曲面工件超声检测路径规划方法研究

在曲面工件型面跟踪式超声检测中,为了使超声波的入射方向和工件外表面法线方向较好地保持一致,扫描机构需实时地调整探头的位置和姿态,从而导致扫描速度难以提高,检测效率低下.针对此问题,提出了一种曲面工件自动分块检测的路径规划方法.基于曲面工件的CAD数据模型,该方法采用B样条节点插入算法和二叉树递归分割算法将曲面自动分割成一系列子曲面片,使每块子曲面片在给定的精度范围内逼近于平面片,然后对每块曲面片以平面扫描方式进行扫描路径规划.应用表明,该方法能保证超声波的入射方向较准确地垂直于工件外表面,在满足检测精度的前提下较明显地提高了曲面工件的检测效率.     

基于自适应遗传算法的超声检测最优轨迹规划

为了保证曲面工件超声检测中探头的平稳性并提高超声检测的效率,提出了一种基于时间最优的超声检测轨迹规划算法。利用D-H表示法和齐次变换矩阵方法进行运动学建模,用三次多项式对运动轨迹进行拟合,以运行时间最短为目标,运用自适应遗传算法寻找在满足速度、加速度等约束条件的最优轨迹。实验结果表明,该算法有效可行,可运用于实际工程项目中。     

基于软件寻位的自由曲面零件超声检测方法

针对复杂曲面工件内部缺陷的超声检测,本文提出了一种基于软件寻位的超声检测轨迹生成算法,只需获取检测工件的少量信息,就能自动求解工件状态,从而实时生成检测轨迹.使用该方法无需使用精密夹具和人工找正,因而可减少产品成本,提高检测效率.     

一种基于OBB包围盒算法的交通事故检测方法

给出了一种用虚拟环境下的OBB碰撞检测算法对真实环境下城市道路交通事故进行检测的方法。该方法的主要思想是利用OBB算法计算车辆的包围盒,通过对包围盒的地面平面投影得到车辆矩形二维包围盒,然后检测这些矩形在同一平面上是否相交从而判断车辆是否发生碰撞,最后根据车辆的碰撞方式确认事故的类型,从而完成事故检测。为了提高算法效率,还给出了OBB包围盒数量的控制方法。实验结果表明,该方法能够快速地检测到交通事故的发生。     

超声检测机器人误差补偿技术

针对多自由度检测机器人位姿调整困难问题,通过分析超声检测机器人误差的来源和特点,阐述了机体外误差补偿的原理.通过误差补偿,为计算机控制超声探头进行曲面检测提供准确的控制参数,实现曲面形工件的连续超声检测.最后通过穿透法水柱的对准及其误差分析,对机体外误差补偿方法进行了验证.     

曲面构件一体化超声自动检测方法研究

曲面型构件超声检测工艺复杂,技术难度大,为了提高对这类零件的检测质量和效率,必须获取曲面构件的造型信息,进行路径规划,使检测路径能够贴合构件的型面.为此,分析了国内曲面构件超声检测的现状,提出了包括超声测距、曲面反求和10-DOF机械手的改进的一体化超声检测系统.系统的特点包括:①采用超声探头测距、曲面反求的方法,解决了复杂曲面构件CAD数据的问题.②采用Denavit-Hartenberg方法建立了面向曲面的检测机器人运动学模型,将反求得到的零件CAD模型离散化,通过逆向求解运动学方程,得到控制超声探头走位的运动点位文件.③基于反求得到的零件CAD数据,设计了一种灵敏度自动补偿的算法,以配合曲面构件厚度的变化.该系统具备技术成熟、成本低廉,能够用于检测各种曲面零件,适用于广大中小型企业.实验结果表明,这种方法能够成功地对曲面构件进行自动检测,检测效果良好,检测质量可靠.     

大曲面工件的超声测量技术研究

为了解决航空航天领域大曲面工件的数字化测量难点,采用单个超声探头脉冲反射法对大曲面工件的外形进行测量,获得了工件表面的形状特征数字化信息.试验结果表明,该测量方法具有测量范围大、成本低,速度快和工作可靠等优点,满足了大曲面工件精确测量的要求.     

基于Minkowski和的多面体快速碰撞检测算法

为了进一步提高碰撞检测的实时性,提出一种基于Minkowski和的多面体快速碰撞检测算法.该算法以Minkowski和为工具,无需精确计算两个多面体之间的最短距离,首先通过构造两个多面体的Minkowski和,将多面体碰撞检测问题转化为判断原点是否在该Minkowski和内,然后运用射线和求交计算将三维空间问题转化为二维平面问题,再通过判断原点是否在平面多边形内来检测多面体是否发生碰撞,进而提高了碰撞检测的实时性和可靠性.在Visual C#环境下,利用OpenGL图形库搭建一个路径规划仿真系统.实验结果表明,该算法平均检测效率明显高于传统算法,并且有效降低了存储空间和时间复杂度.     

自由曲面超声检测轨迹的实时生成算法

针对复杂曲面工件内部缺陷的超声检测,本文提出了一种检测轨迹的实时生成算法.该方法采用了B样条曲面实时插补方法,可实时生成扫查点,克服了现有方法存在的存储问题,并具有可现场设定采样间距等参数的特点.实验结果表明,所提出的方法是有效、可行的, 完全满足实际检测的需要.     

数控加工无干涉刀具轨迹生成的偏置算法

提出了用偏置方法来检查复杂曲面ＮＣ加工的刀具干涉及生成相应的刀具轨迹。通过对加工曲面进行上包络偏置表面操作，以及边界曲线“保护表面”的引入和导动平面与加工曲面求交时出现的非唯一性问题的处理，可获得一种生成３轴ＮＣ加工无干涉刀具轨迹的通用算法。该方法实现简单，算法稳定，具有广泛的适用范围。     

Collision detection methodologies for rigid body assembly in a virtual environment

In this paper, a simulated three-dimensional virtual environment is created with a virtual 3D track ball for virtual object control. We propose a new technique called HV Partition to detect accurate collision in the assembly of two polyhedral solids in virtual simulation. This is a solid interference detection methodology achieved by automatically partitioning the object into smaller solid boxes. An important advantage of this methodology compared with other approaches is that it can deal with non-convex objects. This means that mechanical components, represented by non-convex polyhedra, traversing any degree of freedom, can be used in this virtual environment. Using this HV Partition method, the precise interference between two polyhedral solid objects can be found. The HV Partition methodology is applied following initial approximate collision detection using traditional bounding box and bounding sphere methods. The smaller the number of smaller boxes, the quicker is the performance of the collision algorithm. An optimal partition method is also given to reduce the number of smaller boxes in an object.     

Flip chip solder bump inspection using vibration analysis

Flip chip technology is an attractive choice for high-density packaging and complex microsystem architectures. A critical element in the successful application of flip chip technology is the reliability of solder bumps. In this paper a nondestructive detection method is presented for the flip-chip solder bump inspection using ultrasonic excitation and vibration analysis. Simulations are implemented to explore the feasibility of this method, and experimental investigations are also performed, where the flip chips are excited by continuous ultrasonic waves and their vibration velocities are measured by a laser scanning vibrometer for further analysis. The results reveal that the defective chips can be distinguished from the good chips by the chip vibration velocities with the feature coefficient α, which proves the effectiveness of this method. Therefore, it may provide a new path for the improvement and innovation of flip chip on-line inspection systems.     

点到任意多面体距离的快速计算方法

提出了一种快速计算空间点到任意多面体的有符号距离的方法,该方法以空间点为中心,采用动态搜索技术,能够快速准确地获得一个含多面体最近体元素在内的候选面片集,而且在一般情况下该候选集都足够小,从而对计算空间点到复杂多面体的最近距离起到明显的加速作用,与采用层次结构表示的方法相比,此方法避免了频繁计算点到各层次结构的距离,本算法可应用在需大量距离计算的环境,如距离场计算、虚拟环境下的碰撞检测,机器人运动规划及数据控加工过程的干涉检查等。     

结合轴对齐包围盒和空间划分的碰撞检测算法

目的 碰撞检测是虚拟现实,特别是虚拟装配中的关键技术。针对基于包围盒的碰撞检测算法的准确性和检测效率不足的问题,提出一种结合AABB轴对齐包围盒和空间划分的碰撞检测算法。方法 本文算法采用分步检测的方法,利用AABB算法来确定两包围盒的相交区域后,结合模型移动方向和运动趋势进行空间划分,利用碰撞检测的时空相关性,对时空相关的部分进行相交测试,通过将包围盒还原成三角面以及点的方式来保证检测的准确性。结果 本文算法与AABB层次包围盒二叉树算法、k-Dops包围盒算法以及BPS空间分割树算法进行对比实验分析。在碰撞的几何精度上,本文算法在大部分情况下与AABB算法和k-Dops算法的距离差超过阈值0.02,证明本文算法在碰撞几何精度上有明显的提高。在碰撞检测时耗上,随着碰撞检测难度的不断增加,本文算法在平移自由度下比AABB算法和BSP算法、在旋转自由度下比AABB算法和k-Dops算法的检测时间均降低了50%以上。在三角面数对算法碰撞检测时耗的影响上,当运动模型的三角面数较多时,本文算法表现出更高的稳定性。结论 结合AABB包围盒和空间划分方法的碰撞检测算法,在减少碰撞检测所需时间的同时提高了碰撞检测的准确性,可以满足虚拟装配技术中对碰撞检测算法准确性的要求,同时也能满足使用者实时性的交互习惯。     

基于多时相巡检图像的变电设备抗干扰缺陷检测

近年来,变电站中广泛采用机器视觉算法分析多时相巡检图像的差异变化,用于检测各类变电设备缺陷,以确保运行安全.然而,由于拍摄时刻不同,多时相图像间存在天气、光照、季节等各类干扰变化,对变电设备的缺陷检测提出了挑战.对此,提出一种基于多时相巡检图像的变电设备抗干扰缺陷检测方法.首先,利用风格迁移模型CycleGAN学习不同风格域之间的映射关系,并基于检测图生成足量存在天气、光照、季节干扰变化的干扰图;其次,基于参考图$+$检测图$+$干扰图三元组对三重孪生网络TripleNet进行协同训练,在特征层面提出空间一致性损失以抵抗各类干扰变化,用于提取三者鲁棒的多尺度差异特征;最后,搭建特征聚合网络PANet融合多尺度差异特征,输出多尺度的缺陷检测结果.在实际变电设备多时相巡检图像数据集上进行实验验证,结果表明,所提出方法相较于非孪生网络和一般孪生网络可提升2.09%和0.67%的mAP,且在原始样本与干扰样本上的检测精度更均衡,而且所提出方法可以在提升变电设备缺陷检测模型精度的同时增强模型的抗干扰能力.     

多层复合材料超声检测的数值模拟

介绍了超声反射法的基本原理及其特点,并利用有限元方法对超声检测过程进行了数值模拟。通过对接收信号的分析,可以看出超声波检测复合材料检测精度较高,检测效果较明显,可以准确地识别出是否存在缺陷以及判断出缺陷的位置。     

Computational and experimental investigation into aerodynamic interference between slender bodies in supersonic flow

Aerodynamic interference can occur between high-speed bodies when in close proximity. A complex flowfield develops where shock and expansion waves from a generator body impinge upon the adjacent receiver body and modify its aerodynamic characteristics. The aims of this paper are to validate a computational prediction method, to use the predicted solutions to interpret the measured results and to provide a deeper understanding of the associated flow physics.The interference aerodynamics for two slender bodies were investigated through a parametric wind tunnel study where the effect of axial stagger was investigated for different receiver body incidence angles. Measurements included forces and moments, surface pressures and shadowgraph visualisations. Supporting computational predictions provided a deeper understanding of the underlying aerodynamics and flow mechanisms. Good agreement was found between the measured and predicted interference loads and surface pressures for all configurations.The interference loads are strongly dependent upon the axial impingement location of the primary shockwave. These induced interference loads change polarity as the impingement location moves aft over the receiver. Distinct interference characteristics are observed when the receiver is placed at high positive incidence, where the impinging shock has a strong effect on the crossflow separation location. Overall, the observed interference effects are expected to modify the subsequent body trajectories and may increase the likelihood of a collision.     

碰撞检测技术综述

综述了当前出现的各种碰撞检测算法。总体上讲大部分的算法都采用先采样然后进行静态碰撞检测的方法。不同算法采样的方式不同决定了算法的种类,距离预测法或者是时间预测法。减少采样次数,提高静态检测的速度是降低算法复杂度最重要的因素。目前研究的重点有层次数据表示法、动态距离跟踪算法、静态检测算法等。     

基于Jetson和超声传感器的清洁车避障方法研究

为解决清洁车普遍存在的清扫盘和喷水杆容易因触碰路肩造成损失的问题,提出了一种基于Jetson和超声传感器的清洁车路肩距离检测及避障方法。该方法采用超声传感器检测清洁车清扫盘到路肩的距离,以Jetson AGX Xavier作为控制核心。Jetson控制器对超声传感器检测到的距离信息进行处理,生成控制指令,通过CAN总线将控制指令传送到车载CAN设备控制器,控制清扫盘和喷水杆收放来减少损失。行车实验表明,所提出的检测方法和系统可以有效避免清洁车离路肩过近,减少清扫盘和喷水杆与路肩的碰撞。     

交互式乐器演奏的六自由度力觉渲染方法

目的在进行虚拟乐器交互演奏时,需要模拟触力觉-视觉-听觉多通道同步反馈,其中触力觉反馈的难点在于模拟人手操作乐器的六自由度(6-Do F)力觉交互过程。方法提出一种基于混合模型和单边约束优化的六自由度力觉合成方法,实现了虚拟人手和琴弦的多点多区域接触力觉模拟。虚拟人手采用层次化球树模型表达,古琴采用混合模型表达,其中琴体和琴弦分别采用层次化球树模型和直线解析模型。提出了基于混合模型的离散碰撞检测算法,实时检测虚拟手和琴弦是否产生碰撞;基于发生碰撞的几何元素对建立单边不可穿透约束方程,通过Active Set方法求解约束优化后方程,获得6维位姿变量保证图形显示场景中的虚拟手不会和琴弦产生穿透。为模拟琴弦变形,提出变直径的圆柱体模型来模拟琴弦在不同振动幅度下的动力学响应;提出交互状态敏感的力计算模型以刻画人手在弹奏不同状态琴弦(静态、振动态)的力觉感受差异。结果基于力觉交互设备Phantom Premium 3.0建立了实验平台,实验结果表明,本文算法可以模拟单点、多点等不同接触状态,并能模拟6维力和力矩,操作者可以感受到琴弦振动时的细腻力感觉,力觉交互过程稳定,算法计算效率在1 k Hz以上。结论算法可模拟针对琴弦一类的超薄形状物体的多点接触力觉交互过程,算法计算效率高,包含碰撞检测、约束优化、琴弦变形仿真等计算回路的更新频率也能达到要求,该混合模型能为后续复杂形状物体的碰撞响应研究提供思路。