机器人曲面磨削轨迹的曲率自适应规划算法研究

机器人在曲面类零件加工中应用日趋广泛,针对自由曲面轨迹规划困难、工件表面粗糙度均匀性难以控制等问题,提出一种能适应曲面曲率变化的机器人曲面磨削轨迹规划方法.基于赫兹理论分析机器人磨具与工件表面的接触应力变化,通过求解材料去除模型计算出曲率影响下的相邻磨削轨迹行距,得到了曲率自适应的磨削轨迹;然后通过恒等弦高误差算法求解...     

基于曲率图卷积的非均匀点云掩码自编码器

提出一种基于曲率图卷积的非均匀分组与掩码策略,用以优化掩码自编码器.首先,提出曲率图卷积以避免固定邻域导致的归纳偏差;其次,在曲率图卷积后引入图池化层,根据点云局部特征进行池化操作并分组;最后,在池化层输出特征的基础上学习每个分组的掩码概率来避免冗余.实验结果表明,本方法能有效提高点云掩码自编码器在下游任务的泛化效果,在ModelNet40上的分类精度达到93.7%,在Completion3Dv2上的补全精度达到5.08,均优于目前主流方法.     

基于包围盒法的散乱点云数据的曲率精简

采用非接触式扫描方法测量工件,能够获得高密集度的点云数据,但是过多的点云数据会严重影响曲面重构的光顺性.因此,精简点云数据成为逆向工程中相当重要的一环.提出了直接根据曲率变化精简点云的方法,对邻域搜索、曲率估算和曲率精简原则等进行了研究.对传统的邻域搜索方法进行了改进,采用包围盒法分割曲面,提高了点云精简的效率和精度.     

基于压缩控制点的B样条曲线重构算法

3次准均匀B样条曲线是曲线曲面重构中广泛应用的算法,逆向工程要求用尽可能少的数据点实现曲线曲面的高精度重构。本文将3次均匀B样条曲线的性质推广到3次准均匀B样条中,并对推论进行了证明。基于所得的推论,提出一种改进的3次准均匀B样条逼近曲线算法。所提出的方法不用反算控制点,可以使曲线插值于控制点;引入切向参数S和曲率参数L对控制点处的切向特性和曲率特性进行控制和调整;可以通过调整形状参数提高曲线的拟合精度。最后,使用三种方法对某叶片截面离散数据重构,结果证明,所提出的方法在使用相同的控制点时,拟合误差更小;在达到相同的逼近精度时,使用的控制点数更少。     

细长火箭内壁打磨机器人无冗余干涉规避与优化

针对应用于自由操作空间的机器人冗余度碰撞规避方法,无法解决细长型固体火箭发动机壳体内壁打磨机器人各关节间、关节与内壁间的干涉规避,提出了一种在受限操作空间中机器人无冗余自由度的干涉规避方法.在不增加机器人自由度的前提下,通过数学模型判别在壳体内壁打磨轨迹上各关节间、关节与壳体内壁间是否发生干涉,动态地对末端执行器的打磨接触面进行调整、改变各关节位置与姿态,以实现干涉规避;并且以关节速度变化的平稳性为性能指标、干涉规避为约束条件,进行运动学优化与仿真试验.仿真结果表明,打磨机器人满足打磨轨迹、无干涉碰撞,且各关节的速度变化平稳均匀.     

基于插值求解与数值模拟的三维模具补偿方法

模具补偿是金属板料成形中控制回弹的主要方法.针对迭代修正方法在三维模具补偿中效率低、精度差的问题,提出一种基于插值求解与数值模拟的模具补偿方法.通过定义成形后工件形状误差与模具型面偏差之间的函数关系,求解得到了工件成形所需的理想模具补偿量;在有限元模拟中,沿回弹前后节点连线方向进行工件网格面节点反向调整,并对补偿后的节点群进行逆向处理,实现模具补偿面重构.该方法简化了三维模具型面的补偿流程,可实现模具型面内不同位置的独立、非均匀补偿,并保障了模具补偿型面的光顺性.以轨道车辆司机室车顶蒙皮为例,对比了不同模具补偿型面成形后工件的回弹量和形状偏差,并采用研究中获取的理想模具型面进行工件试制,结果表明成形件满足精度要求.     

V型滤池进水渠配水均匀性探讨

沿程能量损失和水流动能的变化引起V型滤池配水渠水面高程沿程变化,造成滤池配水的不均匀.基于流体力学基本原理,推导出配水渠内水面升降的计算公式,并做了配水均匀性的定量分析.根据配水渠内水面高程的变化容易算出各配水堰顶高程的调整量,按此方法调整配水堰顶高程,可显著改善滤池配水的均匀性     

复杂物流系统订货点量仿真优化调整策略

利用自行开发的集中式复杂物流系统仿真工具CLSire进行复杂物流系统订货点量的仿真优化,提出了仿真优化调整的一般步骤,分析了保管缺货率对复杂物流系统中各个实体在分散控制策略下的订货点量大小的影响规律,以一个具体的复杂物流系统为例,运用CLSim进行仿真优化调整实验,得到了复杂物流系统在6种情形下的仿真优化调整步骤,并据此进行分析、总结与归纳。得到了运用CLSim进行复杂物流系统订货点量仿真优化调整基本规律．     

基于离线编程的机器人柔顺打磨方法及实验

该文提出一种用于六轴抛光打磨的机械臂离线编程方法和装置,利用离线编程软件快速生成打磨程序用于复杂曲面的打磨,通过柔顺装置的设计实现恒力打磨,从而完成了机器人快速打磨。具体步骤为:在离线编程软件中标定六轴抛光打磨机械臂与打磨工具的相对位置,生成打磨轨迹点,建立系统的三维模型并将其进行格式转换;将三维模型及打磨轨迹点导入离线编程软件,确定相对位置关系;然后离线编程软件根据输入,自动生成打磨程序;最后将打磨程序输入具有柔顺打磨装置的机器人系统,实现打磨。将该方法用于一种锌合金水龙头把手的抛光打磨,证明该离线编程方法生成的程序能够完成精确打磨作业,效果良好。     

基于距离函数的3种夹具定位分析方法的比较

建立了点-面、面-面有向距离函数的一阶、二阶微分表达式的统一理论模型.在此理论模型的基础上提出了线性方法(基于点面距离函数一阶微分性质)、单边二次方法(基于点-面距离函数一、二阶微分性质)和双边二次方法(面-面距离函数一、二阶微分性质)的3种夹具定位分析方法,进而分析了定位元和工件的局部曲率对夹具定位精度的影响.仿真试验表明:当定位元的曲率半径相对于工件的曲率半径较小时,3种分析方法的精度相当;但当定位元的曲率半径相对于工件的曲率半径较大时,线性方法、单边二次方法不能跟踪理论值的变化,而双边二次方法却能很好地跟踪理论值的变化,表明了双边二次模型的高精度特性.     

一种基于端点非插值性的NURBS曲面重构方法

为了解决多面片拼接曲面、多修饰特征曲面连续性差且难以延展的问题,提出了基于端点非插值性的NURBS曲面重构方法.首先根据位置和曲率的不同,将原始曲面离散为点云数据,根据离散点计算各个采样路径上的节点矢量;然后计算出曲面重构所需的端点非插值性的共同节点矢量及相应的控制点,并将共同节点矢量转化成标准的端点插值节点矢量,根据最新的端点插值节点矢量在无数据点区间插入新的型值点;最后将所有数据点重新拟合成单一曲面.重构结果表明,通过使用该方法重构所需的计算量降低,重构出的曲面精度较高.在曲率变化剧烈处,既保证了与原始曲面的贴合率,又保证了截面线的曲率连续性.该方法将原始曲面重构为单一曲面,提高了曲面重构精度,有效地解决了造型中易出现的曲面退化、曲面畸变等问题.     

融合自适应曲线预瞄的驾驶机器人转向操纵粒子群优化滑模控制

为提高不同工况下驾驶机器人操纵试验车辆的转向精度和自适应能力,提出了一种基于自适应曲线预瞄的驾驶机器人转向操纵粒子群优化滑模控制方法。首先建立了试验车辆动力学模型和驾驶机器人转向机械手动力学模型,并构建了驾驶机器人转向操纵试验车辆的集成系统动力学模型,接着研究了一种融合路径曲率和车速的驾驶机器人转向操纵自适应曲线预瞄方法,其预瞄点位置能够根据车速和路径曲率做出自适应调整。在此基础上,设计了用于驾驶机器人转向操纵的粒子群优化滑模控制器,并进行了稳定性分析,同时利用粒子群算法在线优化滑模控制切换项的反馈增益系数,以减小控制抖振。仿真及试验结果表明,所提出的方法能够在不同工况下根据路径曲率和车速做出自适应调整,实现驾驶机器人操纵车辆的精确转向控制。     

水平管降膜蒸发器的管束列数优化数值模拟

基于分布参数方法,对大型制冷系统中水平管降膜蒸发器的换热特性进行管束列数优化数值模拟,计算了饱和液态制冷剂HFC-134a在水平铜管束外的流动蒸发换热特性,并考虑不同降膜管束列数和蒸发器中的满液管排数对蒸发器换热特性的影响,提出采用质流场均匀性因子来评价降膜蒸发器的换热性能.结果表明:在满液管排数一定的情况下,降膜蒸发器的管束布置列数越少,则降膜传热管外干斑面积越小;质流场均匀性因子越大,蒸发器换热特性越好.     

针对机器人焊接飞溅缺陷的机器人打磨工艺研究及优化

焊接过程中会出现飞溅缺陷,需要经由打磨环节使工件合格.人工打磨低效、成品无法达到同一标准和工人易受伤等明显缺点,因此恒力打磨机器人的研究更加重要.由于机器人焊接工艺的参数选择不当、极点压力过大和熔滴过渡不正常等原因产生的飞溅缺陷在实际生产过程中无法完全避免,需要使用打磨机器人对焊接后工件进行打磨处理而使工件达标.基于打...     

激光近净成形工件边缘凸起的数值模拟

为了分析激光往复扫描下薄壁工件的边缘凸起问题,文章建立了熔池的二维热传导和流体流动模型,分析了多层工件的熔池温度分布和形貌特征;通过计算有效送粉量,得到多层工件的成形高度预测,解释了边缘凸起的形成原因。激光在每层工件的边界处改变扫描方向,熔池被连续加热而扩大,导致熔池与粉斑的重合面积扩大,增加了有效送粉时间,进而导致工件边缘处熔融的粉末过多、形成凸起。数值计算结果表明,缩小粉斑面积能有效减小边缘凸起问题。     

机器人匀速喷涂涂层均匀性分析

为优化机器人喷涂轨迹,采用厚度方差作为涂层均匀性评价函数,建立了基于抛物线喷涂模型的涂层均匀性模型,研究了匀速喷涂涂层均匀性。量纲一的计算结果表明重叠宽度是影响涂层平均厚度的主要因素,种子路径位置和喷涂工件宽度是次要因素。当重叠宽度为0.29~0.31时,厚度方差取得约为0.0025的最小值。以优化涂层均匀性为目标规划机器人喷涂轨迹,可只考虑重叠宽度,而忽略种子路径位置和喷涂工件宽度。     

基于多指标的钢轨打磨目标廓形设计

提出了一种基于多维度指标综合最优的钢轨打磨目标廓形设计方法,该方法通过对车辆稳定性、曲线导向性、轮轨接触特性曲线平滑性和轮轨接触点均布性等4个指标进行综合考虑,基于轮轨接触特性的逆向求解方法,实现轮轨接触特性曲线的自动优化和钢轨打磨目标廓形的计算机智能化设计.太原铁路局北同蒲线打磨应用结果表明,打磨后钢轨光带位置和实测...     

基于曲率尺度空间的轮廓线匹配方法

基于曲率尺度空间(curvature scale space,CSS)理论,提出了一种匹配和识别存在仿射变化的平面曲线的方法。首先借助边缘检测算法提取图像轮廓,利用PCA白化算法消除轮廓线尺度、平移和切变的影响;然后对轮廓进行重采样并求取对应曲率尺度空间图的局部极值点;最后利用局部极值点向量数组作为轮廓线的描述符进行匹配。在MCD形状数据库的对比检索实验结果表明本文所提出的方法不仅有较高的检索率,而且对仿射变化具有良好的鲁棒性。     

一种利用近似平均曲率提取散乱点云模型特征点的快速算法

在处理散乱点云数据的过程中,一般需要先确定模型的特征点。提出一种从三维空间二次曲面方程中估算一点的平均曲率的新方法,利用平均曲率和视点来提取散乱点云模型的特征点。首先计算一点的k-邻近点,并求出经过这k个点的三维空间二次曲面方程,结合经过该点法线的两个正交平面来估算该点的平均曲率,平均曲率大于给定阈值的点是第一类特征点;第二类特征点是由法向量和视线向量的内积决定的,内积小于给定阈值的点称为特征点。将这两种特征点作为最后点云模型的特征点。该方法与其它方法相比,平均曲率模型参数个数由27个减少到17个,计算量小,仿真效果好。     

预加热磨削强化均匀性实验研究

针对磨削强化过程中磨削强化层沿工件磨削方向分布不均匀以及磨削后工件表面产生变形的情况,提出了一种基于温度补偿的磨削强化层均匀性改善方法.通过铜电极对工件导电加热,并在工件切入端安装304不锈钢垫片,通电后形成串联的闭合回路.利用304不锈钢的电阻率大,导热系数小的特性,在预加热条件下工件切入端形成局部高温,达到对工件切入端进行温度补偿的目的,从而提高切入端的磨削强化层深度,进而提高工件磨削强化层深度分布的均匀性.实验中研究了预加热温度和304不锈钢厚度对磨削强化层分布和工件变形情况的影响规律.实验研究结果表明:磨削力和工件磨削强化层深度随着预加热温度升高而增加;随着工件磨削切入端所加不锈钢垫片厚度的增加,磨削后工件变形减少,同时沿工件磨削方向磨削强化层深度分布的均匀性相应提高.