飞秒激光制备仿生功能微纳结构及其应用

自然界中的微纳结构蕴藏着无尽的功能,为材料科学和工程技术的创新与发展带来了新的机遇。受生物体功能表面的启发,针对仿生表面开发出大量新功能,如结构色、超疏水、自清洁、光学性能调控等。飞秒激光制造是一种可以在微米和纳米尺度上精确控制材料结构的加工方式。通过调控飞秒激光加工参数,可以在多种材料体系中实现超越衍射极限的三维加工。飞秒激光直写加工技术的独特之处在于可以实现材料的跨尺度修饰,通过模拟优化,制备更加复杂的微纳结构。综述了利用飞秒激光技术制备仿生功能微纳结构的新进展,展示了该结构在结构色、表面浸润性、光学性能调控等方面的性能。讨论了飞秒激光制备仿生功能表面的应用前景。最后举例说明了激光微纳制造复杂高分辨率结构的新应用。     

微孔织构车刀设计与高速微车削试验

针对微型刀具高速微切削过程中磨损严重的问题,基于表面非光滑技术,在刀具表面进行微孔织构设计,并采用Deform 3D进行金属切削动态模拟分析。分析表明,前刀面带有微孔织构的微型车刀主切削力、刀尖最高温度、刀具磨损量,与无织构车刀相比都明显降低。利用微细电火花加工技术在微型车刀表面加工微孔织构,使用自行研制的高速微车削实验装置进行6061铝合金的微加工实验,并从刀具表面磨损状况、切屑形态、已加工表面粗糙度3个方面进行评价。实验结果表明,微孔织构在提高刀具减磨性能和已加工表面质量方面效果良好,微织构改善了切屑形态,增强了刀具排热、抗黏结性能。     

通用嵌入式人机交互界面的设计与实现

为了实现人机交互界面的高效率开发,设计了基于实时操作系统的通用GUI设计平台,对该平台所采用的命令/数据传输算法和交互界面/主控端同步算法进行研究。使用S3C2440处理器直接驱动TFT液晶屏和四线电阻触摸屏建立硬件平台,接着移植实时系统到该平台,然后利用实时系统中的任务与交互界面中的按键关联的算法和传输数据与系统中断关联的算法,建立惟一的"命令—数据"传输通道,最后通过串口与主控端协同,实现交互界面与主控端的同步。测试结果表明,使用该平台分别设计了主控端程序和与之相配的2阶交互界面,完整地实现了界面的切换,数据/状态的显示,命令/数据的传递,与传统的界面/主控一体化设计方法相比降低了90%以上的调试时间,随着界面复杂度的增加,调试的时间可减少到传统方法的5%以下。基本满足多种场合图形用户界面设计的需要。     

基于CATIA和ADAMS的直齿圆锥齿轮建模与动力学仿真

针对直齿圆锥齿轮实体造型的独特性,运用CATIA三维建模软件,结合直齿圆锥齿轮齿廓球面渐开线方程,建立了直齿锥齿轮基于特征的参数化模型。通过CATIA与ADAMS之间的无缝接口程序SimDesigner,实现了在ADAMS环境中锥齿轮啮合动力学仿真,并对动态啮合过程中输入、输出轴转速及啮合力变化规律进行了研究。通过分析仿真结果,得到了与理论计算相吻合的数据,验证了锥齿轮参数化模型建立的合理性和正确性。     

基于VGA接口的液晶显示屏空中目标模拟器

为了降低野外对空中观测实验的复杂度和成本,设计了基于VGA接口液晶显示屏的通用空中目标室内模拟仿真平台,并对该平台所采用的基于空间位置/大气密度的空中目标形态/能量实时更新模拟算法进行研究。平台由S3C2440处理器和VGA接口组成,在每一时刻计算模拟目标的瞬时高度、距离、速度,结合这些参数并依据大气密度变化和能量制约算法,实时生成模拟目标的显示位置和尺寸大小,并通过VGA接口把模拟目标显示在液晶屏上。测试结果表明,利用该平台对空中的目标模拟,与传统的野外实测相比降低了90%以上的成本,且具有可随意变更观察目标和实验重复性好的优点,能满足在单一背景下模拟空中目标的需要。     

基于S3C2440的人脸识别平台的设计

为了实现低成本智能门禁/监控系统的需要,设计了基于S3C2440处理器的人脸识别平台,对该平台所采用的采集/显示驱动算法和人脸识别算法进行研究。使用Samsung公司的S3C2440处理器和OmniVision公司的OV9650摄像头组成硬件平台,利用Harris算法提取采集到的人脸图像的特征点,并与数据库中已有的数据进行匹配得出相关信息。为了加快人脸图像实时采集—匹配的速度,平台开启了cache加速程序。使用该平台设计的智能门禁/监控系统,实现了对人脸图像的快速识别,并且结构简单,成本低廉。该平台可以满足门禁和监控等场合的需要。     

微小车床对刀间隙检测技术

本文设计了一种应用于微小车床对刀的二维对刀间隙检测装置,采用正交方式布置构建光学图像测量系统,建立了基于图像处理技术的微小车床对刀间隙检测系统;利用标准量块对光学系统进行精确标定,并应用于微小车床进行微小对刀间隙的测量.将对刀间隙光学检测系统安装在自研的微小车床上,通过车床微动平台施加微小位移进行系统验证.实验结果表明:该检测装置能够快速有效地进行微小车床对刀间隙识别与检测,系统检测精度达±15μm.实验同时验证了对刀间隙检测算法的正确性,可用于微小车床的精密对刀.     

现浇混凝土空心楼盖施工技术

根据工程实例,通过采用抗浮锚钉、专用垫块、大流动混凝土等实用技术来消除现浇混凝土空心板内模壳的上浮和位移、模壳之间混凝土肋宽度、平整度不均衡、板底孔洞等质量缺陷,以保证现浇混凝土空心板的施工质量。     

微铣削表面BEMD基准面的三维粗糙度参数研究

针对二维粗糙度评价微铣削表面不够合理、全面等问题,根据微铣削表面三维微观形貌结构特征,提出了一种基于二维经验模态分解算法(BEMD)的三维粗糙度参数体系。该体系采用BEMD算法获取三维粗糙度计算的评定基准面,通过数值模拟的微铣削表面选取适用于评价微铣削表面的三维粗糙度参数。研究结果表明,BEMD基准面能够作为三维粗糙度计算的基准面;与二维粗糙度相比,所选取的9个三维粗糙度参数能够更全面准确地反映微铣削表面的微观形貌特征。