螺旋锥齿轮齿面误差修

研究了基于数控加工螺旋锥齿轮齿面误差修正技术.提出了一种由摇台型机床调整参数向Free-Form机床转换的方法,建立了基于数控加工齿面误差模型;在此基础上,以齿面误差平方和最小为目标函数,优化摇台型机床调整参数,再将其转换为数控加工形式,从而实现数控齿面修正.最后通过算例表明,经过改变加权系数和优化可以达到齿面误差较高精度修正要求.     

重型弧齿锥齿轮铣齿机数控加工模型建立与仿真

通过分析弧齿锥齿轮加工原理及传统机械摇台式弧齿锥齿轮铣齿机的结构和机床运动关系,建立了弧齿锥齿轮铣齿机加工坐标系。采用刀盘主轴进给方式代替传统的整体工件箱部件或摇台部件进给方式,建立了重型弧齿锥齿轮铣齿机三维结构模型。分析了由传统机械摇台式弧齿锥齿轮铣齿机调整参数转变为重型数控弧齿锥齿轮铣齿机调整参数的原理和计算方法,建立了重型弧齿锥齿轮铣齿机的数控加工模型。通过计算实例,得到了重型数控弧齿锥齿轮铣齿机铣齿加工时机床各运动轴的瞬时位置。建立了重型弧齿锥齿轮铣齿机仿真加工机床模型,并进行了仿真加工,仿真结果满足弧齿锥齿轮铣齿机功能性验证要求。     

螺旋锥齿轮六轴五联动数控加工模型

基于空间坐标变换原理,研究了六轴五联动数控螺旋锥齿轮机床的运动规律,并建立了机床的加工坐标系;分析了由传统机床调整参数转换为六轴五联动数控机床调整参数的原理并提出了螺旋锥齿轮六轴五联动数控加工数学模型.此外,根据传统机床的大轮展成加工方法,推导出六轴五联动螺旋锥齿轮机床大轮展成法加工原理.最后根据实例计算,并得到了5个联动轴加工时的瞬时位置以及与时间的四阶表达式.     

基于微分变化构造法的数控机床几何误差补偿方法

为了使得机床误差建模与补偿过程紧密联系,同时避免雅可比矩阵繁琐的计算,提出一种基于微分变化构造法的机床几何误差补偿方法。根据坐标系微分变化矩阵建立机床几何误差模型。基于机床正向运动链顺序建立各个运动轴微分变化矩阵,结合各个运动轴几何误差对应的微分运动矢量计算得到运动轴几何误差对刀具精度影响,相加得到刀具坐标下的综合微分变化矩阵,通过机床正向运动学模型将刀具综合误差转换到工作台坐标系下得到机床刀具位置误差。采用微分变化构造法提取各个运动轴微分变化矩阵相应子矩阵构造得到机床雅可比矩阵,计算刀具坐标系综合误差对应运动轴补偿量得到机床补偿加工代码,微分变化构造法无需额外计算,且重新使用建模过程建立的矩阵。在北京精雕Carver800T加工中心进行实验,补偿后工件总误差降低了30%左右,验证了基于微分变化构造法的几何误差补偿方法的有效性。     

喷涂机器人空间轨迹到关节轨迹的转换方法

根据喷涂机器人离线编程需要和喷涂空间轨迹的特点,提出一种基于Dijkstra算法的喷涂机器人笛卡尔空间轨迹到关节轨迹的转换方法。通过分析工件坐标系和机器人基坐标系的关系,采用辅助特征点三点标定法将工件坐标系内的喷涂空间轨迹转换到机器人坐标系。建立了在机器人逆解中求取最短关节运动行程的优选模型,用赋权有向图表示所有机器人逆解间的行程关系,利用Dijkstra算法求最优的逆解组合。喷涂试验显示,所提出的轨迹转换方法能有效克服轨迹转换失真,验证了该方法的可行性和有效性。     

五面加工混联机床概念设计

提出一种五面加工的六轴混联机床的设计方案.以典型刀具和工件加工时的相对运动要求为输入,得到刀具和工件的位姿关系矩阵,用机床的串并联运动功能模型实现了刀具和工件的位姿关系.六轴混联方案中,主轴部件一侧采用可实现Z轴移动和A及B摆动轴进给的少自由度3PRS并联机构,工作台一侧采用XY并联驱动和C轴数控转台的串联机构.安装在3PRS并联机构动平台上的主轴部件通过倾斜布局、合理构件(组件)设计使刀具的摆动范围达到了±45°;并对3PRS并联机构进行了运动、刚度和工作空间分析.分析了XY并联平台与X轴滑台和Y轴滑台之间4条导轨副的受力状态.     

摆线齿锥齿轮齿面预定位置啮合接触分析算法

为了能够全面掌握齿面接触质量及便于接触区调整,基于摆线齿锥齿轮刀倾全展成加工方法,对齿面任意预定位置啮合接触分析进行了研究。分析了切齿加工运动,根据刀盘、摇台与工件之间的相互位置和运动关系,建立了刀倾法切齿加工数学模型,推导出理论齿面方程。建立了含轴向位置变量的齿面滚检数学模型,推导出啮合接触分析简化算法,给出了接触椭圆求解方法,在此基础上给出了齿面预定位置啮合分析计算流程。最后以一对摆线齿锥齿轮副为例进行了齿面不同预定位置的啮合分析,仿真结果与滚检结果一致,验证了啮合接触分析算法的有效性。     

五轴机床若干关键技术

五轴联动机床是数控加工机床中的高端设备,刀具除包含常规直线运动外还包含绕轴线转动,能够以任意角度到达作业空间的任何位置。五轴联动机床除了加工精度非常高之外,还能加工自由曲面等复杂表面,广泛一用于航天、潜艇等高要求的领域。文章对五轴联动机床相关特点等进行相应介绍。     

五面加工混联机床概念设

提出一种五面加工的六轴混联机床的设计方案。以典型刀具和工件加工时的相对运动要求为输入,得到刀具和工件的位姿关系矩阵,用机床的串并联运动功能模型实现了刀具和工件的位姿关系。六轴混联方案中,主轴部件一侧采用可实现Z轴移动和A及B摆动轴进给的少自由度3-PRS并联机构,工作台一侧采用X-Y并联驱动和C轴数控转台的串联机构。安装在3-PRS并联机构动平台上的主轴部件通过倾斜布局、合理构件（组件）设计使刀具的摆动范围达到了±45°;并对3-PRS并联机构进行了运动、刚度和工作空间分析。分析了X-Y并联平台与X轴滑台和Y轴滑台之间4条导轨副的受力状态。     

摆头转台型五轴机床旋转轴运动误差测量与辨识

为了快速、系统地辨识摆头转台型五轴机床旋转轴几何误差中的12项运动误差,提出了一种基于球杆仪(Double ball bar,DBB)五次安装的运动误差测量辨识方法。首先,结合摆头转台型五轴机床旋转轴分布特征,基于多体系统理论及齐次坐标变换方法建立了旋转轴局部坐标系下的测量模型,表征了空间误差向量与几何误差项之间的映射关系。其次,通过设置DBB初始安装位置及方向,实现了不同测量模式之间的连续切换,从而构造了五次安装法,辨识了摆头转台型五轴机床2个旋转轴共计12项运动误差,降低了DBB安装误差对测量及辨识结果准确性的影响。最后,在摆头转台型五轴机床上利用五次安装法进行基于DBB的运动误差测量辨识实验以及虚拟圆锥台轨迹测量实验,利用辨识值进行误差补偿,结果显示两个旋转轴的几何误差平均降低了48. 89%和51. 49%,虚拟圆锥台测量轨迹的半径偏差降低了50. 52%。误差补偿结果验证了测量、辨识的准确性和有效性。     

高齿准双曲面齿轮的设计方法与试验研究

通过增加工作齿高和对根切条件的深入研究，提出了高齿准双曲面齿轮的优化设计方法。这种方法可以有效地增大端面重合度，并保证所设计的齿轮不根切、齿顶不变尖，可在现有机床上使用标准系列刀具加工。台架试验表明，这种高齿准双曲面齿轮的噪声和振动量比普通准双曲面齿轮明显降低。     

数控车削的工艺与工装削

数控车床加工的工艺与普通车床的加工工艺类似,但由于数控车床是一次装夹,连续自动加工完成所有车削工序,因此在工艺方面与普通车床存在不同。文章从合理选择切削用量、合理选择刀具、合理选择夹具、确定加工路线、坐标系的建立和试对刀、加工余量与尺寸、夹具安装要点方面对数控车削进行了工艺分析探讨。     

基于坐标注意力机制和YOLO v5s模型的山羊脸部检测方法

山羊的脸部检测对羊场的智能化管理有着重要的意义。针对实际饲养环境中,羊群存在多角度、分布随机、灵活多变、羊脸检测难度大的问题,以YOLO v5s为基础目标检测网络,提出了一种结合坐标信息的山羊脸部检测模型。首先,通过移动设备获取舍内、舍外、单头以及多头山羊的图像并构建数据集。其次,在YOLO v5s的主干网络融入坐标注意力机制,以充分利用目标的位置信息,提高遮挡区域、小目标、多视角样本的检测精度。试验结果表明,改进YOLO v5s模型的检测精确率为95.6%,召回率为83.0%,mAP_0.5为90.2%,帧速率为69 f/s,模型内存占用量为13.2 MB;与YOLO v5s模型相比,检测精度提高1.3个百分点,模型所占内存空间减少1.2 MB;且模型的整体性能远优于Faster R-CNN、YOLO v4、YOLO v5s模型。此外,本文构建了不同光照和相机抖动的数据集,来进一步验证本文方法的可行性。改进后的模型可快速有效地对复杂场景下山羊的脸部进行精准检测及定位,为动物精细化养殖时目标检测识别提供了检测思路和技术支持。     

基于视触觉感知的番茄尺寸和姿态解析方法

针对传统农业机器人抓取过程中视觉识别番茄果实尺寸和姿态存在枝叶遮挡的问题,提出了一种基于视触觉感知的番茄尺寸和姿态解析方法。在果实抓取过程中通过视触觉传感器得到果实外轮廓接触局部点云信息,然后通过相机参数标定以及各手指关节变换矩阵,将不同传感器坐标系下的点云信息变换到同一基坐标系下,进而通过点云改进PCA算法和ICP算法解析抓取果实的尺寸和姿态信息。为了评估所提出解析方法的性能,在实验室环境下进行了番茄尺寸和姿态检测试验。通过游标卡尺测量和深度相机扫描分别获得番茄果实尺寸和姿态的真实值,并与本文方法解析结果进行对比。检测试验结果表明,本文方法获得的番茄横向尺寸和纵向尺寸平均相对误差分别为8.66%和11.08%,番茄果轴与视场投影面的水平夹角和垂直偏转角平均相对误差分别为10.03%和14.02%。本文方法解析的番茄果实尺寸与姿态信息,可应用于番茄果实抓取过程中的姿态调控,从而提高番茄果实抓取采摘的可靠性。     

基于3D视觉的青饲机拖车车斗自动识别与定位方法

根据农业生产智能化需求,提出一种基于三维视觉的青饲机拖车车斗自动识别和定位方法。该方法通过图像与点云数据处理技术相互配合,实现拖车车斗的边沿识别和空间定位。首先,利用视觉里程计概念构建相机与地面三维坐标系之间的关联,并用奇异值分解算法求解位姿变换矩阵,将相机坐标系下的3D点云进行旋转平移,并且基于地面进行阈值处理和降维;其次,采用随机抽样一致性算法完成对车斗边沿拟合以及车斗角点定位,获得机械臂喷头与车斗的相对位置;最后,通过坐标变换,将定位结果直观呈现在像素坐标系中。本文方法能够准确地定位车斗角点,描绘车斗所在区域。现场实验结果表明,该方法计算量较小、效率高、准确性高,能够满足现场作业的实时性与精度要求。     

三角网格曲面环形刀五轴加工宽行距刀具路径生成方法

针对三角网格曲面五轴数控加工中普遍使用的截平面法加工行距较窄、加工效率较低的问题,提出一种可变行距的宽行加工刀具路径生成方法。首先,以三角网格数据重构为基础,提出一种基于KdTree网格区域划分的求交算法,实现了网格数据点的快速获取;然后,分析环形刀及三角网格曲面的几何特性,在无曲率干涉条件下提出通过改变侧倾角并优化前倾角使刀具有效切削半径最大化的方法,获得以加工行距最大化为优化目标的最佳刀具倾角组合;最后,结合三角网格曲面的特性建立一种环形刀刀具离散模型,并提出了相应的干涉检测与修正方法。仿真实验表明,在相同加工条件下,本文加工行距优化方法较现有方法明显增大了加工行距、提高了加工效率,而且所提出的刀具干涉与修正处理方法能有效避免局部刀底干涉及全局刀杆干涉现象的发生。     

半对称三平移Delta-CU并联机构运动误差分析与标定

对提出的一种半对称三平移Delta-CU并联机器人机构进行误差建模和实验分析。在规划执行末端运动轨迹的基础上,采用外部直接标定和修正系统输入的方法对机构的运动学误差进行补偿。在外部直接标定的过程中,为降低系数矩阵中的随机测量误差对执行末端坐标精度的影响,利用整体最小二乘法求解坐标变换参数;以误差数据为样本,通过模糊神经网络模型进行训练,并将训练好的模糊神经网络模型用于Delta-CU并联机器人机构的误差值预测。实验表明,模糊神经网络模型能够对Delta-CU并联机器人机构误差进行精准的预测,有利于提高Delta-CU并联机器人机构的补偿精度,可为Delta-CU并联机器人机构误差补偿提供参照。补偿后其绝对位置精度由1.187 mm提高到0.4 mm,重复位置精度由0.037 mm提高到0.018 mm。     

考虑安装误差的摆线齿准双曲面齿轮轮齿接触分析

基于双刀头(two-part cutter head)分体式刀盘,采用面滚式切制方法加工摆线齿准双曲面齿轮,依据其加工展成原理建立了数学模型,并在考虑安装误差的情况下进行了轮齿接触分析(TCA),得出了安装误差对其啮合性能的影响。在满足传动性能要求的情况下,设计了轮坯参数和机床加工参数。以一对摆线齿准双曲面齿轮为例,分析了各个安装误差对其啮合性能的影响。     

基于Ei的螺旋锥齿轮研究发展分析

运用文献计量方法,由工程索引(Ei)检索出1985—2008年间关于弧齿锥齿轮、准双曲面齿轮的研究文献,从文献量、文献种类、文献语种、载文年代、论文学科分类、著者等方面对检索出的文献进行了定量分析;借助于Scopus引文索引,对检索出的文献(截至2011年1月31号)做了引用情况分析。这些分析无论对研究者还是对科研管理部门都有一定的参考价值。