一、平台概述

发展服务型制造是实施“中国制造2025”的重要组成部分，也是推动制造业转型升级和发展方式转变的重要途径。福建省智能装备服务型制造公共服务平台由福建省经信委、省教育厅、省财政厅于2017年批准，依托福建工程学院机械工程学院和信息科学与工程学院建设。平台主要协助制造业企业开展以下技术和研发服务：从单一产品向整体解决方案提升；进行创新设计和个性化定制设计；开展智能装备远程故障诊断和管控一体化等信息技术服务；为产品转型和生产模式升级进行管理咨询服务；为社会培养服务型制造人才。

该平台现任负责人为彭晋民教授，专家委员会主任为福建省闽江学者特聘教授，北京理工大学博士生导师高学山教授担任。研发平台现有固定人员22位，其中高级职称13位，团队成员曾获得省部级科学技术一等奖等奖励8人次，“数控机床研发团队”获福建省五四青年奖章（集体）。

研发平台下设3个研究室，分别是由彭晋民教授任组长的数控装备及其集成技术研究室、聂明星副教授任组长的智能装备远程服务技术研究室、李济泽副教授任组长的机器人技术应用研究室。研发平台拥有先进数控机床及系统实验平台、动态测试及分析、机器人感知技术研发环境等先进的仪器设备和良好的研究环境，承担了包括国家“863”课题、国家科技支撑计划、省科技重大专项等在内的多项国家级、省部级重大科研项目，并积极与行业企业的科技合作，充分利用研发平台的人才、技术优势，与数控机床、运用智能制造的制造业企业等单位建立长期合作关系，完成一大批的科技攻关项目，研究经费2千多万元，科研能力与应用成果处于省内先进水平，总体运行状况良好。

二、主任简介

彭晋民，男，1974年生，博士，教授，福建工程学院10大菠菜信誉担保网教师。获福建省科技进步一等奖1项（第1完成人），教育部科技进步一等奖2项（参与），福建省教学成果一等奖、二等奖各1项，福建省高校新世纪优秀人才；任福建省“十二五”制造业信息化专家组副秘书长、泉州市“数控一代”机械产品示范工程专家组成员、福建省智能装备服务型制造公共服务平台负责人、福建省自动化学会监事长。

当前主要研究方向是数控机床现代设计方法、智能装备设计及其集成应用技术等。完成“面向海西产业集群的服务制造支持系统开发与应用示范-数控机床创新设计公共服务平台”、“福建省数控一代机械产品创新应用示范工程”等2项国家科技支撑计划子项目以及“数控机床及相关功能部件研发”等3项福建省科技重大专项专题项目，并完成福建省产学合作项目等纵向课题近20项。

在为福建省地方产业服务中与嘉泰数控、正兴车轮集团等多家企业合作完成了“门型五轴联动加工中心”、“具有机内机器人的智能钻铣中心”以及“铝合金车轮自动加工生产线”等多项具有自主知识产权的先进智能装备。已授权专利20余项，在《机械工程学报》等国内外期刊发表论文40余篇，SCI、EI索引20余篇。

三、主要研究方向及内容

针对福建省装备制造业发展需求，围绕“中国制造2025”的实施，研发平台主要开展如下关键技术研究及应用。

1.数控机床创新设计技术

研发平台拟突破的技术方向主要分为两点：一是提出一整套机床典型结合面特性理论模型和参数辨识方法，揭示各因素对结合面刚度、阻尼、热阻的影响规律，建立机床典型结合面特性理论模型和仿真模型，拟全面系统地获取不同条件下典型机床结合面的静动热态特性参数，为提高机床整机性能分析的精度提供必要的结合面静动热态特性参数；二是构建数控机床结合面静动热态特性资源库（数据库、案例库），涵盖数控机床需要的各类典型结合面的静刚度、动刚度、阻尼以及热阻参数，为结合面建模提供了应用实例，填补了这一领域的空白；制定整机静动特性分析规范，研发整机静动特性测试系统和分析工具，为机床数字化设计与性能分析提供规范和工具。

2.智能装备远程故障诊断技术

研发平台拟突破的主要技术方向分为两点：一是开发一套智能装备故障诊断系统，可自动判定装备传动部件、液压系统、润滑系统、电气控制及数控系统的故障，并能在远程监控智能装备运行状态并及时报警，进一步需做到根据主轴或液压系统振动、温升状态预判其故障的发生；二是开发智能装备故障采集终端，采集终端有采集模块和通信模块，可自动采集开关量信号、模拟量信号、PLC内部状态、振动信号和温升情况，然后转化成计算机可以存储的数据。采集完成后，通过终端转换电路将信号转换为数据，根据不同数据精度要求转换为不同数量的bit数据。同时构建压缩处理算法对相邻同值数据和未配置采集I/O，进行有效压缩处理，缩小数据量，有效进行远程传输。

3. 机器人感知技术及控制

研究机器人感知技术及控制是研发平台拟突破的重要方向。首先是开发一套高精度的工业机器人智能力控制系统，可用于高精密装配以及磨抛系统等。在实时海量的力传感器的数据里提取有用的信息，实现对外界机器人交互力的精确辨识，并同时根据力信息对工业机器人进行高精度的控制。其次，开发一套基于机器学习的视觉系统，实现机器人能够在无序、复杂环境中对物体进行定位和识别，并同时根据识别定位结果自主规划路径，完成对物体的操作。最后，开发一个多传感器融合系统，充分利用机器人如力觉、视觉、雷达等多个传感器资源，并利用这些传感器的冗余和互补的特性来获得机器人外部环境动态变化的、比较完整的信息，并对外部环境变化做出实时的响应，实现机器人工作在动态、不确定与非结构化的环境中的自主运行。

四、已取得的主要研究成果

（1）数控机床创新设计技术。

要实现数控机床的高速高精加工并应用于柔性制造系统上，避免高速颤振，必须突破整机动态性能、高速控制技术和快速故障诊断这2项技术瓶颈。

研发平台发明“导轨结合面测试平台”。通过模拟不同的工况，获得系统的频响传递函数矩阵，识别出导轨可移动结合面动态特性，并建立相关数据库。突破了可移动结合面刚度和阻尼难以获取的技术瓶颈，解决了机床高速加工中由于颤振造成加工精度低的问题，可用于开发高刚度数控机床。

研发平台发明“面向高速高精加工的NURBS曲线插补器”。该插补器可应用至数控系统，实现速度平滑插补和对曲率平缓区参数矢量的快速离散，避免高速加工时的误差累积，直接通过解方程获得各阶段持续时间，突破算法实现实时性的瓶颈，补偿速度突变对机床冲击并减小速度波动。

该方向已取得发明专利5件，软件著作权4件，实用新型专利5件，均具有自主知识产权。

（2）智能装备远程监控与故障诊断系统

采集、传输和诊断数控机床各类信号是其故障诊断的关键。目前，机床应用的故障诊断系统大多是相对孤立的，而各类故障表征的信号各不相同，集成在数控系统内的诊断软件不可能对如此多的故障信号进行处理。而从建设集中的诊断平台来看，各类信号与故障的对应关系是整个服务平台最突出的技术难点。

研发平台开发出采集终端。其运用自行发明的“装备远程故障采集通信方法”和“远程设备故障信息采集系统数据压缩传输方法”并嵌入数控系统，可以采集智能装备的开关量信号、模拟量信号及PLC内部状态，压缩后由局域网或3G/4G模块传输中心服务器。研发平台还发明“诊断系统软件”。中心服务器根据收集的故障信息进行整理，建立相应的故障特征数据库，结合故障树分析与规则推理方法，确定故障发生。该方向已授权发明专利4件、软件著作权2项。

以上述两项研究成果为主体，彭晋民教授牵头的“数控机床创新设计技术及应用推广”获2017年度福建省科技进步一等奖。

（3）智能磨抛机器人系统

在机械加工中，磨抛加工是五金件装饰表面加工的关键工序，其工艺水平、加工质量直接决定着产品档次，其磨抛加工生产率和规模制约着相关企业的效率与规模。在我国，中小型零件的复杂表面磨抛仍以手工作业为主，一个车间几十、几百人密集作业，粉尘弥漫，加工的产品普遍存在着磨抛质量不稳定、产品一致性差、形状精度不高等问题。

研发平台突破经济型加工机器人、应用系统集成的关键技术，完成6自由度经济型磨抛加工机器人本体研发，并将其应用于集成的机器人磨抛自动化加工单元与生产线。以加工机器人在水暖卫浴产业应用为切入点，开发出我国水暖卫浴等行业所急需的中小件复杂曲面磨抛机器人及其集成的自动化加工单元与生产线，提高水暖卫浴等产业的产品质量和附加值，极大改善磨抛加工环境，扩大产业的规模，促进产业结构调整和升级，同时改变工业机器人自动化磨抛设备主要依赖进口的局面。该方向已授权发明专利3件、软件著作权2项。

五、与企业合作研发的主要项目

（1）联合北京理工大学组建机器人技术研究所

福建工程学院与北京理工大学从2013年开始共建北京理工大学-福建工程学院机器人技术研究所，通过引进国内一流大学的研发成果和人才，共同承担了“863”科技计划和福建省科技重大专项，自主开发出6自由度工业机器人、两轮移动机器人、面向水暖卫浴的智能机器人磨抛生产线等智能装备并推广应用，取得了一批具有自主知识产权的成果。

（2）联合嘉泰数控承担多项重大项目

研发平台与嘉泰数控（佳泰数控）联合承担了福建省科技重大专项、数控一代国家科技支撑计划、福建省产学合作项目、福建省区域科技项目和泉州市科技重点项目等一批科技项目，共同开发出“五轴联动动柱式龙门加工中心”、“门型五轴立式加工中心”、“智能钻铣加工中心”、“配置机内机器人的高速钻铣中心”等一批高端数控机床，年产值达6亿元。

（3）联合正兴车轮承担省级重大专项

研发平台与正兴车轮集体有限公司共同承担福建省科技重大专项，开发出铝合金车轮自动化生产线，实现机器人和数控机床集成制造，解决了智能制造加工岛的关键技术，并实现全无人化生产模式，该生产线铝合金车轮年产值达2亿元。该项目加工岛集成由福建工程学院完成。

（4）联合长江工业承担863项目及省级重大专项

研发平台与长江工业、中宇卫浴共同承担“智能机器人磨抛生产线”863计划和福建省科技重大专项，共同开发面向水暖卫浴的机器人磨抛生产线，自行开发了6自由度关节机器人并应用于生产线中。

研发平台目前已经与北京理工大学、嘉泰数控等单位联合组建智能装备及机器人技术工程研究中心，各方指派了技术人员，明确了研发方向和分工，确保平台成果能及时应用于企业并实施转化。

联系人：陈世辉老师，13609590005，chensh@fjut.edu.cn