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以智能工艺破局 以创新软件赋能 —— 智能制造学院机器人光学元件智能加工研发团队纪实
发布时间:
2024-01-28
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在国家制造业智能化升级、高端装备自主化战略深入推进的背景下,高精度光学元件作为光电仪器、航空航天、国防科技等领域的核心部件,其加工质量与效率直接影响着国家重大工程与高端装备的性能水平。然而,传统光学元件加工长期依赖人工经验,面临面形精度低、一致性差、效率低下等瓶颈,而先进的计算机控制光学表面成形技术(CCOS)及其核心工艺软件,则成为我国高端光学制造自主化的关键攻关方向。智能制造学院机器人光学元件智能加工研发团队紧扣国家重大需求,融合高校科研创新优势与产业实际问题,以工艺软件自主研发为突破点,协同攻坚、跨界创新,致力于打造国产化、智能化光学加工解决方案,为我国高端光学制造转型升级注入强劲动能。

精准锚定:直面行业痛点,明确研发路径

传统高精度光学元件加工主要依赖古典抛光方式,产品质量高度取决于技术人员的经验与手感,存在面形精度不可控、良品率低、生产效率低下等问题。随着现代工艺技术的发展,计算机控制的小工具抛光技术(CCOS)成为行业主流,其通过“精确定位、精准去除”的数字化方式,能够高效加工高精度平面、球面乃至非球面与自由曲面。然而,该技术的核心——智能工艺算法与控制系统软件,长期被国外垄断,成为制约我国相关产业发展的“软肋”。

针对这一核心瓶颈,团队立足机械工程、控制科学、软件工程、光学工艺等多学科交叉优势,深入分析加工机理,明确了以“机器人+智能软件”为核心的研发路径:一是自主研发光学元件智能加工工艺软件,实现从面形数据输入、工艺规划、轨迹生成到数控代码输出的全流程国产化;二是开发集成力控、视觉与温度监测的智能化加工单元,提升工艺一致性与适应性;三是构建工艺数据库与专家系统,通过数据驱动不断优化加工参数,形成可复制、可推广的智能加工解决方案

精英集结:跨学科深度融合,构建高水平团队

团队由学术领军人物、中青年骨干及企业工程师共同构成,形成了学缘结构合理、产学研深度融合的攻坚力量。

团队负责人樊学良教授,是四川省学术技术带头人后备人选,三级教授,深耕机电一体化领域数十载。他毕业于长春理工大学机械制造工艺及设备专业,后于南京理工大学获机电控制硕士学位,拥有在兵工企业长达十余年的技术研发与管理经验,主持或参与研发各类非标机电项目500余项,涵盖机器人、自动化生产线、专用装备等多个领域。将丰富的工程经验融入教学与科研,研究方向聚焦机械设计与制造、机电一体化装备设计。樊教授不仅是四川省专利奖评审专家,更在医疗设备、光电检测等领域有成功的技术转化案例,其深厚的产业背景与学术洞察力为团队指明了务实创新的研发方向

团队坚持“产学研用”紧密结合,积极对接产业实际需求。近期,团队与四川欧瑞特光电科技有限公司达成重要合作,共同研发“机器人光学元件智能加工工艺软件开发”项目,合同经费达61.6万元。该项目旨在攻克CCOS核心工艺软件国产化难题。

根据技术协议,团队研发的软件将具备以下核心功能:一是能够根据去除函数模型生成机器人加工轨迹(光栅/同心圆路径);二是具备面形数据输入、编辑与仿真分析能力,可预测加工时间、去除量并显示仿真面形;三是能自动生成适用于不同曲面类型(平面、球面、非球面、自由曲面)的加工代码,并集成工具参数、工艺参数(转速、压力、进动角等)的灵活设置。该软件的开发成功,将打破国外软件垄断,实现高精度光学元件加工工艺的自主可控与智能化升级。

此外,团队在高端实验装备研发方面也展现出强大实力。团队设计并成功交付的“高精度冲击实验台”,集成了高温(±600)、高速(冲击速度±2m/s)、高频率(1Hz)、高精度(微米级位移监测)与多物理场(力、热、运动)实时监测等复杂功能,要求框架刚性强、具备惰性气体氛围与安全联锁。该设备的成功研制,彰显了团队在复杂机电系统集成、精密测控与特殊环境模拟方面的综合技术能力,为相关材料与零部件在极端工况下的性能研究提供了尖端平台。



5高精度冲击实验台

未来可期:深化智能融合,赋能高端制造

面向未来,机器人光学元件智能加工研发团队将继续以“软件定义工艺、智能赋能制造”为核心理念,深化跨学科研究。团队规划在以下方向持续发力:一是深化工艺软件的人工智能算法集成,实现加工参数的自主优化与自适应补偿;二是拓展软件平台功能,构建覆盖更多光学材料与复杂面形的工艺数据库;三是推动“软件+机器人+精密主轴+在位检测”一体化智能加工单元的开发与示范应用。

团队将继续深化与行业龙头企业的合作,加速软件成果的产业化应用与迭代升级,致力于成为国内光学智能加工领域技术创新的重要策源地。智能制造学院也将持续支持此类面向国家重大需求、解决产业实际问题的科研团队,优化资源配置,搭建更广阔的产学研合作平台,推动科技创新与人才培养同频共振,为国家高端装备制造业的自主化与智能化发展贡献坚实力量。

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