多阶段制造系统中尺寸偏差建模与控制

多阶段制造系统中,最终产品的尺寸偏差是所有加工工位上尺寸偏差累积、耦合与传递的结果.为了解决多阶段制造系统中缺乏系统层上尺寸偏差控制模型的问题,在定义了3个坐标系、零件模型和零件偏差的基础上,通过齐次变换方法,推导出了夹具误差、基准误差、安装误差和加工误差的累积、传递过程,构建了状态空间模型,给出了模型的系统矩阵.该模型建立了每个工位上的零件尺寸偏差与制造过程中各种误差之间的关系,将尺寸偏差控制从设备层扩展到了系统层.实例证明了该模型的有效性和可行性.     

面向过程的多工位薄板装配公差综合

针对多工位薄板装配过程,建立了一种新的公差综合方法.通过分析夹具定位偏差与公差的关系,利用偏差流传递的状态空间模型建立了公差综合的约束函数,以制造成本为目标函数,利用Matlab实现了优化的公差综合方法,同时研究了过程损失对产品质量的影响.结果表明,该方法在确保装配质量的前提下,显著降低了制造成本.     

基于偏差传递的多工位装配过程质量评估模型

针对多工位装配系统中尺寸偏差传递的特点,建立了一种新的装配过程质量评估模型.首先分析了多工位装配系统的偏差源,研究了多工位装配尺寸偏差传递关系,构建了偏差流传递的状态方程.然后从过程系统本身寻找影响偏差传递和累积的特征参数来评价系统的装配质量特性,通过对尺寸偏差传递模型推导引出工位系数矩阵,经过合并变换求出各工位的系数矩阵的最大特征值,再乘以偏差精度权因子来建立装配质量评估模型,进而提出用装配偏差指数来衡量装配工艺过程的优劣.最后通过实际零件的装配过程说明该模型和装配偏差指数的应用方法.     

面向产品尺寸质量的制造系统可靠性建模与分析

基于产品尺寸质量对制造系统可靠性有显著影响.研究了多工位制造系统中关键产品特征测量偏差与制造系统要素故障、性能衰退的交叉作用.综合三因素建立了质量可靠性集成模型,以定量分析制造系统可靠性.研究结果表明:若不考虑产品质量、制造系统要素故障和性能衰退的交叉作用,系统可靠性将被过高估计.     

多工位制造系统尺寸偏差线性化建模与控制

为解决传统状态空间模型的系统矩阵存在非线性因子的问题，在定义了零件模型与零件偏差以及零件、夹具、机床3个坐标系的基础上，运用齐次变换方法进行了零件坐标系到机床坐标系的转换，实现了对传统状态空间模型的系统矩阵的线性化，给出了描述多工位制造系统中产品尺寸偏差传递的线性状态空间模型，增强了传统状态空间模型的可用性.实例验证了线性状态空间模型的有效性和实用性.     

钢筋腐蚀监测传感器设计与工程应用

基于钢筋腐蚀体积膨胀及光纤光栅测量应变的原理,设计了一种新型钢筋腐蚀监测传感器.通过室内加速腐蚀试验,建立了传感器信号与钢筋腐蚀率的定量关系;采用多目标优化方法,进行钢筋腐蚀传感器的优化布置.将该传感器埋入某码头泊位混凝土结构中并进行了测试,室内试验和工程应用表明,该传感器可用于混凝土中钢筋腐蚀监测.     

化学机械抛光传输机器人晶圆抓取自适应控制方法

针对化学机械抛光装备中晶圆位置变化时传输机器人无法有效进行抓取的问题,提出了一种化学机械抛光传输机器人晶圆抓取自适应控制方法.机械手在对化学机械抛光设备工位上晶圆进行抓取时,使用先进的红外传感器测量晶圆位置和偏差,并进行实时位置补偿,从而实现机械手对工位上晶圆抓取的自适应能力,提高了化学机械抛光装备效率和可靠性.仿真实验验证了系统的有效性.     

矿井瓦斯监测多传感器信息融合模型

分析了矿井瓦斯监测中存在的对传感器的影响因素多等单个传感器本身所不能解决的问题,提出了利用多传感器信息融合技术来增加系统的信息利用率、提高整个系统的精度、可靠性和容错能力的方法。在讨论矿井瓦斯监测的信息源的基础上,确定了瓦斯监测多传感器信息融合的结构模式,利用状态空间方法对此结构模式进行了描述,建立了瓦斯监测系统多传感器信息融合的状态空间模型。采用人工智能方法,建立了多传感器信息融合的模糊神经网络算法模型,实验结果表明,该模型是有效的。     

矿井瓦斯监测点优化选址

解决依据现行煤矿安全规程及相关规范布置的瓦斯监测点存在空间分布不均的问题.提出兼顾监测覆盖范围和瓦斯安全关注点的瓦斯传感器布置方式;以节点间风流流经时间为监测等级,依据相关规程规范布置的监测点为必选布置点,以风网节点为增设瓦斯传感器的备选布置点,借助图论和集合覆盖理论建立了监测点优化选址模型;运用蚁群算法对模型进行优化求解,设计了针对问题特性的启发信息策略和当前解集及禁忌表的初始值;将模型应用于某实际矿井风网算例,得到不同监测有效级下需增设的监测点数量和位置等信息.研究结果表明:蚁群算法快速优化求解到的布点方案更符合工程实际情况.     

大跨度空间网格结构的健康监测系统

针对大跨度空间网格结构健康监测系统中的传感器布置以及损伤识别问题,以凯威特型单层球面网壳为例,首先,定义基于变形能的适应度函数,采用粒子群优化算法布置加速度传感器;其次,根据加速度响应信号,建立时间序列模型(AR模型),根据模型系数的变化,判断损伤存在与否;最后,以AR模型系数为输入,损伤位置为输出,建立BP神经网络,通过BP网络的训练和测试,判定损伤存在的位置.数值模拟结果表明:基于粒子群算法的传感器优化布置方法能够准确获取网壳结构中的关键信息点,有效节省传感器布置数目;基于时间序列分析和神经网络的损伤识别方法可以准确识别网壳结构的损伤及损伤位置.     

基于相关光谱和差分检测的气体传感系统

基于相关光谱和差分检测技术提出了一种新型的光纤气体传感系统,实现了对微量气体的高灵敏度、高准确度、实时在线检测.首先对该系统进行了详尽的理论分析,然后在合理选择实验器件的基础上搭建了一个光纤气体传感系统,测量乙炔气体的体积分数.该系统不仅消除了光强波动及待测气体中杂质气体的干扰,而且也避免了周围环境中噪声和杂散光的影响.实验结果表明,系统的分辨力可达0.5‰,测量灵敏度为6.62μV,最大绝对误差为0.15‰,相对误差为7.5%,稳定性为2.27%,重复性误差为0.817%.     

分布式光纤传感中用于快速检测的软硬件设计

针对目前分布式光纤传感系统检测速度慢的缺点，利用可编程逻辑器件(FPGA)芯片为核心设计能快速检测的数据采集系统，将1次全量程检测时间从30 s甚至几分钟缩至10 s以内，使得分布式光纤传感接近实时. 分布式光纤传感技术是光纤传感中最有应用前景的技术之一，其最大的优点是能实现大范围超长距离检测.介绍布里渊和拉曼这两类分布式传感的传感原理以及其重复性、帧结构的传感数据特点. 根据该特点设计基于FPGA内部的多个先入先出（FIFO）的超长环形队列进行数据缓冲和求均算法操作，对信号进行降噪处理，并设计基于USB20协议的CY7C68013A数据传输模块将数据传输到上位机显示和存储. 结果表明，该设计解决了分布式光纤传感中因测量时间长，不能实时检测的问题，实现准实时检测，大大提高分布式光纤传感的性能，可应用于需要准实时监测和大量传感器的场合.     

大型直齿圆柱齿轮误差测量系统研究

针对大型齿轮在机测量存在必须停止加工过程,影响加工效率和经济效益的问题,研制了一种大型直齿圆柱齿轮离线自动测量系统.测量系统以 PC 为控制中心,可根据用户选择自动生成测量路径;其选用高精度测头和光栅尺,利用数控系统驱动 x、 y、 z 轴及旋转载物台,可以实现测量位置的精确定位;可以实现齿形误差、齿距误差和齿向误差的自动测量.     

低温共烧陶瓷激光测厚系统设计与误差分析

基于提升低温共烧陶瓷（LTCC）厚度的检测精度、测量效率和可溯源性的需求,设计了一套LTCC激光测厚系统。针对测量精度难以满足需求的问题,对存在误差进行分析,采用厚度测量用调整夹具消除同轴度误差和线性度误差,优化设计结构降低倾角误差,循环传感器标定消除重复度误差,通过数据优化和滤波处理降低机械振动误差,提高了系统测量精度。与实际产品厚度数据对比,最终精度误差≤5?,符合产品的应用要求,具有广阔的应用市场。     

测量线性工作台滚转角误差的多探头法

针对线性工作台运动过程中的滚转角误差,提出一种多探头测量方法．与传统的用2个位移传感器和1个具有高平面度的感应物测量滚转角误差的方法相比,所提出的方法利用4个位移传感器,无需高平面度的感应物,更容易实现测量．分析了各项几何误差对传感器读数的影响,利用顺序两点法采集传感器信号．根据传感器融合技术,得到滚转角误差的差分表达式;对测量系统进行了灵敏度和仿真分析．仿真和实验结果表明了该测量方法的可行性．     

Josang 信任模型的物联网感知层安全数据融合方法

物联网感知层通常涉及大量传感器节点的运用,具有节点资源有限、分布广泛、无人值守、数据冗余、攻击容易等特点,实施安全数据融合是其必然选择。为了保障物联网感知层数据融合结果的真实性与可靠性,建立了一种结合数据预处理与节点信誉度评价的安全数据融合模型,利用粗大误差理论将明显偏离正常数据（或真值）的异常数据予以识别和剔除,基于概率统计理论计算和更新节点信誉度,只允许来源于高信誉度的节点数据参与数据融合,以Josang信任模型形成对数据融合结果的评价。仿真实验结果表明,该模型不仅有助于确保物联网感知层数据融合结果真实性与可靠性,而且基于粗大误差的数据预处理方法可减少数据融合的计算量,降低对传感器节点资源的需求。     

带非均匀节点分布无线传感器网络的高效节能数据存储

现有大部分无线传感器网络的分布式数据存储方法都依赖于传感器节点定位系统,这会导致节点消耗大量的能量,而且这些方法主要是针对均匀分布的无线传感器网络的,并不适用于非均匀节点分布的传感网络。为了解决这个问题,提出一种非均匀节点分布传感网络的大数据路由存储算法,其目的在于减少传感器节点的实际分布和地址。为了进一步节省数据存储空间和能量消耗,将布隆过滤器(Bloom filter)集成到节点上,从而进一步减少数据丢失和网络能量消耗。文中算法提供了高效的搜索服务,使数据在网络内的存储分布和路由能量消耗更加均匀,进而提高了网络的生存时间。文中算法在容错情况下通过减少冗余数据来提供高效节能的存储,并进一步减少数据的路由开销和存储空间的浪费。     

基于空芯光子晶体光纤的反射式气体传感器

以光子晶体光纤(PCF)为研究对象,以提高气体测量灵敏度为研究目标,提出一种反射式的光纤气体传感技术.首先,利用宽谱光源谐波检测技术,并结合实际应用需求,设计了基于空芯PCF的反射式气体传感系统,并详细分析了系统的工作原理.然后,针对空芯PCF与单模光纤耦合困难、气体填充时间长的问题,设计了集密封、固定及连接于一体的机械耦合装置作为测量气室.最后,以乙炔气体为例,测试了该系统的传感特性,体积分数分辨力可达0.02%,最大相对误差为1.39%.该技术将进一步推动PCF在气体传感中的应用,并为其在实际气体浓度测量中的应用提供了理论和实验基础.     

基于恒电流源的电阻式气敏传感器检测系统

为保证电阻式气敏元件的高精度检测,设计了一种基于恒流源的气体浓度检测系统。该系统利用恒电流源,使传感元件电阻与电压变化呈线性关系,以提高气敏元件阻值随
气体浓度变化的准确度。恒电流源包括基准稳压电源、电流负反馈电路、稳压二极管和待测气敏元件。经过参数整定,其测电阻范围可达0～1 000 kΩ,平均测量误差小于0.027 2%。利用SnO2传感器检测浓度为0～2 05357 mg/m³的乙醇气体,测量出传感器电阻随浓度增加呈e指数下降趋势,系统最大测量误差小于±1.5%。     

基于人工神经网络的卫星姿态信号处理

地球遥感卫星的技术难点之一是保持有足够的姿态控制精度．通常卫星的姿态由单一传感器获得,为得到高的姿态精度,需要对多个传感器信息进行综合处理．针对由惯性基准、红外地平仪和太阳敏感器组成的卫星姿态测量系统,提出并设计了带反馈的ＢＰ人工神经网络进行信号处理．研究表明,该方法可以抑制红外地平仪轨道周期误差和卫星进入阴影区时对测量系统的影响,从而使系统的测量精度得以很大提高．