基于结合部动力学特性的立柱-主轴系统动力学模型研究

针对某卧式加工中心动力学特性分析的需要,论述了主要影响其动力学特性的立柱-主轴系统中导轨结合部、螺栓结合部、滚珠丝杠结合部以及轴承4类结合面分布情况,提出各类结合部动力学参数提取方法与有限元建模方法.通过试验测试与有限元分析相结合的手段识别导轨结合部刚度与阻尼,利用赫兹接触理论计算出滚珠丝杠接触刚度.在此基础上,建立了某卧式加工中心立柱-主轴系统有限元分析模型,通过测试立柱-主轴系统轴端频率响应函数验证了该有限元分析模型的准确性,并分析得出了该立柱-主轴系统导轨结合部对系统动态性能的影响情况.     

基于非下采样Shearlet变换的磁瓦表面裂纹检测

针对磁瓦表面裂纹缺陷图像背景不均匀、对比度低和存在纹理干扰等特点,提出了一种基于非下采样Shearlet变换(Nonsubsampled Shearlet transform,NSST)的裂纹检测方法。首先对原始图像进行多尺度、多方向NSST分解,得到一个低频子带和多个高频子带,然后利用各向异性扩散和改进的γ增强方法对高频子带进行滤波和增强;同时利用二维高斯函数对低频子带进行卷积操作来构造高斯多尺度空间,估计出图像的主要背景,并通过背景差法得到均匀的低频目标图像。最后通过重构NSST系数得到去噪和增强后的均匀目标图像,利用自适应阈值分割和区域连通法提取裂纹缺陷。实验结果表明,所提方法检测准确率达92.5%,优于基于形态学滤波方法、基于Curvelet变换方法和基于Shearlet变换方法等现有磁瓦表面裂纹检测方法。     

基于机器视觉的五坐标机床旋转轴误差检测方法

提出了一种利用机器视觉技术对五坐标机床旋转轴转角定位误差进行检测的方法。首先,通过制作特定的标志,用CCD相机获取标志图像;然后,通过数字图像处理技术对所获得的图像进行分析处理;最后,根据标志在不同位置处的相对转角偏差计算机床旋转轴的转角定位误差,实现五坐标机床旋转轴转角定位误差的辨识和测量。同时,将该方法与传统检测方法进行对比,实验结果表明,所提出的检测方法简单、高效,可以实现机床旋转轴误差的快速检测,并为五坐标机床旋转轴误差的补偿提供了计算依据。     

鼓式制动器热—结构耦合特性仿真分析

以鼓式制动器作为研究对象,制动鼓受到摩擦衬片和制动蹄长期挤压会产生热载荷,对制动性能造成影响,从而影响行车安全。在制动过程中,温度场和应力场的变化规律会对制动性能造成很大影响,因此温度场和应力场的耦合分析计算是制动器设计不可或缺的内容。采用SolidWorks软件对鼓式制动器的制动鼓、摩擦衬片、制动蹄进行三维建模并导入至ANSYS中,对制动过程进行热—结构耦合分析。研究制动过程中制动鼓摩擦表面的温度场分布以此为载荷进行结构分析,得出制动器的最大变形为0.28mm,出现在制动蹄顶端附近;制动蹄的最大应力为222.85MPa,出现在制动蹄中部回位弹簧孔区域。仿真分析结果表明在制动过程中,制动器满足工程要求,为制动器的结构设计提供一种新思路。     

基于混沌相空间重构的数控机床运动精度预测

针对难以通过数学建模方法分析数控机床运动精度演化规律的问题,提出了基于混沌相空间重构理论的数控机床运动精度非线性演化预测方法。采用平均互信息法计算延迟时间,以虚假最近邻点法计算最小嵌入维数,对数控机床运动精度的一维时间序列进行相空间重构,获得与原系统拓扑同构的状态空间。基于混沌系统内在的规律性和有序性,用相点轨迹描述运动精度在相空间中的演化规律,以相点的多维分量构成输入向量,以运动精度预测值为输出向量,构造了基于RBF神经网络的非线性预测模型。引入了量子粒子群方法对预测模型参数进行优化,得到RBF预测网络的中心点、宽度及连接权值的全局最优值,采用优化后的模型对数控机床运动精度演化趋势进行了预测。实验结果表明,基于混沌相空间重构的预测模型,可以很好地追踪数控机床运动精度的演变趋势和规律,有较高的预测精度。     

田间果蔬采摘机器人视觉传感器设计与试验

针对田间果蔬采摘机器视觉识别与定位的需求,设计嵌入式采摘视觉传感器,内嵌130万像素CMOS图像传感器和开放性MCU,配置亮度处理模块和室外光自适应控制专家库,解决室外光变化影响视觉检测的难题.用主从传感器构造双目视觉系统,配置图像分割和测距算法,进行采摘目标的识别与定位.经试验和测试,在采摘臂长范围内,对成熟西红柿的识别有效率为96%,位置误差±12 mm.     

6R焊接机器人逆解算法与焊接轨迹误差分析

为了提高6R焊接机器人的位姿精度和焊接轨迹的准确度,提出了一种基于RBF神经网络的6R焊接机器人逆运动学求解方法。针对6R焊接机器人逆运动学方程组具有高维、非线性、求解复杂的特点,基于RBF神经网络建立运动学逆解预测模型,采用尺度空间理论对焊接机器人的位姿参数样本所在的工作空间进行分区,采用均匀设计法和模糊聚类理论对分区后的训练样本进行优选,并根据Z-Y-Z坐标转换原理进行转换和归一化处理,将逆运动学求解问题转换为基于RBF的6输入6输出预测系统。运用该系统对6R焊接机器人进行了复杂焊接轨迹仿真和点焊实验,并与基于组合优化迭代法和BP神经网络的逆运动学求解效果与焊接精度进行了比较,结果表明,基于RBF的6R焊接机器人运动学逆解预测模型具有求解简单、精度高、便于轨迹规划的特点,证明了该方法的可行性和有效性。     

熔融沉积式3D打印路径优化算法研究

针对目前3D打印加工耗时长、生产效率低的特点,提出一种熔融沉积式3D打印路径优化算法。针对部分零件切片轮廓封闭曲线多的情况,提出一种基于蚁群算法的轮廓路径规划方法,合理规划各轮廓的打印顺序。采用平行扫描对切片截面进行填充,分析扫描线角度对打印效率和打印质量的影响,确定最优扫描线角度,将填充区域进行区域划分,提出了一种基于四点法的区域合并算法,并采用临近法对合并区域打印次序进行优化。运用该算法进行零件打印实验,与传统的平行扫描法比较,3组零件的单层轮廓路径长度分别缩短了19.5%、12.5%、10.7%,打印时间缩短了12.6%、11.6%、8.9%,打印零件的尺寸精度和表面质量均有所提高,结果表明,该算法健壮有效并且打印效率更高。     

农用自卸车制动蹄有限元分析及优化设计

针对某农用自卸车制动蹄结构存在薄弱环节,采用有限元方法对其进行静动态特性分析和优化设计。建立制动蹄的有限元模型,计算凸轮对制动蹄的促动力和制动蹄回位弹簧的拉力,在其工况下进行静力学和模态分析。在此基础上进行拓扑优化,并提出制动蹄优化设计方案。优化结果表明,制动蹄的最大变形量减小16.5%,最大应力降低28.38%,前三阶固有频率分别提高23.57%、31.74%和31.44%,为制动蹄的结构设计和优化提供一定的理论依据。