张宪民

 

华南理工大学机械与汽车工程学院院长、教授

国家杰出青年科学基金获得者

新世纪百千万人才工程国家级人选

国家重点研发计划项目首席科学家

国务院政府津贴专家

全国模范教师

广东省特支计划杰出人才

国际机构与机器科学联合会(IFToMM)执委

中国机械工程学会机器人分会副主任委员

中国智能学会智能制造专业委员会副主任委员

广东省振动工程学会理事长

广东省机械工程学会副理事长

《机电工程技术》编委

 

张宪民教授研究领域涉及机器人学、机构运动学与动力学、机器视觉、精密制造装备等。发表SCI、EI索引论文400余篇,其中在国际重要期刊上发表SCI索引论文200余篇,论文被引用6000余次;出版英文专著1部,主编出版《机械工程概论》《机器人技术及其应用》等教材4部;授权国内外各类专利100余件。部分成果获广东省科技发明一等奖1次,科技进步一等奖2次,广东省专利金奖1次、中国优秀专利奖2次。

 

精密制造装备和机器人技术的发展,影响我国制造业转型升级的进程。张宪民教授长期从事机器人技术、机构运动学与动力学、精密制造装备与控制技术、机器视觉技术等,在相关领域取得了丰富的成果。近期,我刊向张宪民教授约稿,张教授精心撰稿《智能制造中基于OPC UA的多源异构数据传输与解析技术》。该文在本期刊出,我刊把张教授及其团队的部分成果整理,以飨读者。

 

● 基于丝网印刷的晶硅光伏太阳能电池关键技术及成套装备

“基于丝网印刷的晶硅光伏太阳能电池关键技术及成套装备” 获2018年度广东省科学技术奖技术发明一等奖。项目针对基于丝网印刷的晶硅光伏太阳能电池关键技术及成套装备进行了深入系统研究,在整机技术方面发明了晶硅光伏太阳能电池印刷机,烘干烧结系统、光衰系统、分拣系统等关键装备整机;在共性技术上,发明了视觉精密定位系统与标定方法,实现了印刷过程的快速、精确定位;在单元关键技术方面发明了双线印刷移栽装置、印刷机调网机构、晶硅太阳能电池片双线丝印烧结工艺等。项目授权国外美国、日本等发达国家发明专利6项、授权国内发明专利46项,授权软件著作权6项,发表论文83篇。成套设备已成功产业化,实现了批量生产,并在20多家新能源上市企业得到了应用,取得了很好的经济效益。该成套设备生产的晶硅光伏太阳能电池已广泛用于太阳能光伏农业大棚、LED路灯、国内外大型电站等重大工程中。

该成果提高了我国晶硅光伏太阳能电池生产装备的整体技术水平和市场竞争力,改变了该类高端装备长期依赖进口的局面。关键技术形成了专利群,有效推动了行业的科技进步,社会效益显著。

● 双光学放大倍率图像采集装置及图像采集控制处理系统

“双光学放大倍率图像采集装置及图像采集控制处理系统” 获2015年度中国专利优秀奖。该技术是通过采用两个不同光学放大倍率图像采集系统,进行巧妙的光路切换,实现了针对检测对象变换图像分辨率的要求,有效解决了高密度PCB检测速度和微小元件检测准确度的矛盾,破解了长期困扰自动光学检测技术领域共性技术难题。其中图像采集装置包括主相机和辅助相机,光学放大倍率不同的主镜头和辅助镜头,第一、第二反射镜,一个气缸,一个光源。主相机和主镜头位于光源正上方,辅助相机和辅助镜头、第一和第二反射镜都位于光源上方;该图像采集装置具有两条光学放大倍率不同的光路,通过控制气缸的动作,改变第二反射镜的位置,实现光路的切换,获取不同光学分辨率的图像;通过反射镜切换光路,减少了反射光强的损失;利用这种结构,可以方便地将原有单图像分辨率检查仪升级为双分辨率检查仪;整个图像采集装置结构紧凑。该发明打破了相关高端设备一直被国外设备垄断的局面,有效促进了行业的技术进步。

 

● 典型智能装备多自由度机构精度保持机制及运动可靠性研究

以工业机器人为代表的智能制造装备,以高精度丝网印刷机为代表的新能源装备的共同特点是多自由度运动。机构的稳定性和可靠性是制约相关装备市场竞争力的瓶颈,开展这一问题的基础研究十分迫切。“典型智能装备多自由度机构精度保持机制及运动可靠性研究”项目2016-2019年完成。项目综合考虑了装配误差、尺寸误差、运动副间隙、环境等多种随机外扰和振动变形等不确定因素的影响,研究机构结构参数和外部扰动等不确定因素与多自由度机构运动精度的映射关系,机构运动精度的保持机制; 多自由度机构运动精度的渐变劣化机理; 多自由度机构运动可靠性设计理论; 机构运动精度可视化自诊断与自评估方法等。通过这些研究,揭示相关因素与多自由度机构运动精度的内在关系;厘清机构运动精度的渐变劣化机理, 为典型智能装备运动可靠性分析与设计提供必要的理论和方法。该项目对深刻认识我国尤其是广东省典型多自由度智能装备运动稳定性和可靠性的实质,提高相关装备的设计和制造水平具有重要的理论意义和应用价值。

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