上海电器股份有限公司人民电器厂是生产经营中低压电器的国有控股企业,创建于1914年,拥有近百年专业制造历史。“上联牌”商标被认定为上海市著名商标。工厂具有30个系列产品,其中16个系列新产品,3个系列智能型产品。2010年销售收入10.3亿元,新产品销量达80%以上,自1996 年起连续14年被认定为上海市高新技术企业和上海市名牌产品,框架式断路器连续三届被评为中国名牌产品。初步构建了产品新高地。2005年建立了ISO14001环境与GB/T28001职业健康安全管理体系,并通过第三方认证。与ISO9001-2000质量管理体系和“安全质量标准化”管理体系形成“3+1”管理体系,以科学的管理,提高了顾客、社会、员工满意度,提升了和谐企业建设水平,提升建设资源节约型、环境友好型企业能力与速度。

上海电器股份有限公司人民电器厂
项目概述
项目类别:其它
项目阶段:产业化生产阶段(成熟技术、产品、商品)

近年来,低压断路器随着电能需求的增加而迅猛发展,几乎所有制造低压断路器的国际大公司均推出新一代低压断路器系列产品,同时电力安全与节能降耗已成为新一代低压电器开发的热点,未来的5-10年将步入一个崭新的融入智能机电一体化、节能、安全环保等高新技术的低压断路器快速发展时期。当前的低压断路器的测试,普遍采用手动操作,随机性较大,质量难以控制,产量无法提高,很难对集机械运动、电气控制、仪表调节和计算机运算为一体的低压断路器产品进行综合测试。

对低压断路器智能测试机理进行研究。智能测试技术在低压断路器上的应用,主要是利用人工智能技术对脱扣器的材质和受热应力变形的随机性和不确定性进行预测推理分析,为测试系统提供前馈量;利用激光图像定位技术和六自由度机械手的柔性调整机理实现螺钉和螺帽的差补调整,从而保证全过程的快速准确的测试。这种热态在线测试方法不仅大大缩短测试时间(节能降耗),而且可以成倍地提高测试精度。

技术特点

当前,智能控制技术已被用于各种生产系统,并取得了良好的效果。但在低压电器生产测试领域,尽管自动化程度有所提高,但尚没有应用智能控制技术来提高电压电器生产测试的先例。由于低压电器中关键部件的材质和受热应力变形存在着随机性和不确定性,已成为低压电器自动化生产测试技术进步、产品质量难以有效提高的主要制约因素,目前国内外尚无有效的技术手段加以解决。本项技术以塑壳断路器关键部件--双金属片为变形状态为预测对象,根据领域专家和控制专家的经验,建立基于规则库和推理机制的专家推理系统。通过对双金属片的材质和受热应力变形的随机性和不确定性进行预测推理分析,为测试系统提供前馈量;紧紧围绕双金属片末端构件—螺钉螺母的无附加力标定这一关键科学问题,提出了基于自适应模糊控制的双金属片螺钉螺母无附加力智能标定的理论和方法,建立双金属片变形轨迹与柔性调整机构轨迹关系;采用解耦并联机构实现轨迹的同步跟踪,利用智能控制技术实现以平台的轴向力抵消对双金属片变形产生影响的螺钉、螺母旋转力矩和摩擦力,克服低压电器关键部件材质的随机性和受热变形的随机性影响,实现塑壳断路器的智能生产测试。

要实现塑壳断路器生产测试中对螺钉螺母的自动调整标定,需要有对螺钉螺母的位置和状态进行高精度跟踪定位技术和装置。目前,国内外一些断路器生产企业在对螺钉螺母生产测试调整标定中基本依赖夹具机械静态定位。由于塑壳断路器的零配件尺寸误差较大,关键工作部件—双金属片在生产测试中通电的变形具有的不确定性和随机性,使得这种定位方式精度低,难以实现自动化生产测试调整标定。本项技术开发的多维高精度动态快速跟踪定位技术和机构,采用激光装置在数控台上运动来捕捉目标区域中目标对象(螺钉螺母)的状态,并对该区域进行分析。从而实现自主设计的多维机构的快速响应和精度要求,实现高精度动态定位跟踪。

塑壳断路器生产测试的螺钉螺母标定中,由于受狭小的工作空间尺度限制,以及众多不确定因素的影响,国内目前普遍采用人工操作实现,效率低且准标定精度差。即使是ABB、施耐德和西门子等国外一流大公司,尽管其产业自动化水平较高,但在测试系统方面仍处于单件单程调试阶段,先对断路器的螺钉进行标定,然后进入下一个工位人工锁紧螺母,没有形成自动流水线测试。本项技术采用同心双柔轴的差补和柔性运动理论,结合多维高精度动态跟踪定位技术的非线性轨迹跟踪,研制以无轴向力的同心双柔轴的螺钉螺母调整机构,配合上述低压塑壳断路器生产测试的智能控制技术,实现了塑壳断路器关键生产测试过程--螺钉和螺母的无附加力一体化调整标定。

应用前景

本项目针对我国低压电器生产测试技术装备落后的现状,通过引入人工智能和专家推理机制和对低压塑壳断路器关键生产测试装备技术进行攻关,形成"低压塑壳断路器智能生产测试系统"技术成果和实现应用推广,以期在提高塑壳断路器生产测试的自动化水平和效率、提升产品质量的同时,大幅降低能耗和生产成本,实现产业装备跨越式发展,推动低压电器产业装备升级换代。项目成果已经在上海人民电器厂、上海电器陶瓷厂有限公司进行推广应用,成效显著。

本项目获上海市科技进步奖一项,其他各类奖项6项,申请发明专利7项,申请实用新型专利6项,其中授权发明专利1项,授权实用新型专利3项,授权软件著作权3项。

经济分析

该项目可满足企业大规模的生产需要,而且避免了生产过程中人为 操作的随机性,有效提高低压断路器保护特性的正确性、可靠性和稳定 性,为断路器的生产厂家提供一种提高产品质量、增强产品竞争力的有 效手段,更好地满足当前经济建设和社会发展的需求。难题,保证了整 个系统的时效性和可靠性,克服了检测过程中的人为因素,提高了检测 精度和效率。

以上海人民电器厂的"塑壳断路器智能生产测试系统"为例,该测试 系统一年可节约电能1000万元以上,利润达到4000万元,产品出厂合格 率由原来的89%提高到93%,生产测试效率提高30%以上,产品质量达到和 超过国家标准;以上海电器陶瓷厂“NT00低压熔断器智能化装配检测检 测系统”为例,该生产线每年可增加利润2000万元,产品质量达到国际 水品。符合国家节能减排政策,可提升我国低压电器产品的质量,具有 重要的实践应用价值和广阔的市场前景,社会效益和经济效益显著。

转化或合作要求

可进行项目研究,合作开发,技术转让。

联系方式
联 系 人:邓 娜、郑 刚
电 话:67791237、56651688 传 真:67791176、566650609 手 机:13501801801
地 址:上海市共和新路3015号 邮 编:200072
电子信箱:dn918@163.com ;zhenggang276@126.com
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地 址:上海市北京西路860号(或泰兴路306号)市政协综合楼401室
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项目奖牌