先进制造技术
先进制造技术
• 参考文献
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参考书籍
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7
Periodical Publications (3)
• IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement • IEEE Transactions on Robotics • IEEE Transactions on Signal Processing • International Journal of Advanced Manufacturing
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Periodical Publications (7)
• Proceedings of the Institution of Mechanical Engineering PART J - Journal of Engineering Tribology
先进制造技术
第一次作业1.先进制造技术的构成有哪些？答：(1) 主技术群：①设计技术群；②制造工艺技术群；(2) 支撑技术群：①信息技术；②标准和框架；③机床和工具技术；④传感器和控制技术；(3) 制造基础技术：①质量管理②用户/供应商交互作用③工作人员培训和教育④监督和评测⑤技术获取合理用2.狭义的制造和广义的制造的概念是什么?答：狭义的制造，是指生产车间内与物流有关的加工和装配过程；广义的制造，则包含市场分析、产品设计、工艺设计、生产准备、加工装配、质量保证、生产过程管理、市场营销、售前售后服务，以及报废后的回收处理等整个产品生命周期内一系列相互联系的生产活动。
3.制造系统的结构、功能和过程是什么？答：结构：是制造过程所涉及的硬件、软件、人员所组成的具有特定功能的有机整体。
功能：输入制造系统的资源通过制造过程输出产品过程：制造生产的运行过程，包括市场分析、产品设计、工艺规划、制造装配、检验出厂、产品销售、售后服务、报废、回收、再利用等。
4.现代设计技术内涵是什么？答：现代设计技术是以满足应市产品的质量、性能、时间、成本、价格综合效益最优为目的，以计算机辅助设计技术为主体，以知识为依托，以多种科学方法及技术为手段，研究、改进、创造产品活动过程所用到的技术群体的总称。
5.现代设计技术的体系结构是什么？答：(1) 基础技术：是指传统的设计理论与方法。
(2) 主体技术：计算机科学与设计技术结合产生技术(3) 支撑技术：指现代设计方法学、可信性设计技术、试验设计技术。
(4) 应用技术：是针对实用目的解决各类具体产品设计领域的技术6. CAE技术的基本概念是什么？答：CAE仿真技术是以数学理论、相似原理、计算方法、评估理论为基本理论，以计算机技术、信息技术、图形图像技术、系统工程技术以及与仿真应用领域有关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效能设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行动态试验研究的一门多学科综合性交叉技术。
十大先进制造技术大盘点
一、增材制造AdditivManufacturing专业人士和爱好者都可用上，普遍称为3D打印的增材制造已经成为新一轮工业革命的旗帜。
明显不同于以往。
但增材制造不过是未来几年有望给很多东西的制造方式带来重大变革的一系列新兴技术之一。
甚至增材制造也非仅限于3D打印。
由于速度很高，一项刚刚崭露头角的工艺名叫“冷喷涂”就是通过喷嘴喷射金属颗粒。
这些颗粒会相互结合、组成形状。
通过精确控制喷嘴，机器操作员就可以像利用3D打印机打印一样制造出齿轮之类的三维金属物体。
物体就像是通过喷绘画出来的一样，哪怕是用钛之类的不常见金属，也都是可以完成的二、传感、测量和过程控制AdvancSensMeasurandProcessControl那些捕捉并记录数据的东西才如此重要，几乎所有先进制造技术都有一个共通的东西：都由处理巨量数据的电脑驱动。
正因如此。
如监测湿度的传感器、确定位置的GPS跟踪器、测量材料厚度的卡尺等。
这些设备不仅越来越多地用于智能手机的智能化，还使得智能、灵活、可靠、高效的制造技术成为可能。
传感器不仅有助于引导日益灵敏的机器，一座现代化的工厂里面。
还提供管理整个工厂的运营所需要的信息。
产品从诞生到送达都可以跟踪，某些情况下还可以跟踪到送达之后。
这个过程中，一旦有问题出现，比如在喷漆室的湿度不适宜喷涂的时候，传感器就会侦测出来，向机器操作者发送警报信号，甚至是向工厂管理者的手机发送警报信号。
三、材料设计、合成与加工AdvancMateriDesignSynthesiandProcessing新材料将使新式机器的制造成为可能。
随着将材料细分到原子或分子层级、几乎不需要经过漫长的实验室步骤就可以进行操纵的进展出现，新机器将需要新材料。
涂层、复合材料和其他材料的开发正在加快。
能源部等美国政府机构去年发起成立了材料基因组计划(MateriGenomIniti其目标是将确定新材料、把新材料推向市场所需要的时间缩短一半。
先进制造技术概论
先进制造技术
一. 基本概念
制造业的作用
• • • • • • • • 提供人们衣、食、住、行物质消费 决定全社会的长远效益和经济的持续增长 国际商品贸易的保证（美国78%，日本96%，我国81%-1995年） 农业基础地位的物质保障，服务业发展的重要条件 信息产业发展的物质基础； 农业劳动力转移和就业的重要途径 为科技和教育发展提供经费支持和实验装备 实现军事现代化和国家安全的保障
பைடு நூலகம்
三. 先进制造技术产生背景
(1) 社会经济发展背景
消费需求：主题化、个性化和多样化，产品寿命周期缩短 全球性产业结构调整：制造商之间既有激烈竞争，又有基于实力 的合作。 快速响应市场：满足已有和潜在顾客需求，主动适应市场，引导
市场，是赢得竞争，获取最大利润的关键
先进制造技术
三. 先进制造技术产生背景
21
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36
37 38 39
文教体育用品制造业
石油加工、炼焦及核燃料加工业 化学原料及化学制品制造业 医药制造业
通信设备、计算机及其它电子设备制造业
仪器仪表及文化、办公用机械制造业 工艺品及其它制造业 废弃资源和废旧材料回收加工业
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41 42
先进制造技术
一. 基本概念
一个国家经济发展的支柱 制造业 地位 国民经济收入的重要来源 工业经济年代经济增长的“发动机” 一个国家经济强大、经济腾飞的重要基础
货、支持用户到产品报废等）各个环节智能化，实现生产过程（包
括组织、管理、计划、调度、控制等）各个环节的智能化，并实现 人与制造系统的融合及人的智能的充分发挥。
先进制造技术
四. 先进制造的关键技术
先进制造技术
先进生产模式之智能制造一、先进制造技术的提出背景先进制造技术（Advanced Manufacturing Technology, AMT）首先是由美国于22世纪80年代末提出的。
以前，美国政府只对基础研究，卫生健康、国防技术等给予经费支持，而对产业技术不予支持，主张产业技术通过市场竞争，有企业自主发展。
其结果导致了美国在经济上竞争力下降，贸易逆差剧增，日本家电、汽车大量涌入并占领了美国市场。
20世纪80年代，美国政府开始认识到问题的严重性，于1988年开始投资进行大规模“21世纪制造企业战略”研究。
其后不久提出了先进制造技术发展目标，制定并实施了先进制造技术计划和制造技术中心计划。
1992年克林顿政府上台后，又提出先进制造技术为国家关键技术，在1994年财政年度预算中拨款14亿美元支持先进制造技术。
“先进制造技术”这个名词一经提出，立即获得欧洲各国、日本及亚洲新兴工业化国家的响应。
例如：日本与1995年1月正式启动为期19年，总投资40亿美元的智能制造系统。
先进制造技术是为了适应时代要求提高竞争能力，对制造技术不断优化及推陈出新而形成的。
它是一个相对的、动态的概念。
二，先进制造技术的内涵和特点先进制造技术是在传统制造技术的基础上不断地吸收机械、电子、信息、材料、能源、以及现代管理技术的成果，将其综合应用于产品设计、加工装配、检验测试、经营管理、售后服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。
先进制造技术的核心是优质、高效、低耗、清洁生产的基础制造技术，其目的是满足用户个体化、多样化的市场需求，提高制造业的综合经济效益，赢得激烈的市场竞争。
为此，先进制造技术比传统的制造技术更加重视技术与管理的结合，重视制造过程组织和管理体制的简化及合理化。
与传统的制造技术比较，先进制造技术具有以下的特征。
(1)系统性由于计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术和先进管理的技术的引入，并与传统技术的结合，使先进制造技术成为一个能驾驭生产过程中的物质流、信息流和能量流的系统工程；而传统制造技术一般只能驾驭成产过程中的物质流和能量流。
先进制造技术介绍课件
先进制造技术的 分类
智能制造技术
人工智能：利用机器学习、 工业物联网：通过传感器、
深度学习等技术实现自动 网络等设备实现生产设备
化、智能化生产
的互联互通和数据共享
增材制造：利用3D打印 技术实现快速、高效的
生产
工业机器人：通过机器 人实现自动化、智能化
的生产过程
云计算：利用云计算技 术实现生产数据的存储、
工业互联网：利用 物联网、云计算等 技术，实现生产设 备和系统的互联互 通和信息共享
增材制造：利用 3D打印技术，实 现产品的快速制造 和个性化定制
绿色与可持续发展
节能环保：减少能源消耗，降 低环境污染
绿色制造：采用环保材料，降 低生产过程中的污染
循环经济：提高资源利用率， 减少废弃物产生
可持续发展：实现经济、社会、 环境协调发展，提高生活质量
智能物流系 统：实现物 料自动配送， 提高物流效 率
智能检测系 统：提高产 品质量，降 低不良率
智能决策系 统：实现生 产计划、库 存管理等方 面的智能化 决策，提高 企业竞争力
01
02
03
04
绿色制造在环保产业的应用
绿色制造技术在环保产业 中的应用，可以有效降低 生产过程中的能耗和污染 排放。
绿色制造技术在环保产业 中的应用，可以促进环保 产业的可持续发展，提高 环保产业的竞争力。
航空航天：飞 机、火箭、卫 星等制造
05
生物医学：医 疗器械、生物 制药等制造
02
汽车工业：汽 车、卡车、摩 托车等制造
06
能源工业：太 阳能、风能、 核能等制造
03
电子工业：计 算机、手机、 家电等制造
07
建筑工业：建 筑材料、建筑 设备等制造
先进制造技术
先进制造技术随着科技的不断进步和全球经济的发展，先进制造技术在工业领域中扮演着越来越重要的角色。
先进制造技术旨在提高制造业的效率、质量和创新能力，从而推动经济增长并满足消费者的需求。
本文将探讨先进制造技术的定义、应用领域以及对经济和社会发展的重要性。
一、先进制造技术的定义先进制造技术是指一系列高度自动化、数字化和智能化的技术和方法，用于优化和改进产品生产制造过程。
这些技术包括计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）、机器人技术、互联网物联网（IoT）以及人工智能等。
通过将科技融入到制造过程中，先进制造技术能够提高产品质量、减少生产成本，并缩短生产周期。
二、先进制造技术的应用领域1. 3D打印技术3D打印技术是一种以数字模型为基础，通过逐层添加材料来制造三维实物的先进制造技术。
它已经广泛应用于汽车、航空航天、医疗器械等行业。
3D打印技术不仅能够减少生产成本和材料浪费，还能够实现定制化生产，满足个性化需求。
2. 自动化生产线自动化生产线利用机器人技术和自动化控制系统，实现产品的自动化制造。
它不仅能够提高生产线的效率和安全性，还能够提高产品的一致性和质量稳定性。
自动化生产线被广泛应用于汽车制造、电子制造等行业。
3. 大数据分析大数据分析通过收集和分析大量的生产数据，提供了对生产过程进行优化和改进的基础。
通过大数据分析，企业可以更好地了解市场需求、生产效率和产品质量，并基于这些数据做出决策，提高整体运营效率。
4. 智能工厂智能工厂利用物联网、人工智能和自动化技术，实现整个生产过程的数字化和智能化。
通过智能工厂，生产过程可以实现实时监控、快速反应和灵活调整，提高生产效率和产品质量，并降低生产成本。
三、先进制造技术对经济和社会发展的重要性1. 提高产能和效率先进制造技术能够优化生产过程，提高产能和效率。
通过自动化和智能化的生产线，企业可以实现生产过程的高度自动化和优化配置，从而提高产品的产能和制造效率，降低劳动力成本和生产周期。
第五章先进制造技术
• 柔性制造系统
加工系统 物流系统 调度与控制 故障诊断
• 自动检测与信号识别技术
信号识别 数据获取 数据处理 特征提取与识别
• 过程设备工况监测与控制
过程监视系统 在线反馈质量控制
4．先进制造生产模式和管理
先进制造生产模式
• 计算机集成制造系统 CIMS
• 敏捷制造系统AMS • 智能制造系统IMS • 精良生产LP • 并行工程CE
• 3）恩格斯指出：“直立和劳动创造了人类，而劳动是 从制造工具开始的。动物所做到的最多是收集,而人则 从事生产。”
制
造
业•
发•
展
的•
历 程
• •
1）用机器代替手工，从作坊形成工厂 19世纪机器在英国诞生，先后传人法国、德国和美国。
2）从单件生产方式发展成大量生产方式 泰勒：以劳动分工和计件工资制为基础的科学管理。 福特：零件互换技术，1913年建立了具有划时代意
一. 概 述
1.先进制造技术的定义
先进制造技术是集机械、电子、信息、材料和 管理技术为一体的新型学科。先进制造技术的概念自20世 纪80年代被提出来后至今没有一个很明确的定义，近来普 遍公认的含义是：先进制造技术是在传统制造技术基础上， 以人为主体，以计算机为重要工具，不断吸收机械、光学、 电子、信息(计算机和通信、控制理论、人工智能等)、材 料、环保、生物以及现代系统管理等最新科技成果，涵盖 产品生产的整个生命周期的各个环节的先进工程技术的总 称，它面向包括机械制造、电子产品制造、材料制造、石 油、化工、冶金以及民用消费品制造等在内的“大制造 业”。
2.快速原型制造技术
快速成形制造技术(Rapid Prototyping Manufacturing，RPM ）是20世纪80年代后期 起源于美国，并很快发展起来的一种先进制造 技术，是近20年来制造技术领域的一项重大突 破。是利用光、热、电等物理手段(其中激光是 经常应用的)实现材料的转移与堆积。
先进制造技术导论
1.1 制造技术的基本概念与发展概况
1.1.6 现代制造及其技术的发展
二战结束之后，进入20世纪下半叶以来，各个国家、 各个地区由于发展经济和增强国防的需要，也由于剧 烈的市场竞争的刺激，纷纷将传统的制造技术与新发 展起来的科技成就相结合，发展了现代制造技术。这 些新兴的科技成就主要包括：
——微电子技术、信息技术与计算机技术； ——自动化与自动控制技术； ——人工智能技术； ——现代设计理论与技术； ——材料加工、成形的新技术； ——现代管理科学与技术。
1.1 制造技术的基本概念与发展概况
1996年我国制造业的分类和构成
类别
金属制品 一般机械 运输机械 电器设备 电子设备 仪器仪表 食品工业
纺织 其他制造
构成比例
3.395% 8.625% 6.424% 5.125% 4.588% 0.998% 15.335% 7.193% 1.681%
类别
服装 家具 文教用品 油加工 化工 建材 黑色金属 有色金属
1.1 制造技术的基本概念与发展概况
1.1.1 制造与制造业 （1）制造
狭义：指生产车间内与物流有关的加工和装配过程。
广义：包括市场分析、产品设计、工艺设计、生
产准备、加工装配、质量保证、生产过程 管理、市场营销、售前售后服务，以及报 废后的回收处理等整个产品生命周期内一 系列相互联系的生产活动。
1.3 21世纪制造业面临的挑战
1.3.2 我国机械制造业的发展与差距
（1）我国机械制造业的发展
从2002年起，我国机械工业经历了连续三年的超 高速增长期，每年工业总产值增长幅度都达到了 25%以上，经过“十五”期间的高速发展，我国已成 为机械产品生产大国。2001年至2004年机械工业 总产值年均增长16.1%,产业规模已达世界机械工 业的5%以上，位居世界第五位。
【先进制造技术】第 1 章 先进制造技术概述
( 2 ）制造技术的界限分明及其专业的相互独立。 ( 3 ）制造技术一般仅指加工制造的工艺方法，即制造全过程中某一 环节的技术方法。 ( 4 ）制造技术一般只能控制生产过程中的物质流和能量流（原材料 到产品的物质流动过程，能量的投人、转换和消耗过程）。 ( 5 ）制造技术与制造生产管理的分离。
2 ．从单件生产方式发展成大量生产方式
推动这种根本变革的是两位美国人：泰勒和福特。泰勒首先提出 了以劳动分工和计件工资制为基础的科学管理。成为制造工程科学的 奠基人。福特首先推行所有零件都按照一定的公差要求来加工（零件 互换技术） , 1913 年建立了具有划时代意义的汽车装配生产线，实 现了以刚性自动化为特征的大量生产方式，它对社会结构、劳动分工、 教育制度和经济发展，都产生了重大的作用。 20 世纪 50 年代发展 到了顶峰，产生了工业技术的革命和创新，传统制造业及其大工业体 系也随之建立和逐渐成熟，近代传统制造工业技术体系的形成，其特 点是以机械一电力技术为核心的各类技术相互联结和依存的制造工业 技术体系。
3 ．柔性化、集成化、智能化和网络化的现代制造技术 20 世纪 80 年代以来所产生的现代制造技术沿着四个方向发展：
传统制造技术的革新、拓展；精密工程；非传统加工方法；制造系统 的柔性化、集成化、智能化和网络化。由于传统制造是以机械一电力 技术为核心的各类技术相互联结和依存的制造工业技术体系，其支撑 技术的发展，决定了传统制造业的生产和技术有如下特点：
( 4 ）在制造技术和工艺方法上，现代制造在发展中，其特征表现为： 重视必不可少的辅助工序，如加工前后处理；重视工艺装备，使制造 技术成为集工艺方法、工艺装备和工艺材料为一体的成套技术；重视 物流、检验、包装及储藏，使制造技术成为覆盖加工全过程的综合技 术，不断发展优质高效低耗的工艺及加工方法，以取代落后工艺；不 断吸收微电子、计算机和自动化等高新技术成果，形成 CAD 、 CAM 、 CAPP 、 CAT 、 CAE 、 NC 、 CNC 、 MIS 、 FMS 、 CIMS 、 I 解、 IMS 等一系列现代制造技术，并实现上述技术的局部或系统集成，形 成从单机到自动生产线发展 主要经历了三个发展阶段。 1. 用机器代替手工，从作坊形成； 2. 从单件生产方式发展成大量生产方式； 3. 柔性化、集成化、智能化和网络化的现代制造技术；
先进制造技术名词解释及简答带答案
名词解释： 广义制造:包括市场分析、产品设计、工艺设计、生产准备、加工装配、质量保证、生产过程管理、市场营销、售前售后服务，以及报废后的回收处理等整个产品生命周期内一序列相互联系的生产活动。
狭义制造:是指生产车间内与物流有关的加工和装配过程. 先进制造技术(AMT ）：是指在传统制造技术基础上不断吸收机械、电子、信息、材料、能源以及现代管理技术的成果，将其综合应用于产品设计、加工装配、检验测试、经营管理、售后服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。
制造系统：是指由制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员组成的一个具有特定功能的有机整体。
工业机器人：工业机器人是一种可重复编程的多自由度的自动控制操作机,是涉及机械学、控制技术、传感技术、人工智能、计算机科学等多学科技术为一体的现代制造业的基础设备; 柔性制造技术：是集数控技术、计算机技术、机器人技术以及现代管理技术为一体的现代制造技术。
柔性制造系统(FMS ）：由若干台数控加工设备、物料运储系统和计算机控制的信息系统组成的,通过改变软件程序适应多品种、中小批量生产的自动化制造系统。
绿色产品（GP ）：绿色产品是指在产品全生命周期内，能节约资源和能源,对生态环境无危害或少危害，且对生产者及使用者具有良好保护性的产品。
高速加工技术：是指采用超硬材料的刀具和磨具，能可靠地实现高速运动的自动化制造设备，极大地提高材料的切除率，并保证加工精度和加工质量的现代制造加工技术. 制造业:是指将制造资源，包括物料、设备、工具、资金、技术、信息和人力等，通过制造过程转化为可供人们使用和消费的产品的行业。
计算机集成制造(CIM ）:借助于以计算机为核心的信息技术，将企业中各种与制造有关的技术系统集成起来,使企业内的各类功能得到整体优化。
计算机集成制造系统(CIMS ）：CIMS 是在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上，通过计算机及其软件,将制造工厂全部生产活动所需的各种分散的自动化系统有机地集成，是适合多品种、中小批量生产的系统. 广义制造自动化：产品设计、企业管理、加工过程、质量控制等产品制造全过程及各个环节综合集成自动化。
先进制造技术有哪些
先进制造技术有哪些先进制造技术是指应用新材料、新工艺和新装备等先进技术手段，改进传统制造过程，提高产品质量和生产效率的方法和技术。
随着科技的发展和创新的推动，先进制造技术不断涌现并得到应用，为制造业的提升和发展起到了重要作用。
本文将介绍其中几种主要的先进制造技术。
1. 3D打印技术3D打印技术，又称为增材制造技术，是一种通过逐层堆积材料构造物体三维模型的制造技术。
它通过计算机辅助设计(CAD)软件将物体切片成多层的二维图形，然后通过3D打印机逐层打印并堆叠材料，最终形成一个完整的物体。
3D打印技术具有成本低、生产周期短、个性化定制等优点，被广泛应用于医疗、航空航天、汽车制造等领域。
2. 精密加工技术精密加工技术是一种通过精密的工艺控制和高精度的设备加工制造产品的技术。
它包括精密切削加工、精密成型加工、精密模具加工等多种加工方法。
精密加工技术可以实现对产品尺寸、表面粗糙度和形状等要求的高度控制，提高产品的加工精度和质量。
目前，精密加工技术被广泛应用于光学、半导体、电子等工业领域。
3. 智能制造技术智能制造技术是指通过集成先进传感器、机器人、自动化控制系统和信息技术等手段，实现生产无人化、智能化和自动化的制造技术。
智能制造技术可以提高生产效率和产品质量，实现生产过程的可追溯性和灵活性。
例如，工厂中的机器人可以自动完成危险、重复和繁琐的任务，提高生产效率和工作环境安全性。
4. 柔性制造技术柔性制造技术是一种通过灵活调整生产工艺和生产线布局，快速响应市场需求和客户定制的制造技术。
柔性制造技术可以根据市场需求的变化，快速调整生产线的工艺流程和设备配置，实现快速转换和批量定制生产。
柔性制造技术可以有效提高生产效率和降低生产成本。
5. 网络化制造技术网络化制造技术是一种通过网络和信息技术实现制造生产过程中各个环节的信息共享、协同和优化的技术。
它可以实现企业内部各个生产环节的信息流通和协同；同时，还可以通过供应链和价值链的整合，实现企业之间的信息共享和合作。
先进制造技术有哪些
先进制造技术有哪些先进制造技术是指应用先进的科学技术手段，推动制造业实现高效、智能、绿色、可持续发展的技术。
具体来说，先进制造技术包括了一系列先进的制造方法、工艺和设备。
下面将从不同的角度探讨一些常见的先进制造技术。
一、先进工艺1. 激光加工技术：激光加工技术是利用激光器产生的高能激光束对工件进行加工的一种方法。
它具有非接触加工、高精度、高效率等特点，在3D打印、金属切割、焊接等领域得到了广泛应用。
2. 精密铸造技术：精密铸造是一种通过模具将熔融金属注入到模具中，然后冷却凝固得到所需形状的方法。
它能够生产出高精度、复杂形状的零件，被广泛应用于航天、汽车等领域。
3. 精密加工技术：精密加工技术是指能够处理毫米级以下精度的加工方法。
包括五轴联动加工、电火花加工、刻蚀加工等技术，用于加工精密部件。
二、先进设备1. 数控机床：数控机床是一种能够通过程序控制实现自动加工的机床。
它具有高精度、高效率和灵活性强等特点，被广泛应用于各类零部件的加工。
2. 机器人技术：机器人是指能够模拟和替代人类完成某些工作的自动化装置。
它具有高度的柔性和智能性，被应用于装配、喷涂、焊接等工艺中。
3. 先进材料先进材料指的是具有高强度、轻质、高温耐受性、耐腐蚀等特点的新型材料。
例如高分子复合材料、纳米材料等，被广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。
三、先进制造方法1. 3D打印技术：3D打印技术是一种通过将材料逐层堆叠并粘结在一起，构建出所需形状的制造方法。
它能够实现快速、个性化、可定制化生产，被应用于零部件制造、医疗器械等领域。
2. 智能制造技术：智能制造技术是指借助先进的信息技术，实现制造过程自动化、数字化和智能化的技术。
例如物联网、云计算等技术，能够提高制造过程的高效性和可追溯性。
3. 协同制造技术：协同制造是一种通过各个环节之间的信息共享和协调，实现整个制造过程高效协同的技术。
它能够提高生产效率，减少资源浪费。
四、先进制造技术的应用先进制造技术在各个领域都有广泛的应用。
先进制造技术的概念
先进制造技术的概念
先进制造技术是指应用先进的科学、工程和信息技术方法来改进制造过程和增强产品质量、生产效率和创新能力的一系列技术和方法。
它涵盖了从产品设计、工艺规划、材料选择到生产组织、控制和优化等各个环节，旨在通过引入新的工具、技术和方法，实现制造业的转型和升级。
先进制造技术的概念是不断发展的，它包括以下一些重要方面：1.数字化制造：利用先进的信息技术和数字化工具，将制造过程中
的数据进行集成、分析和优化，实现生产过程的数字化管理和控制，提高生产效率和质量。
2.自动化和机器人技术：通过引入自动化和机器人技术，实现生产
过程的自动化操作和控制，减少人工干预，提高生产效率和精度，降低生产成本。
3.3D打印技术：利用三维打印技术，将数字模型直接转化为实体
产品，实现快速、定制化和可持续的制造，减少原材料的浪费，提高产品设计的自由度和复杂性。
4.物联网技术：通过将传感器、设备和系统连接起来，实现制造设
备和产品的互联互通，实时监测和控制制造过程，提高生产的灵活性、可靠性和可追溯性。
5.虚拟现实和增强现实技术：利用虚拟现实和增强现实技术，提供
虚拟的制造环境和实时的工艺指导，帮助操作员进行培训、设计和维修，提高操作效率和产品质量。
6.智能制造系统：通过集成先进的传感器、控制系统和数据分析技
术，实现制造过程的智能化管理和优化，实时监测和预测生产状态，提高生产效率、灵活性和可持续性。
先进制造技术
1-1 论述先进制造技术及其主要特点。
先进制造技术是制造业不断吸收机械、电子、信息(计算机与通信、控制理论、人工智能等)、能源及现代系统管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力并取得理想经济效果的制造技术总称。
”特点：1. 系统性2. 集成性 3. 广泛性 4. 高精度 5. 实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产1-2 叙述先进制造技术的分类及主要技术。
分类：1. 现代设计技术：(1) 现代设计方法。
(2) 设计自动化技术。
(3) 工业设计技术。
2. 先进制造工艺：(1) 精密和超精密加工技术。
(2) 精密成型技术。
(3) 特种加工技术。
(4) 表面改性、制膜和涂层技术。
3. 自动化技术：数控技术、工业机器人技术、柔性制造技术、计算机集成制造技术、传感技术、自动检测及信号识别技术和过程设备工况监测与控制技术等4. 系统管理技术：工程管理、质量管理、集成化的管理技术1-3 描述我国机械制造业的发展目标。
(1) 2000年，产品设计、精密和超精密加工、激光加工、表面改性、制膜和涂层、制造业和过程工业综合自动化以及系统管理技术，总体上达到工业先进国家20世纪80年代末90年代初的水平。
(2) 我国的优质、高效、低耗、少或无污染的现代制造技术普及率在2000年由目前的不足10%提高到20%，预计在2010年提高到50%。
(3) 形成一批高科技产业：四个加工产业（精密成型加工、精密加工、激光加工、表面处理加工）；三个自动化硬件产业(数控系统、工业机器人、传感器和测试设备）；三个软件产业(CAD、CAM、MIS）。
到2000年，大型企业普遍采用CAD技术和计算机辅助管理技术；预计到2010年，大、中型企业普遍采用CAD，25%的大、中型企业采用CAM，大、中型企业主要产品的关键工序实现柔性化生产。
先进制造技术的内涵及特点
先进制造技术的内涵及特点
一、先进制造技术的内涵
先进制造技术（Advanced Manufacturing Technology，AMT），是指
集成制造系统（Integrated Manufacturing System，IMS）、自动化控制
技术、信息技术、集成电路技术、机器人技术、微机技术、自动测量技术
等先进的制造技术的统称。
二、先进制造技术的特点
1、自动化程度高：自动化是先进制造技术的基础，通过控制系统、
传感器、机器人等组成的自动化生产线，可实现智能制造，实现自动化生产，提高了制造的灵活性。
2、整体化设计：先进制造技术结合系统工程理论，采用整体化的设
计方法，将工艺流程、设备、材料、技术、财务等各方面综合考虑，以系
统的思维去面对制造问题，整体性地解决问题。
3、集成技术：集成就是把多种功能的设备、技术技术等集中一体化，比如用先进的产品设计技术实现产品设计、把自动控制技术和计算机网络
技术结合，实现制造系统的集成。
4、智能化：利用现代计算机技术，利用机器人技术等，实现自动检
测和自学习，实现自动制造。
智能控制技术能够自动控制机器人的动作，
实现复杂工作的自动化，提高制造效率，实现更高的工作精度。
5、数字化：将制造生产中的各个环节进行数字化计算和处理。
先进制造技术 第一章 先进制造技术概论
1.2 制造业的发展与地位
传统制造业及其技术的发展
第二次工业革命：人类开始进入电气 时代，并在信息革命、资讯革命中达 到顶峰。
发电站
早期计算机
第三次工业革命：人类进入科技时 代，生物克隆技术的出现，航天科 技的出现，也即生物科技与产业革 命。
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1.2 制造业的发展与地位
传统制造业及其技术的发展
大型发电和传输技术
核能技术
微电子技术
激光技术
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1.2 制造业的发展与地位
现代制造业及其技术的发展
回顾制造技术的发展，从蒸汽机出现到今天，主要经历了三个发展阶段： 机器代替手工 作坊形成工厂
单件生产到大量生产
柔性化、集成化、智能化和 网络化的现代制造技术
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1.2 制造业的发展与地位
现代制造业及其技术的发展
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1.2 制造业的发展与地位
传制造业及其技术的发展
人类文明的发展与制造业的进步密切相关。
石器时代
在石器时代，人类利用天然 石料制作劳动工具；
青铜器、铁器时代
到青铜器、铁器时代， 人们开始采矿、冶炼铸 锻工具、织布；
第一次工业革命
直到1765年，瓦特改良蒸 汽机，纺织业、机器制造 业才取得革命性的变化， 引发了第一次工业革命
完成制造活动所需的一切手段的总和，是将原材料和其他生产要素经济合理地转 化为可直接使用的、具有较高附加值的成品/半成品和技术服务的技术群。
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1.2 制造业的发展与地位
制造、制造技术和制造业的定义
3. 制造业（manufacturing industries）
所有与制造有关的企业机构的总体。是将制造资源（物料、能源、设备、工具、 资金、技术、信息和人力等），通过制造过程，转化为可供人们使用与利用的工 业品与生活消费品的行业
先进制造技术(PPT 78页)
AMT特征
传统制造技术
仅驾驭生产过程 系统性 物质流和能量流
先进制造技术
能驾驭生产过程 物质流、信息流和能量流
仅指将原材料变为 贯穿从产品设计、加工制造到产品销售 广泛性 成品的加工工艺 的整个过程
集成性 动态性
学科专业单一、独 立，相互间界限分 明
尤里卡计划（EREKA）：1988年用5亿美元资助16个欧洲
国家、600家公司的165个合作性高科技研究开发项目。
信息技术研究发展战略计划（ESPRIT）：在13个成员
国向5500名研究人员提供了资助，明确设计原理、工厂自动化、 生产过程管理三大课题。
欧洲工业技术基础研究计划（BRITE）：重点资助材
1.社会经济发展背景
（1）消费需求：主题化、个性化和多样化，产品寿命周期缩短。
（2）全球性产业结构调整：制造商之间既有激烈竞争，又有基 于实力的合作。
（3）快速响应市场：满足已有和潜在顾客需求，主动适应市场， 引导市场，是赢得竞争，获取最大利润的关键。
先进制造技术产生的背景
2.科学技术发展背景
（1）制造技术在向宏观(制造系统)和微观(超精密加工)两 个方向发展
5.系统性
随着微电子、信息技术的引入，先进制造技术能驾驭信息生成、 采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。先进制造技术是可以 驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。
6.动态性
不断地吸收各种高新技术成果，将其渗透到企业生产的所有领域 和产品寿命循环的全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活 的生产。
先进制造技术的体系结构及分类
先进制造技术的体系结构
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《先进制造技术》结课论文
（2013至2014 学年度第2学期）
学生姓名：何文杰
学号：20110411
院系：机械与汽车工程学院
班级：机械设计制造及其自动化11-2班
提交日期：2014 年 5 月13 日
目录
摘要 (1)
引言 (1)
1.工业机器人技术概念 (1)
2.工业机器人的组成与结构 (1)
3.基于开放式平台的视觉工业机器人 (1)
3.1系统整体构成及工作原理 (2)
3.2运动控制模块 (2)
3.3视觉伺服模块 (3)
3.3.1视频处理基本原理 (3)
4.结束语 (3)
参考文献 (3)
视觉工业机器人
(合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥，230009；) (何文杰机制11-2班)
摘要:机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。
随着科技的进步，当代机器人的应用越来越广泛，需求越来越大，其技术研究与发展也越来越深入。
这将提高社会生产率与产品质量，为社会创造巨大的财富！而目前视频成像技术的融入使得机器人行业朝着智能、自动的方向发展。
关键词: 工业机器人技术；基本定义；组成结构；基本原理；发展趋势
引言：机器人一词最早出现在剧本中，剧中机器人“Robot”这个词的本意是苦力，即剧作家笔下的一个具有人的外表、特征和功能的机器，是一种人造的劳力。
它是最早的工业机器人设想。
第一个工业机器人诞生于20世纪60年代，在20世纪90年代得到迅速发展是最先产业化的机器人技术。
随着科学技术的发展，工业机器人技术也飞速发展，目前的工业机器人已经实现了与数控技术的结合，同时可以应用于柔性制造系统，与现阶段其它工业技术的结合更加密切，目前与视频成像技术的结合是工业机器人技术的发展新方向，未来的机器人必定是自动，智能，柔性相结合的工业产品。
1.工业机器人技术概念
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。
工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。
它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。
特别适合于多品种、变批量的柔性生产。
它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。
2.工业机器人的组成与结构
工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。
主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。
大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。
工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。
编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。
示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。
工业机器人按臂部的运动形式分为四种。
直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动；圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩；关节型的臂部有多个转动关节。
工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。
点位型只控制执行工业机器人机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。
3.基于开放式平台的视觉工业机器人
在工业机器人研究领域，基于视觉的伺服控制一直是研究的热点，开放性也是机器人控制系统的发展趋势。
视觉伺服模块采用CCD摄像机采集视频信号，应用基于DSP的视频处理
卡处理采集到的视频信息，处理结果通过串口与上位工控机通信，上位控制软件通过运动控制卡驱动各关节伺服电机，实现预期的运动。
通过实验，机械手末端可以实现对不同形状工件的模拟分拣动作。
实验证明，本项技术具有一定的实用性并为完善的开放式视觉工业机器人的研制奠定了基础。
目前，工业机器人的应用领域不断扩大，但是由于各个机器人产家的技术封锁，机器人控制系统的发展受到很大限制。
目前机器人控制系统大多仍出于封闭式阶段，运用专门编程语言进行编程、示教，这种控制系统的可扩展性以及兼容性问题很难满足现代工业对于柔性及不同应用场合通用编程环境的要求，从而开放式控制系统的研究被提出。
现在大多开放式机器人控制系统是基于PC平台的，PC具有标准化、扩展性强、兼容性好的特点，应用标准的PCI、USB和ISA接口能够很容易配置相应的数据采集卡、运动控制卡，从而实现开放式控制系统平台的搭建。
视觉是人类获取外界信息的主要手段，随着工业发展对于智能化要求的不断提高，视觉功能机器人的研究一直是热点问题。
加入视觉的机器人增强了一般采用示教或者离线编程方式进行路径规划和运动编程的工业机器人的功能，它不仅能够重复预先编程设定的动作，同时能够自适应、自主判断，一定程度上实现了智能化。
综上所述，开放性、视觉功能都是对于传统机器人功能的全面提升，对于基于开放式平台的视觉工业机器人的研究具有十分重要的意义。
3.1系统整体构成及工作原理
开放式视觉工业机器人系统主要由CCD摄像机、SEED-VPM642视频处理卡、研华工控机、Googol运动控制卡、机器人本体等组成。
系统构成如图1所示:
CCD摄像机采集工作现场的视频信息后，视频处理卡对采集到的信息进行一系列图像处理，对工作现场中的目标物实现形状区分及中心坐标计算，并通过串口通信将相关处理和计算结果传送给上位IPC。
IPC上运动控制程序根据视频处理结果通过运动控制卡驱动各轴伺服电机完成机器人的预期运动。
其中IPC及其上控制软件是连接视频信息和运动信息的桥梁。
3.2运动控制模块
运动控制模块实现机器人的路径规划与轨迹插补，驱动机器人完成设定的动作。
模块系统结构如图2所示，由工控机(以及在上面运行的运动控制程序)、Googol运动控制卡、6个松下伺服驱动器、6个松下伺服电机及其光电编码器构成。
它由硬件部分和软件部分构成。
其中软件部分是实现机器人完成预期动作的核心，硬件部分是软件控制信息的物理实现，它们共同构成机器人的运动控制模块。
3.3视觉伺服模块
视觉伺服模块主要由CCD摄像机和SEED-VPM642视频处理卡组成。
CCD摄像机采集现场视频信号并将其转换为数字图像，采集的数字图像由视频处理卡及视频处理程序进行一系列视频处理过程，区分出不同形状目标物并计算出目标中心点位置。
通过串口将目标物形状信息和中心点位置传送至IPC中运动控制程序，运动程序根据接收的信息执行相应运动。
机器人末端能够实现对不同形状目标物的模拟分拣动作。
3.3.1视频处理基本原理
1) 相机标定与坐标转换
视觉伺服属于单目二维视觉测量，摄像机垂直于工作平面安装，摄像机的位置
和内外参数固定。
要实现机器人根据视觉信息完成相应动作，就必须完成图像坐标系、工作平面坐标系、机器人坐标系三者之间转换，将图像坐标系中的某点与工作平面坐标系中的相应点对应起来，并且最终都表示在机器人坐标系中。
所以就需要进行摄像机的标定和坐标的提取，将图像坐标系和工作平面坐标系统一在机器人坐标系下。
2) 图像处理
图像处理的基本原理就是由CCD摄像机采集视频信号，将视频信息转化为数字化图像，然后通过视频处理卡及视频处理程序对数字图像进行灰度化、边缘检测、轮廓坐标重建等操作，最终将目标物形状及中心位置信息传输给上位运动控制程序，驱动机器人完成对目标物的操作。
4.结束语
随着科学技术的日益进步，工业机器人必将是未来发展的关键领域。
中国现有国情也要求我们在工业机器人研究与使用上投入更多的人力、物力、财力。
我国现在劳动力资源紧张，更多工厂因用工荒而难以为继，机器人的大量使用必将提高生产效率，降低生产成本，保证产品质量。
未来工业机器人集数控，柔性制造，视觉系统于一体，将能够实现智能化，自动化。
现在基于开放式平台的视觉工业机器人，基本实现了机器人末端对不同形状工件的模拟分拣。
由于硬件平台的局限性，视频处理的实时性及准确性仍然存在很大缺陷，但是对完善的开放式视觉工业机器人的研究奠定了一定的基础。
未来视觉机器人将拥有更为广阔的应用前景。
参考文献
[1] 徐德,谭明,李源.机器人视觉测量与控制[M].北京:国防工业出版社,2011.
[2] 熊友伦.机器人技术基础[M].武汉:华中理工大学出版社,1996.
[3] 刘鹏飞,韩九强,等.基于开放式控制器的机器人视觉伺服系统研究[J].计算机集成制造系统,2006,12(6):955-960.
[4] 吴瑞详．机器人技术与应用[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1994.。