倾角约束条件下的机器人喷涂轨迹优化

目的:提高机器人针对自由曲面进行倾斜喷涂时的涂层厚度均匀性。方法:提出了一种以喷枪姿态和移动速度为变量的倾角喷涂轨迹优化方法。首先建立了喷枪倾斜喷涂时的涂层增长模型,然后用边界盒子法生成待加工面上的喷涂轨迹,并且采用插补的方法获得以涂层厚度均匀性为目标的喷涂轨迹优化模型,最后用改进的遗传算法求解获得每条轨迹上喷枪姿态和移动速度的最优值。结果:前两次仿真实验中,仅优化喷枪的移动速度,曲面上的涂层最大厚度差分别为34.0μm和54.0μm,而同时对喷枪的姿态和移动速度进行优化,涂层最大厚度差为5.6μm。结论:喷枪倾斜喷涂时,对喷枪姿态和移动速度同时进行优化,可以更好的提高涂层均匀性。     

油漆喷涂过程挥发性有机物分布规律的研究

挥发性有机物(VOCs)是工业涂装的主要污染物之一,对涂装作业场所的VOCs进行监测,是保护操作人员身体健康、减少环境污染、保障涂装业安全生产的关键之一。采用数学分析方法,探讨了时间、风速、空间位置对VOCs浓度分布的影响。结果表明：喷涂过程中VOCs浓度与喷涂时间呈正比例增加关系;空气流通会显著降低VOCs浓度,当空气流通速度为1.5 m/s时,VOCs浓度相比于无风环境降低80.7%;根据VOCs在喷嘴轴向和径向不同距离的分布规律,确定了PID气体传感器在喷涂车间的测量位置。在喷嘴轴向距离为1.6～2.0 m、径向距离为0.3～0.4 m区域内,且在环境中无风时,VOCs浓度达到稳定值。因此将传感器安装在此区域,尽量避免空气流通,可实现较好的监测效果,同时避免影响正常喷涂作业。     

一种全新结构的帘幕涂装系统及其应用

介绍了一种与现有帘幕涂装系统完全不同的全新结构,具有涂膜厚度调整方便、结构加工简单、并具有自动纠偏等功能,与一般喷涂相比,涂料浪费少,使用率达100%,尤其适用于涂料价格昂贵、工件为板材类的液态涂料涂装.     

喷涂机悬臂梁的正弦激励参数振动分析

目的自动式喷涂机喷涂效率和质量较低与其在工作过程中受激产生振动密切相关,需要进行参数振动分析,以提高喷涂机系统的稳定性。方法首先建立喷涂机力臂-喷枪系统的正弦激励悬臂梁的弯扭耦合振动模型,对系统的参变方程进行有限差分离散处理,得到系统的质量和时变刚度矩阵,然后运用时间离散和Matlab振动工具箱进行求解和分析。结果喷涂机系统的固有频率随时间的变化情况近似于正弦,且随着激励振幅和激励频率的增加都有趋于增大。当激励幅度大于3cm时,系统的振动幅值会急剧增加,说明弯扭振动发散,系统趋于不稳定。当激励频率大于150rad/s时为不稳定区域;激励频率小于150 rad/s时系统的大部分区域趋于稳定;同时在激励频率等于95 rad/s附近系统不稳定。结论喷涂机悬臂梁在不同激励参数条件下具有复杂的振动行为,研究其振动特性对提高自动式喷涂机的稳定性和效率具有重要的指导意义。     

热喷涂轨迹对涂层结构及性能影响的研究进展

热喷涂技术是表面工程中一门重要的学科,是重要的表面防护和强化技术之一。针对热喷涂轨迹对涂层结构及性能的影响,综述了热喷涂过程中喷枪移动路径、移动速度、倾斜角度以及喷涂距离等工艺参数对平面和曲面涂层厚度均匀性、孔隙率、应力分布、沉积效率等指标的作用;将基体分为平面和曲面两种类型,归纳了喷涂轨迹参数对涂层结构和性能的影响规律。最后,对热喷涂轨迹规划的未来研究重点做出了展望。     

一种鸡蛋包装机器人系统的设计与研究

目的 为了提高鸡蛋的包装效率、缩短加工周期,在整体鸡蛋包装系统工作流程的基础上,设计一种用于鸡蛋自动包装的机器人,对鸡蛋进行自动装箱。方法 通过分析包装机器人的机械本体结构和控制系统,设计鸡蛋包装机器人末端抓手的运动轨迹。为了提高鸡蛋的包装效率和抓手的运动柔性,对末端抓手的速度控制进行算法研究。结果 对鸡蛋装箱作业过程进行了仿真研究,验证了算法设计的合理性,实际装箱实验表明该系统具有效率高、自动化程度高以及运动柔性高等特点。结论 该鸡蛋包装机器人系统实际应用较好,具有广阔的市场应用前景。     

虚拟五轴侧铣加工过程建模与仿真分析

提出一种面向五轴侧铣加工的球头刀几何与力学模型,利用该综合模型可对复杂曲面加工进行几何仿真与切削力预测,对加工过程进行速度规划．切削工件几何模型采用深度元素法,通过与刀具模型之间的布尔操作实现材料去除过程,通过分析刀具与工件接触区域,得到刀具在不同瞬时的轴向范围及沿轴向各微元的切入角和切出角,转换为铣削力模型所需的几何信息．采用序列二次规划法优化进给速度,使机床工作在多个约束条件的最大潜能值内．整个规划过程随刀具与工件接触区域的变化而不断优化,研究工作为五轴侧铣加工过程提供了有力的分析工具．双叶片五轴侧铣加工仿真实验表明,在满足叶片精度条件下,采用优化进给速度可使零件加工效率提高约40%．     

飞机可靠性分析中的混合威布尔分布参数估计方法

为更真实地描述飞机系统的失效规律,提高可靠性分析的准确性,利用混合威布尔分布建立了飞机可靠性分析模型.针对所建立的模型中参数估计困难的问题,基于K-S检验思想,以拟合优度最好为优化目标,将参数估计转化为无约束优化模型,建立了混合威布尔分布参数估计方法.将改进粒子群算法用于优化模型的求解,利用粒子群的适应度方差自动调整加速度因子,提高了优化求解效率并降低了陷入局部最优的概率.计算实例表明,该方法的参数估计精度高于其他方法,而且算法简单、易于实现,收敛速度较快,不易陷入局部最优解.     

基于Dobot机械臂的包装自动线运动规划与仿真

目的 针对手工包装作业劳动强度大、生产速率低、一致性差等问题,基于Dobot轻型机械臂设计一种针对校园纪念品包装的自动化线.方法 首先对自动包装线各工序进行分析,确定各工步关键路径点,对各工序内的工步机械臂运动进行轨迹规划.其次利用Robotics Toolbox工具箱建立机械臂仿真模型,进行运动仿真分析.最后联合Matlab和Inventor进行可视化运动虚拟仿真.结果 运动仿真结果显示,在机械臂执行轨迹规划任务过程中各关节角位移无突变,且角速度和角加速度曲线平滑,能保证机械臂运行平稳,可视化虚拟仿真显示机械臂运行平顺.结论 证明各工序机械臂运动规划可行,符合各工步任务要求,可以满足包装自动化任务要求.     

钢制轮辋滚压成形数值模拟与实验研究

目的 解决合金钢制轮辋滚压成形精度低和圆角减薄难以控制等问题。方法 通过Solidworks建立钢制轮辋三维模型,并对轮辋滚压模型参数进行优化设计,确定材料应力–应变、接触边界条件,且根据节点线速度相等原理计算钢制轮辋滚压成形时间步长。运用有限元软件Simufact Forming分析不同工艺参数对成形厚度的影响,在此基础上,优化滚压成形工艺参数组合,并分析各道次滚压轮辋应力和应变的仿真结果,引入质点追踪技术,分析应力在每个增量步内的变化规律。结果 对比分析仿真与实验测试数据,发现仿真厚度与实际厚度基本吻合,验证了滚压工艺仿真的正确性。结论 增大摩擦因数有利于工件成形,但当摩擦因数增大到0.3后,对成形壁厚影响不明显。随着进给速度的增大,测点厚度增加,此时利于成形,但进给速度过大,侧向力变大,易造成工件偏移。降低转速有利于控制轮辋减薄。在成形过程中,一滚凹槽先产生较大应力,且应变较大;二滚预成形轮缘,该处应力和应变均较大,且最大等效应力出现在轮缘部位;三滚轮辋精确成形,应力分布更加均匀,圆角变形相对较小,轮辋圆角减薄率明显提升。     

基于混合粒子群算法的物流配送路径优化问题研究

针对物流配送路径优化问题,提出了一种融合Powell局部寻优算法和模拟退火算法的混合粒子群算法,以克服单用粒子群算法求解问题早熟收敛的不足,增加算法的开发能力,提高算法的全局搜索能力,并进行了实验计算.计算结果表明,用混合粒子群算法求解物流配送路径优化问题,可以在一定程度上提高粒子群算法在局部搜索能力和搜索全局最优解概率,从而得到质量较高的解.     

改进蚁群算法在物流配送路径中的应用

针对物流配送路径优化问题的特点,分析了基本蚁群算法的不足之处,并对原有蚁群算法进行改进.同时引入"扰动因子"和"奖惩"机制,建立数学模型,进而对物流配送车辆路径问题进行了实验仿真.结果表明,改进后的蚁群算法提高了全局寻优能力与收敛速度,取得了较好的效果.     

混合蝙蝠算法在包装件配送中的应用研究

目的使蝙蝠算法(BA)适应包装件配送车辆路径问题(VRP)的求解,并提高该算法的求解性能。方法在标准BA算法的基础上提出混合蝙蝠算法(HBA)。首先,设计改进的蝙蝠算法(IBA),使其能够适用于包装件配送VRP问题的求解。其次,引入混沌系统,对IBA算法进行混沌初始化。然后,设计裂变算子和变异算子。在IBA算法迭代前半段,将蝙蝠种群中较差的一半蝙蝠重新混沌初始化,以提高种群多样性。在IBA算法迭代后半段,对陷入局部最优解的蝙蝠进行鲶鱼扰动。最后,提出HBA算法并对企业实例进行仿真测试。结果 HBA算法求得的最优配送距离为773.01 km,相对于GA算法(781.25 km)和IBA算法(786.04 km)分别节约了8.24 km和13.03 km。结论与IBA算法和GA算法相比,HBA算法求解包装件配送VRP问题的全局优化能力更强、收敛速度更快。     

Optimal cost design of water distribution networks using harmony search

This study presents a cost minimization model for the design of water distribution networks. The model uses a recently developed harmony search optimization algorithm while satisfying all the design constraints. The harmony search algorithm mimics a jazz improvisation process in order to find better design solutions, in this case pipe diameters in a water distribution network. The model also interfaces with a popular hydraulic simulator, EPANET, to check the hydraulic constraints. If the design solution vector violates the hydraulic constraints, the amount of violation is considered in the cost function as a penalty. The model was applied to five water distribution networks, and obtained designs that were either the same or cost 0.28–10.26% less than those of competitive meta-heuristic algorithms, such as the genetic algorithm, simulated annealing and tabu search under similar or less favorable conditions. The results show that the harmony search-based model is suitable for water network design.     

基于包装配送问题的混沌蛙跳布谷鸟算法研究

目的设计一种求解包装配送问题的混沌蛙跳布谷鸟算法(ChaoticFrogLeapingCuckooSearch Algorithm,CFLCSA)。方法对鸟巢个体进行实数编码,引入混沌机制和随机蛙跳算法,增强算法种群多样性和局部搜索能力,并利用E-n33-k4和E-n76-k8算例来验证算法的求解性能。结果 CFLCSA算法能够求得E-n33-k4已知最优解,求得E-n76-k8的最短配送距离与已知最优解的误差仅为5.03%,且算法求解结果及平均运行时间均优于混沌蚁群算法(Chaotic Ant Colony Algorithm, CACA)、改进遗传算法(Improved Genetic Algorithm, IGA)和禁忌搜索算法(Tabu Search, TS)。结论 CFLCSA算法求解性能优于CACA算法、IGA算法和TS算法,是一种较好的包装配送问题求解方法。     

A Comparison of DHW Algorithm for Temperature Distribution Calculation with Fourier’s Algorithm for Transmission of Heat between Discrete Bodies

In this article, our damped-heat wave (DHW) algorithm for the calculation of temperature distribution in a homogeneous finite medium is compared with Fourier’s algorithm for transmission of heat between discrete bodies.     

An Application of DHW Algorithm for the Solution of Inverse Heat Conduction Problem

A damped heat wave (DHW) algorithm is applied for the temperature distribution calculation in a solution of a linear inverse heat conduction problem (IHCP). A nonlinear least squares algorithm is used for calculation of the unknown boundary heat flux history in a one-dimensional medium. The solution is based on the assumption that the temperature measurements are available, at least, at one point of the medium over the whole time domain. Sample calculations, for a comparison between exact heat sources and estimated ones, are made to confirm the validity of the proposed method. The close agreement between the exact and estimated values calculated for both exact and noisy data shows the potential of the proposed method for finding a relatively accurate heat source distribution in a one-dimensional homogeneous finite medium. The proposed method of solving inverse heat conduction problems is very simple and easy to implement.Paper presented at the Seventeenth European Conference on Thermophysical Properties, September 5–8, 2005, Bratislava, Slovak Republic.M. L?ffler: Deceased     

Evolution of Charging Programs for Achieving Required Gas Temperature Profile in a Blast Furnace

This article presents an approach by which charging programs in the blast furnace can be evolved. The core of the method is a mathematical model, which on the basis of a given charging program estimates the two-dimensional distribution of burden layers in the shaft. A gas flow model uses this information to estimate the gas distribution, applying a simplified treatment of the conditions in the upper shaft. The aim is to find the charging program that gives a state of the furnace shaft matching a target for the radial temperature profile at the level of an in-burden probe. This is accomplished by applying a genetic algorithm (GA) that makes an efficient search among the huge number of potential charging programs, executing the burden and gas flow models in the function evaluations. The method is illustrated by six cases, where targets for the gas temperature distribution are given and the GA evolves the charging sequence and the chute settings for the dumps. It is demonstrated that the algorithm efficiently can evolve charging programs which yield temperatures in agreement with the targets, which holds promise for a practical application of the method in the steel plant.     

供热抽汽机组间电与热负荷的分配优化研究

针对华电能源哈尔滨第三发电厂抽汽供热机组的特点,研究分析了机组电与热负荷优化分配问题。以提高机组经济性为原则,通过将供热机组的耗差分析结果引入热、电负荷分配系统中对实验热耗进行修正,以解决机组的实际热耗获得问题,然后采用非线性规划和遗传算法相结合的优化方法进行供热机组间的热、电负荷分配,从而最大限度地挖掘经济运行的潜力,真正实现节能增效。     

A suboptimal estimation algorithm based on smoothing B splines

Smoothing cubic normalized B splines are used in synthesizing a suboptimal algorithm for estimation on Bayes criteria, maximum likelihood, and a posteriori density without constraint on the gaussian behavior of the corresponding distribution densities. The potential accuracy of the algorithm is evaluated in accordance with the Cramer-Rao inequality. __________ Translated from Izmeritel’naya Tekhnika, No. 10, pp. 14–17, October, 2006.