Genetic algorithm-based evaluation of spatial straightness error

~~Genetic algorithm-based evaluation of spatial straightness error@崔长彩$Dept. of Automation Measurement and Control,Harbin Institute of Technology!Harbin 150001,China @车仁生$Dept. of Automation Measurement and Control,Harbin Institute of Technology!Harbin 150001,China @黄庆成$Dept. of Automation Measurement and Control,Harbin Institute of Technology!Harbin 150001,China @叶东$Dept. of Automation Measurement and Control,Harbin Institute of Technology!Harbin 150001,Chi…     

粒子群优化算法及其在圆度误差评定中的应用

提出一种基于粒子群优化算法(PSO)的圆度误差评定方法。介绍了PSO算法的提出及其特点;具体阐述了PSO算法的基本原理和实现步骤;提出圆度误差评定这一非线性优化问题,给出其优化目标函数及PSO算法的适应度函数和编码方式;结合实例对算法参数进行了设置,通过实例运算对PSO进行了正确性和精确性验算。实例证明该方法能够很好地解决圆度误差评定问题,与遗传算法具有相当的计算精度,能够获得精度较高的结果。而PSO的突出优点是简单易于实现,计算速度快。     

高频感应钎焊金刚石磨粒剪切失效的试验研究

针对镍基和银基2种常用钎料体系,根据活性元素的不同分别选择了4种不同钎料,利用高频感应加热方式钎焊金刚石磨粒,对钎焊的金刚石磨粒试样进行推剪试验,用高速摄像仪记录金刚石失效过程,观察剪切后的试样形貌,并跟踪剪切过程中力的变化。根据试验结果建立钎焊金刚石磨粒的剪切失效模型。研究结果表明:钎焊金刚石磨粒的剪切失效主要包括金刚石磨粒的剪断及金刚石磨粒的滑移2类;剪切失效与金刚石的热损伤、钎料的力学性能有密切的关系。所提出的剪切失效模型与试验结果能较好吻合。      

彩色共焦系统可调制色散物镜设计

针对彩色共焦距测量系统中测量范围和分辨率的调制问题,采用色散和聚焦功能分离的思路设计了一款色散物镜,其色散功能由纯球面折射透镜组成的色散管镜来实现,聚焦功能则采用商业物镜实现。使用ZEMAX软件对色散管镜的结构、材料及像差进行了设计及优化,仿真结果显示所设计的色散管镜在可见光范围内能获得优于230mm的轴向线性色散,实际加工的成品管镜的轴向线性色散范围可达160mm。实验测量了色散管镜及它结合不同聚焦物镜后的色散特性。实验结果表明,色散管镜结合不同聚焦能力的物镜能够具有高线性度的轴向色散区域;结合4倍和10倍放大倍率的商用物镜,分别获得了1 300μm和225μm的测量范围,其轴向分辨率分别为2μm和0.4μm,实现了测量范围和分辨率的调制。     

基于遗传算法的几何产品形位误差计算

几何产品形位误差的计算是机械制造领域中的关键问题,属于非线性优化问题,应用遗传算法的全局优化能力实现了对误差问题的精确求解.重点研究了算法的实现技术,包括统一计算模型的建立、适应度函数的确定、种群繁衍方式的设计等.采用谐波技术和实测实例对算法进行了验算.结果显示算法合理,计算精度高,对实现形位误差的精确计算具有重要意义.     

石材雕刻机械臂运动学性能的分析与优化北大核心

石材雕刻机械臂在其工作空间内的运动学性能的变化相当复杂,其运动性能的优劣是影响石雕产品质量的重要因素。分析并优化石材雕刻机械臂在其工作空间内的运动性能。基于D-H参数法建立石材雕刻机械臂运动学模型,通过旋量理论中的指数乘积公式计算石材雕刻机械臂正运动学解和逆运动学解;基于雅克比矩阵的条件数,提出可以定量描述石材雕刻机械臂运动性能的指标(灵巧度),并进一步研究灵巧度在关节空间坐标和操作空间坐标下的变化规律;基于Dijkstra优化理论,在石材雕刻机械臂的可达工作区内给出机械臂运动性能最优的工作空间。结果表明:当石材雕刻机械臂在最优工作空间中移动时,其关节角加速度的波动会大幅减小。研究成果可为石材雕刻机械臂加工位置的布局提供参考。     

线切蓝宝石晶片面形质量评价方法的试验研究

多线切割广泛应用于硬脆材料的切片加工，线切后晶片的面形质量会对后续研磨抛光加工工艺产生较大影响。提出了一种针对线切片面形质量的评价指标：线切片最小加工余量（MMA）；设计出MMA的测量原理，并给出具体实施方法；分析了不同工艺参数下线网不同位置处MMA的变化规律。试验结果表明，提出的评价指标能够更好地反映线切加工工艺参数对晶片面形质量的影响规律。     

基于阈值判定法的白光干涉仪自动扫描技术研究

为了解决实际操作中人工寻找干涉条纹费时、不准确和干涉扫描范围难以精确确定等问题,提出了一种自动扫描技术,实现了白光干涉仪的自动对焦和干涉扫描范围的自动确定。该技术采用全新的基于图像灰度方差变化的方法。首先,计算图像灰度方差变化比值;然后,将该比值与预先设定的阈值进行比较,判断干涉条纹初始和结束位置;最后,根据这两个位置自动确定干涉扫描范围。实验证明:当阈值取0.5时,采用粗精双级结构的白光干涉仪能在3min内准确完成1.2μm被测高度的自动扫描过程,约是手动调节速度的两倍。该技术提高了白光干涉仪的自动化水平及使用效率。     

用于跨尺度测量的DMD控制策略研究

为了测量被测物面的微观特征量及这些特征量间的关系，提出基于数字微镜器件(DMD)的跨尺度测量方法，研究针对DMD的控制方法及基于DMD的测量策略，在不对测量系统硬件做任何修改的前提下，仅通过软件编程实现对DMD结构光参数的改变，理论上可实现从0.1μm到1 mm的跨尺度测量。搭建了基于DMD的跨尺度测量平台，实验结果表明，轴向测量精度与横向分辨力均可达到微米级，可实现对表面微观结构的快速扫描。该方法可以较好地解决目前诸多表面形貌测量中存在的多尺度问题。     

基于线锯高效切割的复杂直纹面模型建立及仿真

针对天然石材、人工晶体等材料复杂曲面加工中，初始毛坯与最终产品形状差别较大，粗加工材料去除量大，导致加工效率低、刀具磨耗严重的问题，提出了一种基于线锯加工和点加工协同去除的高效粗坯加工的解决思路。根据线锯加工特点，提出了对最终产品的数字化模型进行分层处理，利用多边形对各层二维外轮廓曲线进行包络，将层与层之间的多边形进行顺序拟合得到相应直纹面模型的建模思路。分析了不同包络多边形边数、连接方式所构建的不同直纹面模型对粗坯加工时间的影响。仿真结果表明，虽然增加多边形的边数或者通过层间旋转可以减小剩余未加工材料体积，但整体粗坯加工时间反而有所增加，从而不利于提高效率。粗坯加工时间可作为综合评价指标来优化构建直纹面模型。