天津市级“纺织工艺与装备”工程实践教育中心

发布时间:2018-12-27文章来源:机械学院浏览:36

机械工程学院参与建设的天津工业大学“纺织工艺与装备工程实践教育中心”通过整合现有资源与添置设备相结合方式,构建集纺、织、染、针织服装设计与制造、纺织品质量检测于一体,涵盖“纺织类、机电类、控制类、电子信息类”专业新技术、新工艺、新装备的,多层次、模块化、相互衔接的综合性工程能力训练平台以“现代纺织新技术新工艺”为主线,重点建设“工程基础素质与能力实训平台、纺织新技术新工艺实践教育平台、纺织装备设计制造实践教育平台、纺织综合自动化实践教育平台”等四个平台,从而构建起一个比较完整的能体现纺织行业主要过程的新工艺新技术新装备的应用、设计、研发,适应创新型人才培养的工程实践教育体系。

机械工程学院纺织装备设计与制造实践教育平台

机械工程及自动化专业是国家级特色专业和天津市品牌专业,纺织机械实验室是中央与地方共建特色专业实验室,机械基础实验室是中央与地方共建实验室和天津市优秀实验室,且在经纬股份纺织机械有限公司、郑州纺织机械有限公司和青岛纺织机械有限公司等多家大中型纺织机械企业建立了工程实践基地,具良好的产学研合作关系,充分实现了学生的“零距离”实践。

纺织装备设计与制造平台建设以纺织工艺要求为基础,以现代纺织机械为研究对象,以现代设计方法和计算机辅助设计、制造及分析为研究手段,以机械系统设计和纺织装备为核心内容,培养具有工程实践能力和创新能力的纺织机械专业人才。该平台建设拟包括以下四个模块:

⑴纺织机械虚拟设计模块:根据纺织机械高速、轻载和运动复杂的特点,利用现代设计方法理论和计算机辅助设计分析软件构建完备的虚拟设计平台,形成集模型建立、运动仿真、动力学分析、结构与热力分析、有限元分析和优化设计等的纺织机械虚拟设计系统方法,并开发纺织装备典型零部件的虚拟设计系统,并成功的应用到现代纺织装备的设计和制造中。

⑵纺织装备反求工程与创新设计模块:针对纺织装备中的关键零部件,利用现代精密测量手段和仪器对其进行精确测量,通过测量数据分析其原始设计参数和运动规律,同时利用虚拟设计与现代设计方法进行反求设计,验证工艺参数的正确性,并利用快速原型技术对关键零件进行虚拟制造,与原始零件进行比较分析,从根本上提高纺织装备专业设计人才的工程设计与制造能力;最终,进行创新设计。

⑶纺织装备机电一体化综合能力训练模块:针对纺纱机械、织造机械和印染机械机构的不同纺织装备的特点,研究纺织机械设计、控制和在线检测技术等,进行纺织装备中执行机构的定性分析和定量计算,验证工艺参数的合理性;同时根据工艺参数要求,对执行机构进行组合创新和工程应用,建立基于基础机构模块、控制方法、检测技术的整机设计体系,提高学生工程实践和设计能力。

⑷纺织装备工程实践模块:选取机构和控制系统具有典型特点的纺织装备,实现学生能够对纺织装备进行组装、拆解、平车、工艺参数调整等,掌握其工作原理,同时结合纺织综合自动化平台建设,构建典型的纺织装备控制与测量系统,完成各类工艺参数的测量,并能与虚拟设计模块得到的参数进行对比分析,以验证设计参数的正确性,提高工程分析能力。

纺织综合自动化实践教育平台建设以培养自动化专业人才的工程实践能力和创新能力为目标,以纺织染整服装的工艺与装备及生产中的自动化需求为背景,以现代自动化技术在现代纺织行业的应用为建设对象,构建涵盖系统分析、设计、调试、运行、维护各阶段,集运动控制、过程控制、机器人智能控制、新型传感器及现代检测、电力电子、嵌入式、模式识别、人工智能、复杂网络、CIMSERP等技术于一体的综合自动化实践教育平台。该平台建设拟包括以下五个模块:

⑴系统辨识与建模模块:针对纺织生产线控制环节多样性、纺织装备及纺织工艺不确定性,利用各种系统辨识方法、建模理论及分析设计工具,构建纺织材料及工艺过程中被控对象的辨识与建模模块,形成集系统辨识理论、基于动力学定律的建模理论和统计理论等多种分析方法的实验实践工程教育模块。本模块可以使学生了解纺织材料的“柔性”特征、被加工材料的“不确定 性”特征、工艺过程的“分布参数”特征、工艺过程的“时变”特征和“非线性”特征以及多个控制单元之间的“耦合”特征,使学生了解并掌握传统理论模型、状态空间模型或统计模型,并在此基础上进行系统分析与设计。

⑵传感检测与信息融合模块:针对纺织品质量构成因素繁多、纺织品各环节性能指标的特点,利用各种传感器和信息采集融合装置,构建纺织品质量分析和检测实验模块,形成集视觉检测、力学检测、化学检测、材料检测等多种纺织品质量检测和分析方法的实践教育模块。本模块可以实现织物的表面二维和三维疵点、撕破强度、燃烧性能、水洗色牢度、干洗色牢度、透气性、颜色偏差、条干均匀度等多种性能参数的检测和分析系统,使学生了解并掌握现代纺织装备及产品质量检测中传感器(含变送器)的频率化、数学化、复合化、集成化和智能化的相关技术。

⑶运动、过程控制系统模块:针对纺织机械运行以及纺织过程中存在的复杂非线性现象,利用运动控制、伺服控制、混合控制以及神经网络理论和方法,构建纺织生产环节运动控制及过程控制模块,形成集电气运动控制、液压气动运动控制、过程控制及综合控制系统等多种控制系统实践教育模块。本平台可以实现纺织生产设备的点位运动控制、连续轨迹运动控制、同步运动控制、跟随运动控制、同步&跟随运动控制、电液伺服控制器、电液比例控制器、气动运动控制、过程控制、混合控制等多种控制,使学生了解并掌握现代纺织生产线及装备中有关的运动、过程控制的相关控制理论和控制方法。

⑷信息化模块:针对纺织行业中产品设计自动化、生产经营决策信息化等需求,利用现代信息化技术构建纺织信息化模块,形成集产品计算机辅助设计、生产经营决策、生产过程监控调度、供应链管理、客户关系管理等信息化模块。本模块可以实现纺织品组织结构、织造工艺计算机辅助设计、纺织生产车间制造执行系统、纺织企业资源计划系统等多种信息化技术,使学生了解并掌握现代信息化技术的应用原理和方法。

⑸机器人控制模块:针对纺织工业过程中的物料运输、物料装配、挡车操作等特点,利用运动学模型、移动机器人控制方法,构建适合纺织工业过程控制的移动机器人和机械手系统模块,形成集机器人运动学和动力学模型分析、基于运动学和动力学的机器人控制策略分析及基于视觉的移动机器人运动控制分析为一体的实践教育模块。本模块可以实现对纺织机器人和机械手进行拆解、组装,验证纺织过程智能控制模块中的先进智能控制算法,使学生并掌握纺织机器人结构和工作原理,提高学生的工程实践能力和创新能力。

  







  


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在创造良好的工程实践软、硬件条件的基础上,整合的新型纺织工艺与装备实践平台为纺织工业开辟出一条全新的、且行之有效的工程实践能力的培养途径,在“大工程”的背景要求下,全方位、多角度地培养跨专业、跨学科的应用型工程技术人才。