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研究所简介

科研团队

总体定位及方向

科研成果

一、 光机电一体化技术与应用研究所(1,2面)


光机电一体化技术与应用研究所介绍


       光机电一体化技术与应用研究所依托华中科技大学及数字制造装备与技术国家重点实验室等国家级科研平台,聚集了一批智能装备及智能制造技术的领域专家,建立了包括院士、教授、高级工程师、博士在内的高素质科研队伍,具有雄厚的关键器件研发、智能装备研制、行业解决方案设计的科研实力。

       研究所致力于智能制造装备、智能制造技术以及产品智能化方面的研发与应用推广,并成功研制了具有国际先进水平的高速工业视觉系统、光学几何检测传感器等关键智能部件,以及SMT仓储机器人、探伤机器人、LCR、AOI、等功能机器人与智能装备,开发了智慧供应链、质量管控、刀具管控等数字化车间核心业务系统,相关技术已成功应用于三一重工、美的、富士康、华硕、中电科技、玉柴机器、江淮汽车、西高开等行业龙头企业的数字化车间/智能工厂,取得了良好经济与社会效益。

承担项目

 

  项目名称

      主管部门或合作企业

  柔性电子跨尺度喷印制造中动力学行为与多场调控

      国家自然科学基金委员会

  工程机械产品加工数字化车间

      发改委、财政部、工信部

  高超音速流场实时精确测量系统的研制与应用

      国家自然科学基金委员会

  功能化大面积纳米结构的模板调制成形基础研究

      国家自然科学基金委员会

  柔性电子制造技术与应用

      国家自然科学基金委员会

  复杂叶片机器人砂带磨抛在线测量与余量优化

      国家自然科学基金委员会

  柔性电子卷到卷制造中异质结构可控转移与层合机理

      国家自然科学基金委员会

  高超音速流场粒子图像测速示踪机理研究与应用

      国家自然科学基金委员会

  复杂型面加工的能量定域耦合机制与表面完整性调控方法

      科技部

 

 

 

 

合作单位

 

 

二、 工业视觉软件包(一面)

 

 

产品特点


      MV-V1.0是自主开发的一套专业工业机器视觉软件包,是一套带有扩展优化函数的专业机器视觉编程库,其函数用于图像采集,图像处理(点对点、统计、滤波、形态学处理、几何变换、FFT和分割),图像匹配,blob分析、边缘提取和分析、测量,字符识别与校准,图形图像显示等,拥有应用广泛的机器视觉集成开发环境,为用户提供了具有多功能、模块化、高可靠性、易于实现的机器视觉解决方案,可应用于电子元件和设备制造、汽车零件制造、制药等行业。

               l 功能齐全,覆盖工业中常用的处理算法

               l 高速高精的匹配定位算法

               l 方便的C,C++函数接口

               l 简单的操作演示界面

               l 丰富的实用案例

 

核心技术


      提出了快速灰度匹配、高可靠性几何匹配算法理论,发明了基于FPGA硬件加速的快速图像处理框架,实现了高性能低成本嵌入式智能视觉系统解决方案;视觉匹配技术利用图像边缘的方向和大小,可实现对缩放、噪声、光照变化、局部遮挡、旋转平移等情况的匹配,保障了产品的处理速度、精度和稳定性等核心技术指标达到国际先进水平。

 

技术参数

 

图像定位特点

满足自动化设备在复杂环境下的快速精确定位,针对图像光照不均、运动模糊、残缺遮挡、大角度旋转、噪声干扰等现象有较好的适应性

图像定位速度

<20 ms (目标图像大小512*512像素,模板大小200*200像素;

CPU2.66GHz,4GB内存)

图像定位精度

1/43 像素 (灰度匹配);1/45 像素 (特征匹配)

 

应用领域

 

机械制造

食品包装

汽车行业

机器人

医疗领域

电子制造

 

 

企业价值

 

提供图像采集、传输、处理一体化智能相机解决方案

满足工业应用高精度、快速图像识别与处理要求

机器视觉系统可以大大提高生产效率和生产的自动化程度

采用非接触测量,对于观测者与被观测者都不会产生任何损伤,从而提高系统的可靠性

 

            

 

 

三、 基于光学的复杂曲面检测传感器(一面)


Hust ScanⅠ型三维型面测量仪

HUST SCAN II型三维光学测量传感器

 

 

产品特点及技术参数


      Hust Scan Ⅰ型三维型面测量仪由光栅投射装置、成像模块、采集控制模块、塑料防尘外壳等组成,基于移相原理和双目视觉立体匹配技术,实现复杂曲面轮廓的面阵测量。具有非接触式、测量精度高、测量速度快、测量范围大、适合现场检测等特点,可广泛应用于航空叶片、汽轮机叶片、发动机气道等复杂曲面零件的快速测量,具有良好的应用前景。

中文名称

双目结构光三维型面测量仪

英文名称 

Binocular Structured-light scanner

测量精度

0.05mm

测量范围

300×200×300mm

仪器尺寸

1000×450×600mm 

帧率

7.5fps

 焦距

16

分辨率

2448×2048

数据接口

1394b

镜头型号

LM16JCM

 投影

 明基DLP  W1000

相机型号

FL2G-50S5M-C

 

      HUST SCAN II型是一种三维光学测量传感器,应用三角测量原理,将条形激光投射到物体上,反射光通过透镜汇聚到CCD,以此计算出物体三维轮廓。HUST SCAN II可广泛应用于航空、核电、汽车、电子等行业典型零件的精密测量。

Z轴分辨率

0.020mm

X轴分辨率

0.030mm

Z轴测量范围

250mm(近)-350mm(远)

X轴测量范围

120mm(近)-160mm(远)

参考距离

300mm

扫描速率

30HZ

尺寸

50(W)*102(H)X170(L)

USB接口

USB2.0 HI-SPEED标准

工作温度

10oC-55oC

激光类别

658nm(可见光) 2M

电源

+12VDC+4V

功率

<50mW

 

核心技术


      根据企业复杂曲面测量及在线检测的需求,集成光栅投射、成像、采集控制等模块,采用基于移相原理和双目视觉立体匹配技术,实现了对复杂曲面轮廓的面阵测量,所开发的三维型面测量仪具有非接触式、测量精度高、测量速度快、测量范围大、适合现场检测等特点,可广泛应用于螺旋桨、叶片、发动机气道等复杂曲面零件的快速测量;同时,自主开发了线激光测量传感器以及以复杂曲面在线检测为目标的点云处理软件系统,具备点云匹配、精简、去噪、特征参数提取、三维可视化色谱图等功能,已在航空、汽车、石油等领域典型零件质量检测中成功应用。

 

应用领域


航空航天

汽车

铁路

电子

医疗

 

企业价值


复杂曲面加工;在线检测;创新设计

 

    

 

 

四、 工业级RFID电子标签及读写器(一面)



        

 

 

产品特点


      RFID读写器及电子标签是一种工业级终端应用读写器和载码体,结构紧凑,可用于物料管控、柔性装配线、刀具模具电极的智能化管控。拥有Ip67高防护等级,确保读写器即使在最恶劣的工业环境下也可以使用。设备具有组网能力,每个读写器可以独立编号识别,提高生产效率、降低人工采集数据的误差,并能够实时存储生产过程信息,满足产品可追溯性要求。

 

 

核心技术


抗金属抗干扰,工业级设计技术,中间件数据融合技术,全系列工业应用高可靠RFID读写器和标签

 

技术参数


工业级RFID载码体

工业级RFID读写器

工作频率

13.56MHZ

工作频率

13.56MHZ

支持协议

ISO15693

支持协议

ISO15693

存储容量

160Byte/2000Byte

功能

读/写RFID数据

写入次数

无限

电源电压

24VDC

工作温度

-25ºC~85 ºC

工作温度

-10ºC~70 ºC

存储温度

-40ºC~90 ºC

存储温度

-20ºC~85 ºC

安装方式

嵌入

读/写端口

TNC接头(单口)

外壳材料

PBT

通讯端口

RS232接口

 

 

连接方式

航空接头

 

 

防护等级

IP67

 

 

应用领域


零件识别

物料管理

生产过程控制

物流配送

刀具/模具/电极

  

  

  

 

       

 

 

企业价值


      物料跟踪管控;生产过程监控;柔性生产线;实现对刀具/工件/模具的自动辨识,并自动调用刀补参数/检测参数/电极参数,以及对应的加工/检测/放电程序,实现从工件装夹到完成所有加工工序的智能化。

 

 

五、 SMT智能仓储分拣机器人(一面)


 

           

                    

 

 

产品特点


      智能化、无人化地实现电子物料从仓库到生产线(TABLE站位)的存、拣、配、核、发等一系列流转动作,并通过与MES、IPM集成,根据工单指令,智能实现物料准时、准确地到达生产线站位。

 

核心技术


      面向多码识别的筛码算法;面向不同基材物料盘的高速高精柔性内涨式夹持机械手;双机器人协同配耦运动控制;网络环境下的机器人运动控制;并联系统与ERP/MES集成;可插拔式模块化电子物料仓储本体结构设计。

      集成了工业视觉算法、智能相机、运动伺服控制、机械手等关键智能部件,突破了精密操控、业务配耦等关键技术,集存/拣/校/配/发功能于一体,集成推拉结合的先进物流JIT管理思想。

 

技术参数

 

料种对象

盘料,袋装料,tray盘

物料基材

塑料,纸质

料种规格

7’(4mm,8mm,12mm,16mm);13’(12mm,16mm,24,mm,36mm,54mm)

容量

1500~4500pcs

一次批量存入

50~100pcs

效率

取: 11.5s/pcs;存:13.5s/pcs

 

 

应用领域


SMT,SMD等电子制造物料管控,刀具/工装/模具管控

 

企业价值


      已成功应用于富士康、华硕苹果6s生产线等企业,单台省人8~10人;节省生产及库房占地50%以上;物流环节质量问题90%以上;备货周期由3天降为1.3天,减少电子物料库存50%;减少管理成本及用工风险;提高企业6S管理水平。

 

 

 

 

六、 LCR量测一体化装备(一面)

 

        

 

产品特点


      能够检测载带中电阻、电容、电感的数值及极性,以及LED颜色,同时可将不合格的元器件丢弃,合格的元器件不间隔排列在原始载带上。适应各种常用规格SMD的测试,可根据要求调整测试参数和抽检功能,同时具有视觉定位、字符识别、静电消除等功能。

 

核心技术


      工业视觉及核心算法,高速高精运动平台,电性能检测参数数据处理技术等,包括运动模块、夹具模块、揭膜模块、封合模块等。

 

技术参数


      平均检测效率:2000UPH

      检测参数:电阻、电容、电感

 

应用领域


      电子制造企业电子元器件检测与计数

 

应用企业

 


 

七、 机器人及智能装备(一面)

 


 

八、 面向智能制造的工业过程解决方案(一面)


智能制造——电极/模具智能化管控

 

      解决方案:对每个电极治具上安装RFID电子芯片,对电极的设计延伸到制造、测量和使用的全过程中实现数据和制造无缝交互,实现全流程的自动化,无人化。

 

 

      方案价值:打通模具从设计到制造的信息流和制造流,提高CNC加工效率, 减少仓库人员,减少测量人员,提高EDM稼动率20%以上;

 

      应用企业:劲胜精密,誉名星

 

智能制造——刀具智能管理解决方案


      解决方案:在刀柄上安装RFID标签,实现对刀具的自动辨识,并自动调用刀补参数,以及对应的加工程序,实现从工件装夹到完成所有加工工序的智能化,并实现对刀具的全生命周期跟踪与管控。

 

 

 

      方案价值:对刀仪刀补参数写入组套刀具,对刀数据不会丢失;刀库自动选到,避免刀位错误;刀补参数自动载入数控系统,避免手工输入错误;对刀具寿命进行跟踪管理,增加刀具的利用效率。

 

      应用企业:三一重工,玉柴机器,西高开,武重等

 

智能制造——柔性装配线/混流装配线


      解决方案:在复杂零件和托盘上安装RFID标签,有效识别身份在加工设备和线体上安装工业读写器,实现产品和设备的智能通讯,为MES等信息系统有效提供数据采集和处理。

 

 

      方案价值:实现工艺指导可视化、柔性化,提升多品种批量化生产过程的生产效率,减少人员,提高数据采集效率,实现制造过程可追溯性。

 

      应用企业:北方微电子,朗波尔,三一重工

 

 

 

九、 数字化车间/智能工厂规划

 

      数字化车间/智能工厂整体规划,包括业务逻辑规划、功能应用规划、系统集成规划,实现整个车间/工厂的智能化应用部署与系统总集成,以及数字化车间/智能工厂的实施方法论。

 

业务逻辑模型

 


 

 

业务功能模型

 


 

功能架构模型

 


 

 

 

 

 

 

主要研究方向与内容

 

l 智能制造关键基础部件研发


      针对工厂定位、识别、检测、测量方面需求,研发工业视觉算法、智能相机、高速视觉系统等视觉传感器及其系统,线激光检测、三维型面测量等基于光学的几何量检测传感器,实现工厂现场数据采集与通信的智能I/O控制器,以及复杂工厂环境下的RFID集成传感器。

 

l 功能机器人与智能装备研发


      针对智能制造环境下装备智能化需求,研发探伤与检测机器人,物料(SMT电子物料、电极、刀辅具等)仓储与分拣机器人,AOI检测设备、LCR检测设备、物料直供上线装备,以及制造装备的M2M智能化改造,包括CNC、EDM、CMM等装备的智能化改造。

 

l 工厂核心业务管控系统开发


      针对智能工厂现场管控、物料管控、质量管控、设备管控等业务需求,开发物料执行系统(LES)、智慧供应链、基于RFID的刀辅具管控、生产过程监控及可视化管理、基于大数据的企业集中控制中心等核心业务系统,并实现与ERP/MES、底层装备的应用集成。

 

l 数字化车间/智能工厂应用


      数字化车间/智能工厂整体规划,包括业务逻辑规划、功能应用规划、系统集成规划,实现整个车间/工厂的智能化应用部署与系统总集成,以及数字化车间/智能工厂的实施方法论。

典型案例

面向工程机械产品的智能制造车间

面向航空航天装备制造的数字化车间

面向汽车三大工艺的智能制造车间

面向电子制造行业的智能化车间

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