智能制造技术概述课件.ppt

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1、智能制造技术,研究生讲座,主要内容,1 什么是智能制造？2 智能制造与制造智能3 智能制造装备4 智能制造系统5 智能制造服务6 智能制造路线图7 智能制造与我们,1 什么是智能制造？,1.1 智能制造的定义 智能制造是研究制造活动中的信息感知与分析、知识表达与学习、智能决策与执行的一门综合交叉技术，是实现知识属性和功能的必然手段。智能制造是人类的智慧向制造装备转移的过程。,？,1.2 智能制造的技术体系,1.3 智能制造的支持技术数字制造技术：CNC/CAD、CAM、CAE、CIMS；传感与控制技术：新型光机电传感系统、嵌入式控制系统等；人工智能技术：知识表示、机器学习、自动推理、智能计算；

2、互联网、物联网及射频识别技术（RFID，电子标签）数学：数理逻辑、数学机械化、随机过程与统计分析、运筹与决策分析、计算几何、非线性系统动力学等,无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触,1.4 智能制造是制造技术发展的必然趋势知识经济时代的必然选择 与设备、资本投入作为经济增长模式不同，知识含量起着越来越重要的因素。市场的必然选择 可以提高能源和原材料的利用率，降低污染排放水平，提高产品质量。是先进生产力的重要体现 科学技术是第一生产力，而智能制造技术是先进科学技术在制造领域的集中体现。,2 智能制造与制造智能,2

3、.1 制造智能的涵义 制造智能指制造过程中的知识、知识的发现和推理能力、智能系统结构与结构演化能力。是智能制造的基础和共性技术，包括以下关键技术：感知与测控网络技术；机器学习与制造知识发现技术；面向制造的综合推理技术；图形化建模与仿真技术；智能全息人机交互技术。,2.2 制造智能的关键技术2.2.1 感知与测控网络技术 感 知：各种智能传感器，智能仪表 测控网络：通过计算机实时网络技术实现感知到的信 息的收集、传输、管理、使用的技术。研究目标：研究微型多功能集成智能传感器与传输技 术，RFID和物联网智能终端技术；开发基 于工业总线的即插即用技术和实时网络操 作系统，开发基于M2M和制造物联网

4、的 产品设计、生产、管理和服务技术。,2.2.2 机器学习与制造知识发现技术 机器学习：把人类的知识教给计算机 知识发现：计算机通过机器学习、知识发掘从数据和 信息中自动提炼知识并升华为制造策略。研究目标：解决异构数据库/知识库间的冲突和一致性 维护问题，实现异构数据库/知识库间的透 明访问，针对特定的制造活动，开发工艺 知识库系统，研究高效、分布、异构数据 挖掘技术与知识发现技术。,2.2.3 面向制造的综合推理技术 制造过程中的推理：制造过程中的推理是不确定、不 精确、不完整的推理问题。研究目标：建立不确定、不精确、非完整信息的分 布/混合推理技术；研究抽象代数、计算 几何、微分几何在数控

5、加工、自动装配、逆向工程、机器视觉、形位测量与误差评 定中的应用。,2.2.4 图形化建模与仿真技术 图形化建模与仿真：图形操作代替符号、数字操作实 现制造过程中的建模和仿真。研究目标：建立制造资源不同属性以及资源间互相作 用/约束的抽象的统一描述方法，建立面 向制造资源库的图形化建模、规划、编程与 仿真集成开发平台。,2.2.5 智能全息人机交互技术 目前交互方法：键盘、鼠标、图形、视频、语音、触 摸屏、数据手套等。研究目标：研究实时鲁棒处理技术和基于机器视觉的 刚/柔体空间状态感知和运动识别技术；研 究视网膜扫描、脑机接口、生机接口和生 理信号识别技术；最终实现全浸入式的“人 在场景中”智

6、能人机交互系统,3 智能制造装备,3.1 智能制造装备的涵义 智能制造装备具有感知、决策、执行功能，其技术特征是：自行感知分析和处理运行环境；自行规划、控制、决策，故障自行诊断和修复，主动分析自身性能力劣化和维护，能够参与网络集成和网络协调。,3.2 未来市场需求及产品 智能机床 智能成形制造设备 特种智能制造设备 智能机器人 智能工程机械,3.3 智能制造装备的关键技术 3.3.1装备运行状态和环境的感知与识别技术 内 容：对于金属切削机床指：加工精度、温度、切削 力、热变形、应力应变、图像信息等。研究目标：新型传感器技术：高灵敏、高可靠、高精度的检测环境信息；感知系统的组网：高速、高精度数

7、据传输、安全处理和容错能力，异构信息的无缝交换能力；基于机器视觉的多元环境建模和图像理解能力。,3.3.2 性能预测和智能维护技术 内 容：刀具磨损情况、机床故障状态、振动状态、精 度退化状态 等。研究目标：建立状态表征体系（振动、负载、热变形、温度、压力等）与装备性能表征指标间的映射关系；研究损伤智能识别，自愈合和智能维护技术，完善损伤特征提取方法和实时处理技术，最终实现对故障自诊断和自修复；实现重大技术装备的寿命测试和寿命预测，对可靠性和寿命精确评估。,3.3.3 智能工艺规划和智能编程技术 问 题：现有的工艺规划基本是依靠经验的派生式，现有的编程系统主要是面向零件几何的编程，没有综合考虑

8、机床工装和零件材料特性，智能工艺规划和编程主要是由计算机模拟专家处理上述情况。研究目标：研究工艺系统和子系统间的复杂界面行为和耦合关系，建立工艺系统和作业环境的集成数学模型和标定方法；建立面向典型行业的工艺数据库和工艺知识库，完善机床、机器人、工程机械模型库，实现多目标工艺优化；完善专家经验与计算智能的融合，建立规划与编程的智能推理和决策方法。,3.3.4 智能数控系统与智能数控驱动技术 内 容：数控功能的提高，如视觉伺服功能、力反馈与力/位反馈混合控制功能、振动控制功能、负荷控制功能、质量调控功能、伺服参数和插补参数自调整功能、各种误差补偿功能等。研究目标：完善伺服控制技术，实现系统参数自动

9、识别、控制参数自动配置、多轴参数的自动优化、振动主动控制；完善基于视觉感知的伺服控制，实现防碰撞技术，实现自律运动、无人驾驶和灵巧操作；运用虚拟现实和人工智能技术，实现语音控制和基于虚拟现实环境的操作，发展智能化人机交互技术。,4 智能制造系统,5 智能制造服务,6 智能制造路线图6.1 制造智能技术,制 造 智 能 技 术,目标：智能感知、学习、推理、决策、执行,智能终端技术、机器学习/数据挖掘/知识发现技术、综合推理/决策支持技术智能人机交互技术、图形化建模与仿真技术,目标：即插即用,即插即用技术、嵌入式操作系统技术、实时网络操作系统技术、M2M(Machine-to-Machine/Ma

10、n)制造物联网技术,2010年 2020年 2030年,6.2 智能制造装备技术,智 能 制 造 装 备 技 术,目标：智能感知、智能决策、智能执行,工况感知技术、智能维护技术、智能工艺规划技术智能伺服驱动技术,目标：学习、推理、自律,智能编程技术、智能数控技术,2010年 2020年 2030年,6.3 智能制造系统技术,智 能 制 造 系 统 技 术,目标：智能决策、智能调度、智能管控,智能制造执行技术、企业智能管控技术、智能仪表/执行器技术FCS与智能控制技术,目标：可重构、自组织、协调优化,建模与自组织技术、智能供应链管理、全生产线的在线协调 优化控制技术,2010年 2020年 20

11、30年,6.4 智能制造服务技术,智 能 制 造 服 务 技 术,目标：智能感知与智能服务,服务状态感知技术、产品智能服务技术、生产智能服务技术,目标：制造物联网,制造物联网技术、智能物流技术、制造与服务智能集成与共享,2010年 2020年 2030年,7 智能制造与我们,磨削力适应控制基于计算机视觉的凸轮磨削自动定位基于计算机视觉的数控加工技术,磨削力适应控制,凸轮自动定位,基于计算机视觉的数控加工,谢谢！,本PPT为可编辑版本，您看到以下内容请删除后使用，谢谢您的理解,【解析】【解答】（1）氯化钠是由钠离子和氯离子构成的；金刚石是由碳原子构成的；干冰是由二氧化碳分子构成的；（2）质子数为

12、11的是钠元素，钠元素原子的最外层电子数1，在化学反应中容易失去一个电子形成阳离子；（3）化学变化是生成新分子的变化，其实质是分子分解成原子，原子重新组合形成新的分子，故该反应中没有变的是碳原子和氧原子。故答案为：氯化钠；失去；D。【分析】物质有微粒构成，构成物质的微粒有原子、分子、离子是那种，金属、稀有气体由原子构成；常见气体由分子构成；碱和盐由离子构成。在化学变化中，原子种类、质量、数目保持不变。26.用微粒的观点解释下列现象：（1）今年我国要求“公共场所全面禁烟”非吸烟者往往因别人吸烟而造成被动吸烟。（2）夏天钢轨间的缝隙变小。【答案】（1）分子是在不断的运动的.（2）夏天温度高，铁原子

13、间的间隔变小.【考点】物质的微粒性【解析】【解答】（1）吸烟生成烟雾，烟雾分子因为运动，扩散到空气中，使非吸烟者被动吸入烟雾分子，造成被动吸烟；（2）钢轨由铁原子构成.每两根钢轨间都有一定的间隙，夏天由于气温高，使得钢轨中铁原子的间隔变大，表现为钢轨的体积膨胀，则钢轨间的间隙变小.故答案为：（1）分子是在不断运动的；（2）夏天高温，铁原子间的间隔变小.【分析】微粒观点的主要内容：物质是由分子（或原子构成），分子间有间隔，分子处于永停息的运动状态中.（1）烟雾分子属气体分子，在空气中扩散较快，使非吸烟者被动吸烟；（2）铁原子间有一定的间隔，温度升高，则铁原子间间隔变大，反之则变小，夏天高温状态下

14、，铁原子间间隔变大，使得钢轨体积膨胀，则钢轨间的缝隙变小.,【考点】物质的微粒性【解析】【解答】（1）铁属于金属单质，是由铁原子直接构成；氯化钠是由钠离子和氯离子构成的；二氧化碳是由二氧化碳分子构成的（2）当质子数=核外电子数，为原子，a=2+8=10，该粒子是原子原子序数=质子数=10当a=8时，质子数=8，核外电子数=10，质子数核外电子数，为阴离子。故答案为：原子；离子；分子；10；10；阴离子。【分析】物质有微粒构成，构成物质的微粒有原子、分子、离子是那种，金属、稀有气体由原子构成；常见气体由分子构成；碱和盐由离子构成。当核电荷数等于核外电子数，表示原子，小于时表示阴离子，大于时表示阳

15、离子。25.初中化学学习中，我们初步认识了物质的微观结构。（3）升高温度分子运动速度就加快，只要能说明温度高了运动速度快了的例子都可以，例如阳光下或者温度高衣服干得快，温度高水蒸发的快，糖在热水里比在冷水里溶解的快等；（4）由于注射器装入的药品少，现象明显，又是封闭状态，所以可以控制体积节省药品、可以减少气体挥发造成的污染等故答案为：（1）固体；（2）分子的质量大小或者相对分子质量大小（合理即给分）；（3）阳光下或者温度高衣服干得快，温度高水蒸发的快，糖在热水里比在冷水里溶解的快等；（4）可以控制体积节省药品、可以减少气体挥发造成的污染等【分析】（1）根据实验现象判断氯化铵的状态；（2）根据它

16、们的相对分子质量的区别考虑；（3）根据温度与运动速度的关系考虑；（4）根据注射器的特点考虑,【解析】【解答】A、向一定质量的盐酸和氯化钙的混合溶液中逐滴加入碳酸钠溶液至过量的过程中，生成氯化钠的质量不断增大，当碳酸钠与盐酸和氯化钙完全反应时，氯化钠的质量不再增大，A符合题意；B、向稀硫酸中加水，溶液的pH逐渐增大至接近于7，B不符合题意；C、向一定质量的稀硫酸中逐滴加入氢氧化钡溶液至过量的过程中，氢氧化钡不断和硫酸反应生成硫酸钡沉淀和水，溶质的质量减小，质量分数也减小，当氢氧化钡和稀硫酸完全反应时，继续滴加氢氧化钡溶液时，质量分数应该由小变大，C不符合题意；D、加热高锰酸钾时，当温度达到一定程

17、度时，高锰酸钾开始分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，随着反应的进行，剩余固体的质量不断减少，当高锰酸钾完全反应时，剩余固体的质量不再变化，D符合题意。【解析】【解答】A、可燃物的在着火点是一定的，不会降低，故说法错误，可选；B、爆炸是物质在有限的空间内，发生急剧燃烧，短时间内聚集大量的热，使周围的气体的体积膨胀造成的可见爆炸需要氧气的参与，可使燃烧处于暂时缺氧状态，达到灭火的目的故说法正确，不可选；【解析】【解答】燃烧需要同时满足三个条件：一是要有可燃物，二是可燃物要与氧气接触，三是温度要达到可燃物的着火点；以上三个条件都能满足时，可燃物才能发生燃烧。灭火的原理就是破坏燃烧的条件。根据描述，自动

18、灭火陶瓷砖会喷出氦气和二氧化碳，故灭火的原理是隔绝氧气。,【解析】【解答】解：A、从题目中表格知，H2体积分数为10%70%的H2和空气混合气体，点燃时会发生爆炸，故A正确；B、收集的H2能安静燃烧，说明H2的纯度大于等于80%，故B项错误；C、用向下排空气法收集H2，保持试管倒置移近火焰，如果没有听到任何声音，表示收集的H2纯度大于等于80%，故C项错误；D、氢气和空气的混合气体点燃不一定发生爆炸，只有在爆炸极限范围内才会发生爆炸，故D项错误故选A【分析】可燃物质（可燃气体、蒸气和粉尘）与空气（或氧气）在一定的浓度范围内均匀混合，遇着火源可能会发生爆炸，这个浓度范围称为爆炸极限可燃性混合物能

19、够发生爆炸的最低浓度和最高浓度，分别称为爆炸下限和爆炸上限，在低于爆炸下限时不爆炸也不着火，在高于爆炸上限同样不燃不爆因此可燃性气体在点燃前需要先检验气体的纯度，以防发生爆炸【解析】【解答】A、通过实验可以知道烧杯中的白磷没有燃烧，说明烧杯中的白磷虽然温度达到着火点，但没有与氧气接触，所以不能燃烧，从而可以判断烧杯中的热水不仅仅是只起到加热的作用，故A说法正确；B、铜片上白磷燃烧是温度达到了着火点且与氧气接触，满足燃烧的条件，故B说法正确；C、铜片上的红磷没有燃烧是温度过低没有达到其着火点，没有满足燃烧的条件，故C说法正确；D、烧杯中的白磷通入空气（氧气）就会燃烧，出现“水火相容”的奇观，故D

20、说法错误故选D,24.能源、环境、安全已成为人们日益关注的问题（1）三大化石燃料包括煤、_、天然气等；它们都是_（填“可再生”或“不可再生”）能源（2）控制反应的条件可使燃料充分燃烧燃煤发电时，将煤块粉碎成煤粉的目的是_（3）天然气主要成分为甲烷，写出甲烷充分燃烧的化学方程式_ 下列有关天然气（或甲烷）的说法正确的是_（填字母）A沼气中的主要成分是甲烷B甲烷气体不会产生温室效应C用天然气代替煤作燃料，有利于减少酸雨形成 You and your friends are leaving a concert on a Friday night.When you get outside,your e

21、ars are ringing.You have to shout to be heard.36 So no harm doneright?Not quite.Temporary buzzing may be easy to ignore,but repeated exposure to loud noise will eventually cause serious-and irreversible(无法治愈的)-hearing loss.A new study conducted by researchers at Brigham and Womens Hospital in Boston

22、 shows that one in five people between the ages of 12 and 19 are experiencing slight hearing loss,and one in 20 have mild hearing loss.37 But the good news is that there plenty of ways you can protect your ears from further damage and still listen to the music you love:Ask around.Put your earbuds in or your headphones on,and then ask a friend next to you whether or not he or she can hear what youre listening to.38 Turn it down.Buy noise-canceling headphones.A pair of earbuds or headphones that fits comfortably will limit outside noise so that you can hear your music better at lower volumes.,