基本情况

研究中心围绕船舶巨型总段“尺度大”、“结构体复杂”、“快速搭载”、“多源数据检测”等显著特点，结合船舶巨型总段对接的技术基础，突破面向船舶巨型总段对接智能单元开发和应用关键技术，重点研究智能对接工艺方案、在线测量技术、智能定位调姿装备、智能对接系统和对接装配信息系统等，细化各项技术在船舶制造现场的应用验证，逐步实现船舶巨型总段精准、高效、智能一次定位。

针对车间生产工艺要素“人机料法环”是否准备完备、生产流程是否确定、生产过程是否实时动态反馈这些问题，突破现场与办公室之间的信息交互隔阂。重点研究车间数据互联互通系统在切割、加工、组立阶段的应用，并开展实船应用验证，从而实现车间状态管理的实时化、信息化。

目前，中心有长聘教授1人，博士、博士后12人等，研究生18人。

研究方向

1.超大尺寸结构在线快速精确测量与复杂对接特征高效自动重建

基于激光跟踪仪开展大尺寸测量场转站参数标定方法研究，改进现有的转站参数求解模型及求解方法，建立转站参考点布局方案的评价指标，探讨最优布局方案的获得方法。开展测量数据融合方法研究，借鉴激光跟踪仪组建测量控制网的思路，得到基于全站仪的多站测量数据融合算法，提高测量精度。研究激光跟踪仪和全站仪的组合测量方法，通过两种设备的测量数据加权融合弥补两者的测量精度差距，使测量范围和测量精度得以兼顾。

在三维船段扫描点云中，对船段合拢面上的对接特征的位置信息进行准确的识别，得到各个对接特征所对应的点云部分，并进一步对其几何信息进行提取。利用合拢面对接特征的显著几何特点，采用改进的RANSAC方法在合拢面点云中快速高效地检测对接特征可能位于的平面结构，并进一步对平面进行分类聚集，得到对应对接特征的平面组合。

2.高精度自动调姿装备研制与定位机构集群协同控制技术研究

针对大型船舶巨型总段尺寸大、载荷重、结构复杂、检测数据多以及对接匹配难等特点，围绕巨型总段建造模式中存在的总段对接精度低、调整周期长，人工作业繁重，自动化程度低依赖于工人经验，以及占坞时间长、建造效率低等一系列问题，研制集“型面测量-模拟搭载-最优匹配-主动校形-柔性调姿-伺服控制”等功能于一体的巨型总段柔性自动化对接系统（如图1 所示）。

大型船舶巨型总段柔性自动化对接系统

3.基于5G的船舶小组立信息物理融合生产线研究

基于5G的船舶小组立信息物理融合生产线研究内容如图3所示。针对船舶千万级零件人工分拣效、搬运、打磨、加工和装焊等人工操作的效率低，易出错、大量零件堆积等问题，研发船板金属二维码自动标刻装置和自动识别系统，构建小组立制造过程的物联网系统，实现船板零件与工艺数据、托盘、计划等关联；研制基于金属二维码自动识别的零件自动分拣装置，依据不同零件的工艺流向和所属托盘，自动分拣船板切割的零件；开发基于5G的小组立制造过程的状态监控系统，全面采集小组立制造的准备状态，制造状态和质量状态等数据；研究小组立制造过程生产作业计划、零件托盘配送计划和作业场地分配等协同控制技术，快速响应制造过程中的异常事件干扰；建立基于5G的船舶小组立CPS制造系统的应用示范。

基于5G的船舶小组立信息物理融合生产线

4.基于5G的船厂关键工艺智能质量控制系统研究

首先，构建关键工艺智能质量测点体系与评价指标。通过分析船体建造的装配工艺流程，针对主要装配部件的工艺特征，结合5G技术建立关键工艺智能质量测点体系，构建智能质量精度评价指标，根据焊接典型工艺质量一致性指标，精确评价部件制造质量，实现建造过程制造质量控制。

其次，分析关键工艺智能装配空间尺寸链的偏差传递。围绕建造关键工艺，基于尺寸链与偏差流模型，研究装配过程中的偏差传递关系，智能化分析组立装配-总段对接多层次装配空间的装配偏差、零部件制造偏差及结构变形的传递特性，通过5G与关键测点实测数据预测装配结构精度质量。

最后，实现关键工艺智能质量控制与补偿精度方案输出。通过开发智能质量控制补偿系统量化尺寸质量等手段，采用经典回归方法、人工智能与不确定分析技术，快速确定各层次部件补偿工艺与结构补偿量，输出关键工艺智能质量补偿方案，最终实现总段对接精度的有效控制。

科研成果

专利

[1]胡小锋，金健.一种项目型产品的装配工艺状态在线监测方法：中国，202018001094.0 [P]. 2020.04.16

[2]胡小锋，王建新. 基于金属二维码的船板自动搬运系统：中国，CN201911213785.X [P]. 2020.03.17

[3]王皓,陈根良,杜聪聪,李聪,唐楚禹. 一种船舶螺旋桨轴孔柔性装配并联机器人[P]. 上海市：CN109909979A,2019-06-21.

[4]王皓,陈根良,唐礼庆,唐楚禹,李聪. 一种具有移动顺应性的船舶总段对接协同装配架车[P]. 上海市：CN111824361A,2020-10-27.

[5]王皓,陈根良,杜聪聪,唐楚禹,李聪. 一种用于船舶总段对接的柔性顺应六自由度定位装置[P]. 上海市：CN112157383A,2021-01-01.

[6]王皓,陈根良,李聪,杜聪聪,唐楚禹. 一种用于船段对接的船台小车机构[P]. 上海市：CN110001886A,2019-07-12.

软件著作权

[1]胡小锋，金健. 船体零部件制造工艺管理系统. 登记号：2020SR0813157. 登记时间：2020.07.22

[2]胡小锋，金健. 船舶零部件制造车间物流监控系统. 登记号：2020SR0813156. 登记日期：2020.07.22

[3]胡小锋，金健. 大型复杂构件结构化装配过程决策优化软件. 登记号：2020SR0350857. 登记日期：2020.04.20

[4]胡小锋，何柱. 船舶小组立制造过程智能感知集成验证系统. 登记号：2021SR0612184. 登记日期：2021.04.27

[5]王皓，陈根良，唐楚禹，杜聪聪，李聪.船舶测量转站关系计算软件软件著作权.登记号：117020910269.登记日期：2019.11.06.

论文

[1]侯金伟, 胡小锋, 徐昇. 多规则融合的船体小组立部件装焊作业调度算法[J].船舶工程,2020,42(5):101-107.

[2]金健，胡小锋，朱明华，张亚辉.船舶小组立装焊作业单元 CPS 系统研究与应用[J].船舶工程，2020.

[3]王建新，胡小锋，张亚辉.船体零件几何尺寸测量图像分割方法研究[J].机械与电子，2021.

[4]李聪,陈根良,王皓.冗余自由度船台小车集群的协调控制技术[J].机械设计与研究,2020,36(04):88-91+98.

[5]李成坤,唐楚禹,陈根良,王皓.基于点云匹配的船体分段对接特征辨识方法[J].船舶工程,2020.

[6]Tangbin Xia, Pengcheng Zhuo, Lei Xiao, Shichang Du, Dong Wang, Lifeng Xi*. Multi-stage Fault Diagnosis Framework for Rolling Bearing Based on OHF Elman AdaBoost-Bagging Algorithm. Neurocomputing. 2021, 433(14), 237-251.

[7]Tangbin Xia, Guo Shi, Guojin Si, Shichang Du, Lifeng Xi*. Energy-oriented joint optimization of machine maintenance and tool replacement in sustainable manufacturing. Journal of Manufacturing Systems. 2021, 59, 261-271.

[8]Yifan Dong, Tangbin Xia*, Dong Wang, Xiaolei Fang, Lifeng Xi. Infrared Image Stream based Regressors for Contactless Machine Prognostics. Mechanical Systems and Signal Processing. 2021, 154, 107592: 1-17.

[9]Yaxiang Yin, Kun Wang, Yiping Shao, Shichang Du*, Lifeng Xi, Tangbin Xia. Cylinder head gasket design optimization based on high definition metrology. The 4th International Conference on Mechanical, Electric and Industrial Engineering (MEIE 2021). May 22-24, 2021, Kunming, China.

团队联系人

姓名：胡小锋

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