工艺研究。针对高亮度半导体照明(LED、OLED)大生产线对制造装备的需求，开展大产能材料制备、器件制造、性能检测等关键装备研发，掌握核心技术与工艺，满足大生产线要求。 /p p 　　 strong 2.光通讯器件关键装备及工艺研究 /strong /p p 　　针对光通讯器件制造对装备的需求，重点围绕硅基光电子芯片工艺装备、InP(铟磷)基等光电子芯片工艺装备、光纤器件工艺装备、光电子器件耦合封装等关键装备等开展研究，掌握核心技术，实现产品应用，提升国内光通讯器件制造能力及工艺水平。 /p p 　 strong 　3.MEMS器件/电力电子器件等关键装备与工艺研究 /strong /p p 　　针对MEMS器件、电力电子器件等领域对装备的特殊工艺需求，开展材料制备、芯片制造、特种封装、性能检测等关键装备与工艺的研发，掌握关键技术、开发特色工艺，提高国产装备的工艺适应性及可靠性。研究基于国产装备为主的成套工艺，完成对国产装备的工艺优化、可靠性验证及集成应用，打造自主产业链，提升产业竞争力。 /p p 　　 strong 4.高效光伏电池关键装备及工艺研究 /strong /p p 　　针对下一代高效光伏电池技术(PERC、HIT、黑硅电池等)对关键装备及工艺的需求，开展大产能、高转换效率光伏电池制造工艺装备、自动化制造装备、核心工艺等研究，降低电池片制造成本，转换效率达到国际领先水平，实现批量销售。 /p p 　　 strong 5.新材料、新器件关键电子装备与核心部件研究 /strong /p p 　　针对石墨烯、碳基电子器件、柔性显示、光互联等国际上不断出现的新材料、新器件、新工艺对半导体技术相关的装备需求，开展面向电子器件应用石墨烯材料制备装备、大面积转移装备、石墨烯电子器件制造装备、柔性显示有机膜材料制备装备、柔性显示有机器件制造及检测装备、碳基电子器件制造装备、光互联器件制备装备、高密度封装等方面的关键装备开发，满足研发或产业化需求，推动新技术研发与装备研发的协同发展。 /p p 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong (六)高档数控机床与基础制造装备 /strong /span /p p 　　坚持主机牵引、夯实基础、突破核心、工艺验证，聚焦航空航天和汽车两个重点服务领域，重点攻克高档数控系统和功能部件等瓶颈，完成150种以上智能、精密、高速、复合型高端制造业装备的研制和示范应用，大幅提升国家重点工程、国民经济重点领域关键制造装备国产化率，在强化高端数控装备单机智能化水平提升的基础上，逐步实现由单机示范应用向智能化制造成组成套整体解决方案的提升，扩大专项装备成果的应用成效。 /p p 　 strong 　1.航空航天领域高档数控装备 /strong /p p 　　聚焦航空航天典型结构件加工需求，以提高加工效率和质量为目标，突破关键工艺和编程等核心技术 开展高档五轴数控机床与关键成形装备等主机的应用验证与示范，推动高档数控系统和以摆角铣头为代表的关键功能部件实现批量化应用。 /p p 　 strong 　2.汽车制造领域高档数控装备 /strong /p p 　　重点研究数控机床的可靠性快速试验技术与制造保障技术、数控系统的可靠性第三方测试及可靠性增长技术，突破数控机床可靠性MTBF& gt 2000小时的技术瓶颈，通过示范应用与工艺验证，大幅提升国产数控机床的组线能力。加强成组成套工艺集成研究，为汽车关键零部件制造提供成套解决方案，实现国产高档数控机床在汽车发动机关键零部件高效柔性加工与批量化制造中的成组成套应用。 /p p 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong (七)智能装备与先进工艺 /strong /span /p p 　　重点解决高端装备产品质量较差、档次不高，缺乏核心工艺，智能化程度不足，可靠性及精度保持性难题，研制一批代表性智能加工装备、先进工艺装备和重大智能成套装备，支撑我国高端装备向高精尖和智能化互联方向发展，引领装备的智能化升级。 /p p 　 strong 　1.智能机床 /strong /p p 　　重点研究新一代智能机床的技术特征、总体结构、核心模块和关键技术，攻克智能主轴/智能伺服进给/智能终端等智能单元、基于模型的复杂曲面直接插补、机床通用通信接口协议规范、加工状态自感知/自学习/自适应/自优化、虚拟机床及虚拟加工、基于工业互联网和加工过程大数据的监控及远程服务、全生命周期可靠性评估与增长等核心关键技术，研制出具有国际一流技术水平的新一代智能数控系统和智能机床，并在重点领域开展应用示范。 /p p 　 strong 　2.新型材料成形及加工装备 /strong /p p 　　重点攻克石墨烯/类石墨烯薄膜大幅面制造过程晶态生长监测及控制、石墨烯/类石墨烯薄膜大面积转移在线应力监测与控制技术，研制出大幅面石墨烯/类石墨烯制造成套装备 重点突破复合材料制造工艺建模与仿真、耐高温陶瓷基复合材料低成本制造工艺及装备、复合材料组合结构(纤维复合材料、蜂窝材料和增材制造)制造新方法等关键技术，为新型材料成形和加工提供新工艺和新技术。 /p p 　　 strong 3.复杂大型构件高效加工技术及装备 /strong /p p 　　重点攻克大型异种材料结构件高效低残余应力焊接、大规格球管类构件整体成形技术，研制出大型轻量化结构低应力精确成形制造工艺与装备 重点攻克复合材料混杂构件低成本复合成形、复合材料构件低损伤加工工艺与损伤检测等关键技术，研制出复合材料/结构一体化设计与精确成形协同制造装备。 /p p 　 strong 　4.复合能场加工工艺及装备 /strong /p p 　　重点研究复合能场耦合机理、复合能场对材料的协同作用机制，攻克复合能场加工质量在线监测、多工艺要素协同控制等关键技术，形成激光-电弧-磁场复合加工、异种材料复合能场加工以及铝锂合金等新一代轻质合金多能场复合加工工艺，研制出多功能小型化复合能场加工装备、多自由度大型结构件激光复合能场加工装备、以及极端环境下(空天、海洋等)现场制造工艺及装备。 /p p 　　 strong 5.精密与超精密加工工艺及装备 /strong /p p 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 重点突破金属超硬材料、超低密度材料、高分子聚合物、高精度光学元件、微机械及医疗生物零件等精密超精密加工关键技术， /span 探索研究超精密加工与微成形的物化机理、微观力学行为、表面形貌演变规律、精度和性能映射等新原理，研发极端制造环境下高精度大尺寸加工测量一体化、微纳结构与功能表面的原位测量、超高精度平/曲面、微纳结构功能表面加工工艺装备、大功率超声波应用技术等，并在典型行业示范应用。 /p p 　　 strong 6.重大成套机械装备 /strong /p p 　　重点研究开发重大成套机械装备的数字化、网络化、智能化关键技术，研制智能化大型工程机械、数字化重型矿山成套设备、大型石化成套设备、智能化港口/海工作业机械和智能化农业机械等一批重大装备，实现系统集成，推进示范应用。 /p p 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong (八)制造基础技术与关键部件 /strong /span /p p 　　围绕制造基础技术与关键部件，开展基础技术与前沿技术研究，突破关键技术与共性技术，建立健全基础数据库、工业试验验证平台和安全保障技术，完善技术标准体系，为逐步解决国产装备“空心化”提供技术支撑，大幅度提高为重点领域和重大成套装备自主配套能力。 /p p 　　 strong 1.基础件 /strong /p p 　　围绕高速精密重载轴承开展轴承服役性能演变规律与失效机理等基础理论、材料对性能影响规律和失效机理等研究，掌握高速、精密、重载轴承设计理论、寿命理论及试验方法，动态性能试验技术与方法，掌握高铁轴箱轴承、风力发电机组主轴与齿轮箱轴承、机器人和机床精密轴承、特大型装备静压轴承等设计、试验和批量化制造核心技术，开展典型应用示范。 /p p 　　围绕高参数齿轮及传动装置开展高参数齿轮传动啮合失效机理、特殊条件下齿轮副基本工作理论、研究，研究高速重载齿轮传动、轻合金齿轮、高性能蜗杆传动及新型机构，基准级别齿轮渐开线样板设计与超精密制造和计量，突破高参数齿轮传动和精密减速器设计、制造和检测共性关键技术，形成标准及技术规范，实现高参数齿轮及传动装置在民用航空装备、工程机械、大型海洋装备、高速列车、海上风电、机器人等装备的示范应用。 /p p 　　围绕高端液压件与密封件开展新型高功率重量比和高能量密度液压件的设计方法研究，高参数液压阀、泵等新结构和新方法研究。研究密封可靠性设计、延寿、运行试验技术，开发高性能检测、可靠性评估和测试装备，建立性能评价体系与标准。开发高压力等级多路阀和液压泵、大规格柱塞泵与比例流量阀、高效率静液传动元件与系统、高参数密封件、液压动力总成系统等，实现在工程机械与农业机械、重型机械、航空航天、海洋工程装备等示范应用。 /p p 　　 strong 2.基础制造工艺 /strong /p p 　　研究高活性金属与铸型界面反应机制和成形方法、铸造全流程精确控制、铸造过程仿真与在线检测等关键技术，掌握钛合金、高温合金铸件精密铸造技术、铸锻件近净成形与精准成形工艺，开展各类材料成形过程动态仿真参数优化技术研发应用，实现典型产品应用示范。 /p p 　　研究零件可控清洁热处理工艺、真空等温淬火热处理工艺等关键技术，开发清洁热处理装备，完善热处理工艺数据库。开发高温耐蚀涂层技术、润滑耐磨抗氧化表面工艺材料、工艺及表面处理装备。 /p p 　　研究高速干切基本机理和新型干切机床结构，工艺参数优化及基础数据库 研究微量润滑作用机理和测试选用技术，低温微量润滑集成制造技术 环保清洁切削液配置技术。 /p p 　　 strong 3.工业性验证平台与基础数据库 /strong /p p 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 建立精密齿轮及传动装置、高压大流量液压元件、高参数密封件、高速重载轴承等关键基础件性能及可靠性试验平台，工业传感器、智能仪器仪表性能及可靠性测试平台， /span 对相关的基础技术、关键部件与产品进行试验验证，完善技术标准体系。 /p p 　　研究先进制造工艺方法、工艺基础数据库，研究并整合国内外制造工艺相关数据资源，建立健全制造基础技术数据库、基础制造工艺资源环境属性数据库等。研发基础数据采集工具和知识库管理系统和标准，开发面向基础工艺和典型产品全生命周期环境影响评价工具。 /p p 　　 strong 4.制造过程安全保障关键技术 /strong /p p 　　研究关键部件故障响应安全机制、功能安全定量计算数学模型和定性评价体系等功能安全设计与评估验证技术 研究物理安全、功能安全、网络安全一体化融合的方法理论、制造系统安全一体化管控等安全一体化融合技术 研究安全威胁和攻击机理分析与建模、实时攻击隔离与抑制等工业互联网安全技术 故障预测与健康管理(PHM)等测控产品安全可用关键技术研究 开展功能、网络安全工业化试验验证，典型工业协议安全性分析验证，工业互联网安全漏洞库等研究。 /p p 　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 　(九)工业传感器 /strong /span /p p 　　针对工业互联、智能制造的高端需求，顺应传感器微型化、集成化、智能化发展趋势，形成一批高端传感器和仪器仪表产品，支撑我国智能制造发展，解决微纳传感器硅基兼容制造、封装、可靠性、集成化等核心共性技术，引领未来发展。 /p p 　 strong 　1.工业互联网用微纳传感器 /strong /p p 　　研究无源无线多参数监测传感器，高能量密度振动能量收集器等前沿技术。研发传感器与电路协同设计技术及设计工具，传感器与电路单片集成工艺技术，硅基功能薄膜兼容制造等关键共性技术。开发单片集成传感器，阵列传感器，多功能传感器，低功耗传感器，无线集成传感器等产品。 /p p 　　 strong 2.离散制造业用微纳传感器 /strong /p p 　　研究柔性衬底传感器，芯片级原子效应传感器等前沿技术，研发数字全场激光超声检测技术，高精度二维三维光栅测试等关键共性技术。研发运动部件温度、应变、振动传感器，转速传感器，微型继电器，微型电场传感器，多维位移同步测量传感器，微型高精度姿态测量单元等产品。 /p p 　　 strong 3.流程工业用微纳传感器 /strong /p p 　　研究高精度谐振式压力传感器，微型声矢量传感器等前沿技术。研发传感器芯片与封装材料特性测试技术及其数据库，微传感器可靠性及其测试等关键共性技术。研发高温压力传感器、风速风向传感器、红外高温传感器、工业现场气体检测传感器等产品。 /p p 　 strong 　4.智能制造用仪器仪表 /strong /p p 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 研究智能仪器仪表可靠性建模、设计与仿真，参数标定与校准、非线性补偿方法等动态测试与性能评估，关键部件芯片化等前沿技术 研发复杂工业测量仪表在线标定，高端智能测量仪表设计、精确自动补偿、生产工艺、装配等，在线分析仪器小型化关键部件、微弱信号精密检测等共性关键技术 研发高精度压力/质量/流量/物位仪表，压力/质量流量仪表在线批量化标定装置，小型化在线分析仪、感知/控制/驱动一体化控制器等产品。 /span /p p 　　 strong 5.特种专用仪器仪表 /strong /p p 　　研究力热平衡结构设计、多传感器三维纳米定位等纳米三坐标测量，工件姿态和运动参数测量、空间坐标测量、大型零部件尺寸和形位误差测量、激光跟踪等大型装备制造智能化测量等前沿技术，研发工业现场级虚拟测量、工业设施现场故障诊断、特种执行机构和控制阀设计、制造和仿真等共性关键技术，研制激光跟踪测量仪器、现场级虚拟测量仪表、复杂机械运行故障检测等工业现场专用诊断仪器、特种执行机构和控制阀等。 /p p 　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 　(十)智能工厂 /strong /span /p p 　　适应工厂智能化的发展趋势，重点研发智能制造标准化共性关键技术，实现智能工厂共性关键技术研发、技术的工程化和产业化。提升我国工业自动化行业的整体创新水平和自主装备能力，满足国家科技创新、产业升级和转型的重大战略需求。 /p p 　　 strong 1.工业互联网技术与系统 /strong /p p 　　针对物理信息系统中信息与物理交叉融合造成的复杂性系统问题，建立工业互联网复杂系统模型，攻克以智能工厂为对象的全网互联技术，给出工业互联网复杂系统的实现能力、性能分析与评价方法。重点研究工业互联网一体化架构、工业互联网的泛在感知网络互联和实时控制技术、多源异构网络互联与语义化互操作技术、动态自组织软件定义的工业控制网络技术、工业互联网验证测试平台。攻克大规模、异构、高实时、高安全、可重构工业互联网共性关键技术，实现工业互联网系统安全可靠应用，建立工业互联网与智能工厂测试验证平台。 /p p 　　 strong 2.智能控制器与系统 /strong /p p 　　以新一代信息技术为基础，研制新型、高端、可信智能控制器，提升工厂制造过程和制造装备的自有处理能力和智能水平。重点研究智能装备CPS型控制器与关键技术、基于移动互联的智能产线控制管理器、高可信多重冗余控制系统与关键技术、新一代SCADA系统与关键技术、工业组态和工业监控等工业软件、精密系统装配过程数据采集与控制装置。攻克云端服务、高实时任务、高可信控制共性关键技术，实现实时仿真、全分布式控制、多种控制器无缝集成。 /p p 　　 strong 3.制造过程的系统设计、控制与优化 /strong /p p 　　针对智能工厂的工程化基础方法和实施手段，研究开发面向CPS的工程工具和实时在线优化控制工具以及先进的模型库知识库，提升智能工厂的工程应用目标。重点研究生产过程与设备的建模仿真与优化控制技术、先进制造智能服务体系与全流程智能优化技术、全过程的数据实时获取分析与信息整合技术、工业互联网语义化编程技术与组态工具、分子级表征建模工具与在线实时优化控制系统设计平台、模块化协同设计工具与实时控制系统设计平台。攻克分子级表征与建模、多层域多尺度建模、系统设计、基于知识和数据的仿真模拟与实时优化、在线服务与全流程优化技术，实现仿真设计与控制优化系统工具与平台。 /p p 　　 strong 4.CPS制造执行系统与运营管理 /strong /p p 　　针对智能工厂的生产要素、能效管理、智能决策和生产服务关键技术，研究基于“互联网+智能工厂”的运营管理平台，实现智能工厂平台化方法的建立和实施。重点研究基于云平台的CPS制造执行系统、制造过程能效仿真、监测与管控技术、生产要素的状态监测诊断与健康管理技术、企业级辅助决策智能化与可视化平台。攻克服务总线、动态配置、能效模型、生产要素模型、可视化呈现、智能辅助决策关键技术，实现智能工厂的运营管理。 /p p 　　 strong 5.智能工厂的可重构技术及原型平台 /strong /p p 　　针对智能工厂批量化定制需求，研究工控系统可重构技术，研制智能工厂原型平台，实现产线装备、制造过程和云平台服务资源可重构能力。重点研究装备控制器可重构技术、产线可重构技术、工业互联网与云平台可重构技术、智能工厂可重构原型平台。攻克装备控制系统可重构技术、产线装备可重构技术、工业互联网可重构技术、云平台服务资源可重构技术，实现集成可重构技术的智能工厂原型平台。 /p p 　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 　(十一)网络协同制造 /strong /span /p p 　　以推进互联网与制造业、服务与制造融合发展为主线，以重塑制造业技术体系、生产模式、产业形态和价值链以及促进制造业转型升级为目标，探索一批引领发展的制造与服务新模式，突破一批网络协同制造理论、关键技术与标准，研发一批“互联网+”协同制造工业软件，创建一批“互联网+”制造服务平台。 /p p 　　 strong 1.网络协同制造模式与理论 /strong /p p 　　围绕推进互联网与制造业、服务业与制造业融合发展以及打造智慧企业的创新需求，探索云制造等网络协同制造新模式 研究智慧空间与工业大数据、服务型制造与制造服务融合等前沿理论 研发与构建产品全生命周期制造服务融合、多模式智能供应链、服务价值链协同、多学科支撑的工业大数据精准分析、在线运维与预测运营等核心模型与关键技术。为重塑制造业技术体系、产业形态和价值链提供理论支撑。 /p p 　 strong 　2.“互联网+”协同制造工业软件 /strong /p p 　　围绕基于互联网的协同制造服务新模式，面向创新设计、企业经营与资源管理、产品全生命周期制造服务以及工业云、工业大数据、工业互联网等平台系统的构建，研发复杂产品全数字化优化和仿真、产品全生命周期/服务生命周期管理、资源管理与智能供应链协同、基于OT的智能服务、工业大数据分析等平台系统与软件，形成“互联网+”协同制造工业软件系统，支撑网络协同制造创新发展。 /p p 　　 strong 3.基于“互联网+”的创新设计 /strong /p p 　　探索支撑制造业要素资源共享互联及社会力量参与互动的研发设计新模式 攻克“互联网+”环境下设计资源共享、研发设计价值链协同以及众创空间构建新技术 研发支持云制造的设计资源共享与协同创新平台、典型行业众创服务平台以及制造业产品众包设计服务平台。推进制造业从“企业创新”到“众创众包”的发展转变。 /p p 　　 strong 4.资源管理与智能供应链 /strong /p p 　　攻克“互联网+”环境下基于工业云与工业大数据的企业经营管理及资源集成共享技术、智能供应链协同与精准服务技术 研发制造核心企业和第三方服务商主导的多模式制造企业经营管理与资源集成共享云平台、智能供应链管理集成平台与产业价值链协同云平台 构建企业制造资源协同空间。推动从“企业运行”向价值链“协同运营”转变。 /p p 　 strong 　5.产品全生命周期制造服务 /strong /p p 　　攻克制造服务价值链重构、产品服务生命周期管理、在线运维与预测运营等关键技术 研发产品服务生命周期集成管理平台、制造服务价值链协同云服务平台以及高端装备智能预测与精准服务云平台 打造制造与服务融合的服务价值链协同新体系。支撑制造业向“制造+服务”转型升级。 /p p 　　 strong 6.工业大数据驱动的网络协同制造平台 /strong /p p 　　攻克产品数据链、资源数据链、供应数据链、制造数据链、服务数据链及其无缝集成、工业大数据驱动的企业智能决策与预测预警等关键技术 研发基于工业大数据的企业业务管控与决策分析、企业智慧数据空间构建等技术系统 打造云制造服务平台、工业大数据驱动的网络协同制造平台等 构建企业智慧数据空间，开展平台典型应用。 /p p 　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 　(十二)绿色制造 /strong /span /p p 　　重点面向我国制造业发展中高能耗、高污染的问题，以提高资源能源效率和降低环境负荷为主线，以绿色产品、绿色工厂为目标，掌握生态设计理论与工具、绿色制造方法与工艺、试验验证平台、绿色标准与规范等基础共性技术，推广基础制造工艺绿色化、流程工业绿色化技术，提升通用设备产品能效、工业废弃物回收再制造与再资源化等生态效率水平。 /p p 　 strong 　1.基于绿色理念的减量化设计与创新设计 /strong /p p 　　通过创新研发，突破新材料应用及改性设计、节能降噪设计、个性化定制设计、可拆解与回收设计等生态设计关键技术。掌握全生命周期高效绿色循环再利用基础理论及关键技术，实现战略性资源高效绿色循环再利用。研究典型绿色产品新原理、新结构设计及应用关键技术，开发一批绿色制造前沿技术、核心技术与装备，开发推广绿色产品，引导绿色生产。 /p p 　　 strong 2.绿色加工工艺与装备 /strong /p p 　　重点研究基础工艺绿色化技术、流程工业绿色工艺技术、量大面广的典型通用设备产品节能、减排、降耗技术。实施重点行业系统改造的示范应用。开发高效清洁基础制造工艺及装备、无害化表面处理工艺技术、少无切削液清洁加工工艺与设备、钢铁短流程工艺、有色金属清洁冶炼工艺。开展制造工艺创新和集成应用，加快实现重点行业制造系统和装备的绿色升级。 /p p 　　 strong 3.制造系统能效优化关键技术 /strong /p p 　　围绕制造系统能效优化与提升和终端用能产品节能，突破产品能效及其集成优化匹配技术，制造系统机群综合能效模型与智能分析技术、机群综合能效的智能协同优化控制技术 掌握系统能效分析与获取、能效评价、监控与优化管理、设备系统能效提升、工艺系统多目标决策优化、工件比能效率提升等系列关键技术 在规模以上企业开展车间、工厂以及产业集群的能耗定额管理和高能效优化运行，推行制造系统能效评价和优化应用。 /p p 　　 strong 4.资源循环利用核心技术 /strong /p p 　　突破典型机械装备及零部件智能再制造和流程行业在役再制造关键技术，推动再制造成套技术与装备水平上台阶及产业模式创新，培育形成从旧件到再制造产品的循环产业链，提高再制造效率及其产业附加值。掌握大宗材料高效、精细化、高附加值资源化技术和装备，推进资源再生利用产业规范化、规模化发展，逐步扩大产业规模，提升资源化效率及其产业附加值，培育形成新的经济增长点。 /p p 　　 strong 5.行业/区域绿色工厂、绿色产品集成应用示范 /strong /p p 　　创新绿色制造产业新模式，系统研究绿色制造的基础理论、运行模式、建模仿真技术，绿色产品、绿色工厂标准体系、评价标准。在汽车、机床、钢铁、冶金等行业/区域的开展全产业链绿色制造技术、绿色工厂、绿色产品的集成应用示范。 /p p 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong (十三)先进制造科技创新示范工程 /strong /span /p p 　　围绕“智能化、服务化、绿色化”发展的大趋势，积极推进智能一代机械产品创新示范、制造业信息化创新示范和绿色制造集成应用创新示范等工作，培育示范行业、示范省市、示范企业，大力推动和引领信息技术与制造技术深度融合发展，支撑制造业向高端制造和价值链高端转型升级。 /p p 　　 strong 1.智能化装备/生产线集成技术开发与应用示范 /strong /p p 　　重点面向工程机械、纺织机械、轻工机械、流程工业机械等行业重点骨干企业，研究智能化装备/生产线关键技术及标准规范，研发智能化制造装备，构建智能化生产线，开展应用示范，提升装备/生产线整体使役性能。 /p p 　　 strong 2.智能工厂集成技术开发与应用示范 /strong /p p 　　面向重大装备制造、柔性化定制生产、流程生产行业重点骨干企业，研究智能工厂集成应用技术和相关标准规范，研发智能工厂模型，构建智能工厂运行管控平台及系统，开展应用示范，支撑企业敏捷化、柔性化、定制化、智能化和高效、绿色生产。 /p p 　　 strong 3.网络化制造服务关键技术研究与应用示范 /strong /p p 　　面向大型复杂装备、汽车、家电等行业，围绕产品全生命周期和服务价值链，研究服务型制造、云制造、互联制造、云服务等制造服务关键技术，构建网络化制造服务平台，开展应用示范，引领制造业向服务化和价值链高端转型。 /p p 　　 strong 4.智慧企业集成技术开发与应用示范 /strong /p p 　　面向生产行业龙头企业，研究基于互联网的协同制造新模式和智慧企业模型，构建工业大数据驱动的网络协同制造平台，提高智慧企业综合管理运营水平，开展应用示范，提升企业核心业务能力和参与全球竞争能力。 /p p 　　 strong 5.重点行业/典型区域先进制造综合应用示范 /strong /p p 　　面向重点行业和制造业相对密集的省市地方支柱及特色产业，组织实施“智能一代机械产品创新示范”、“制造业信息化创新示范”和“绿色制造集成应用创新示范”，开展智能化装备/生产线、智能工厂、网络化制造服务、智慧企业、绿色制造等综合应用示范，建设技术服务体系，培育示范企业，带动智能化、绿色化、服务化推广应用。 /p p 　　 strong 6.先进制造技术服务体系与支撑环境建设 /strong /p p 　　面向重点行业和典型区域，政府引导与市场机制相结合，建设技术服务平台、机构，完善人才培训、咨询服务、应用示范体系建设，形成先进制造技术服务体系与支撑环境，为制造业转型升级和创新发展营造良好的支撑环境。 /p p style=" line-height: 16px " 　　附件： img src=" /admincms/ueditor1/dialogs/attachment/fileTypeImages/icon_doc.gif" / a style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " href=" http://img1.17img.cn/17img/files/201705/ueattachment/7de53932-cb1e-4fbd-83cb-71d3e585643c.doc" span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 《“十三五”先进制造技术领域科技创新专项规划》.doc /span /a /p p br/ /p

中国机械工业科学技术奖，是由中国机械工业联合会和中国机械工程学会共同设立并经国家科学技术部批准，在国家科技奖励主管部门登记的面向全国机械行业的综合性科技奖项，也是机械工业申报国家科技进步奖的主要渠道。近日，2023年度“机械工业科学技术奖”拟授奖项目公布，共429项，其中技术发明奖35项（一等奖14项、二等奖16项、三等奖5项），科技进步奖394项（特等奖2项、一等奖27 项、二等奖 174 项、三等奖191项）。拟获技术发明奖一等奖的项目有（按项目编号排序）：1、航空航天能源装备关重件加工用刀具“形-性-用”一体化设计及管控技术2、复杂机械载荷与多场耦合材料力学性能测试技术及应用3、微细切削加工与测量共体技术、仪器及应用4、中型液氧甲烷运载火箭双低温涡轮泵关键技术及应用5、高端环面蜗杆蜗轮副主动设计与精密加工关键技术6、乘用车串并联混合动力变速系统关键技术及应用7、运载车体复杂薄壁结构高强韧智能电阻点焊工艺及装备系统8、核岛内燃料元件自主化关键制造技术及应用9、面向大型难加工材料构件装配的螺旋铣孔技术与装备10、高性能纤维复合材料构件结构仿生关键技术及应用11、超高强钢结构件数字化热成形技术与成套装备12、绿色柴油机高适应性智能控制关键技术13、脑损伤患者神经环路重塑的康复机器人装备与技术14、精密机械系统装配质量保障技术与工程应用拟获技术发明奖二等奖的项目有（按项目编号排序）：1、中小型航空发动机典型零件成套加工装备及关键技术2、开放式数控系统二次开发平台关键技术与产品及应用3、大容量城轨安全保障供电系统及工程应用4、光伏直流升压汇集接入系统关键技术与装备5、两相流动多参数同步测试关键技术及应用6、热轧高温粉尘协同控制关键技术与装备7、高冲击负载长寿命精密谐波减速器关键技术及应用8、新一代大承载高稳定静止轨道卫星平台结构技术9、7系Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金丝材开发与应用的关键技术及其装备10、高温合金高效切削陶瓷刀具的微波制造装备与技术11、高效爪极式发电机关键构件成形制造与磁性能无损检测技术12、复杂空间曲线等离子弧自动焊接关键技术与装备13、高强铝合金构件高效短流程精确成形技术与应用14、机器人结构抗震优化与自适应悬架技术及应用15、船用中高速甲醇/柴油双燃料发动机技术16、50WM重型燃气轮机热端部件高精密修复关键技术创新及应用拟获技术发明奖三等奖的项目有（按项目编号排序）：1、大型发电机定子绕组主绝缘关键技术研究及重大工程应用2、超稳高可靠磁悬浮支承系统关键技术及应用3、核电厂堆机协调控制及负荷跟踪性能提升关键技术研究4、汽车后雨刮传动组件智能装配及其关键齿轮零件精冲成形工艺与装备5、考虑复杂轮胎力学特性的车辆防侧翻关键技术研究与应用2023年度机械工业科学技术奖拟授奖项目全名单如下：【附：近期会议推荐】为推动我国无损检测技术发展和行业交流，促进新理论、新方法、新技术的推广与应用，仪器信息网将于2023年9月26-27日召开第二届无损检测技术进展与应用网络会议。本届会议开设射线检测技术、超声检测技术、无损检测新技术与新方法（上）、无损检测新技术与新方法（下）四大专场，邀请二十位专家老师围绕射线、超声、电磁、涡流、热成像、激光散斑等多种无损检测技术的理论研究、技术开发、仪器研制、相关应用等展开研讨。欢迎大家在线参会交流！扫描下方二维码，进入会议官网报名听会