基于机器视觉的热转印胶片缺陷检测

为了解决热转印胶片在生产中存在的若干种缺陷问题,并替换当前较为低效且可靠性低的人工检测方法,提出了一种基于机器视觉的热转印胶片的缺陷检测方法。首先介绍缺陷检测系统的整体构成,然后重点研究了其中的视觉算法流程,包括了通过仿射变换、图像配准等方式进行的目标区域定位,通过改进的ViBe算法、形态学处理等方法进行的图像缺陷检测。最后用包含了合格品胶片与各种缺陷的不合格品胶片样本集合进行实验检测,实验表明,算法缺陷检测能力良好,达到0.5%的漏检率和0.6%的误检率,平均检测耗时为663ms,满足检测速度需求。     

小口径非球面小球头接触式抛光及磁流变抛光组合加工

目的 为了提高非球面光学模具的表面质量和加工效率。方法 分析当前非球面超精密抛光方式及其特点,针对小口径非球面光学模具,提出一种小球头接触式抛光及磁流变抛光的组合加工方法,对小球头进行设计,并抛光碳化钨圆片,对比小球头接触式抛光及轴向、径向、水平方向磁极的永磁体球头的磁流变抛光的加工性能。分别对编号为1^#、2^#、3^#等3个相同轮廓形状的碳化钨非球面模具进行单一方式抛光试验和组合加工试验。结果 通过对小球头抛光碳化钨圆片的加工性能进行分析发现,接触式抛光小球头的去除率为926.5 nm/h,表面粗糙度达到4.396 1 nm;轴向、径向、水平方向磁极的永磁体小球头磁流变抛光的去除率分别为391.7、344.3、353.7 nm/h,表面粗糙度分别为1.425 2、1.877 6、1.887 5 nm。对采用组合加工方法抛光碳化钨非球面的有效性进行验证时发现,非球面1^#在单一接触式抛光60 min后表面粗糙度从8.786 6 nm降至3.693 2 nm;非球面2^#在单一磁流变抛光60 min后表面粗糙度从8.212 1 nm降至1.674 5 nm;非球面3^#在组合抛光方法下先进行15 min接触式抛光,再进行15 min磁流变抛光,表面粗糙度从8.597 2 nm降至1.269 4 nm,面形精度由175.2 nm提高到138.4 nm。结论 组合加工方法可以弥补单一抛光方法的缺陷,并能有效地提高工件的面形精度。与单一接触式抛光方法相比,组合加工方法获得的表面质量更好,抛光后表面粗糙度为1.269 4 nm,远小于单一接触式抛光下的3.693 2 nm;与单一磁流变抛光方法相比,组合加工方法更高效,将样件抛光到同等级别粗糙度所需时间从60 min减少至30 min。     

线性阵列针头近场直写有序纤维沉积模型预测

线性阵列针头近场直写是一种制备大面积有序纤维的高效方法,如何控制阵列针头近场直写的准确沉积是关键。为了有效研究阵列针头近场直写有序纤维的准确沉积,以针间距、针长、工作电压及极距为变量,研究各参数对有序纤维沉积间距的影响,并基于多射流近场沉积过程,推导出二针及三针情况下的沉积间距模型。另外,利用类比法得出线性阵列针头近场直写有序纤维沉积间距模型。实验结果表明,理论模型能够有效描述沉积过程,为未来高效直写微纳米结构提供可靠的实验基础和理论指导。     

基于MATLAB及PRO/E的全参数化齿轮设计

根据实际生产过程中齿轮的设计需要、渐开线齿轮的形成原理和齿轮啮合原理,建立了齿轮齿廓曲线的参数化数学模型。然后结合MATLAB和PRO/E提出了对齿轮的全参数化设计,在MAT-LAB编程环境下进行曲线模型的编制,生成符合PRO/E格式的.ibl文件,最后导入PRO/E实现齿轮的三维参数化建模,从而达到周期更短、更精确地设计齿轮的目标。     

基于MATLAB及Pro/E的参数化非圆齿轮设计

根据实际生产过程中齿轮的设计需要以及渐开线齿廓的形成原理与齿轮啮合原理,建立非圆齿轮齿廓曲线的数学模型。以椭圆齿轮为例,结合MATLAB和Pro/E进行椭圆齿轮的全参数化设计,首先在MATLAB编程环境下进行曲线模型的编制,生成符合Pro/E格式的.IBL文件,进一步导入Pro/E实现非圆齿轮的三维参数化建模。设计结果表明,利用MATLAB和Pro/E进行的参数化非圆齿轮设计可以达到设计周期更短、尺寸更精确的目标。     

基于磨削痕迹仿真的磨削纹理生成机理

针对球面和非球面垂直磨削法加工中出现的磨削纹理，开展了基于磨削痕迹轨迹仿真的磨削纹理生成机理研究，建立了磨削痕迹运动分布方程，仿真分析了磨削痕迹在垂直磨削表面的生成和分布机制，揭示了磨削加工参数变化引起的磨削纹理生成机理。通过仿真结果可以看出，垂直磨削后的工件表面残留磨削痕迹分布为中心区域密集、外缘区域稀疏，并具备周期性、放射分布的特征；砂轮圆周上参与磨削的磨粒残留在工件表面的磨削痕迹长度、形状和分布规律几乎完全相同，磨削痕迹间仅存在一定的相位偏差；砂轮与工件的转速比为整数时，相邻螺旋周期的破碎磨削痕迹首尾相接，使得磨削痕迹交接处发生了破碎的耦合与扩展，加剧了工件表面的破碎，并将破碎的磨削痕迹连接在一起，形成磨削纹理。     

基于粘弹性球形小磨头的小口径非球面模具抛光

传统的抛光方法加工小口径非球面模具，存在工具容易干涉和面型误差补偿精度差的问题。提出一种使用粘弹性聚酯纤维布包裹球形小磨头的子孔径抛光方式，以适应小口径非球面模具的轮廓形状变化。首先，通过探究纤维布的压缩量与其不可恢复形变量和粘弹性应力的关系，确定抛光过程中纤维布的压缩形变规律，提出以纤维布的粘弹特性为基础，建立抛光压强分布模型，并结合抛光工具与模具的位姿得出合线速度分布规律，建立小磨头抛光单位时间去除函数；然后，通过单点抛光和均匀抛光实验，证明了粘弹性聚酯纤维布包裹球形小磨头的抛光方式比单独采用刚性球形小磨头抛光的效果更佳；接着使用粘弹性球形小磨头进行环带实验，探究了驻留时间、抛光压力、抛光工具转速和工件轴线速度等工艺参数对碳化钨模具的材料去除深度和表面粗糙度的影响规律，并对直径为9.7mm的回转对称非球面碳化钨模具进行面型误差补偿仿真与验证；最后，结果表明模具的面型误差仿真结果和实验补偿效果都有效收敛，面型误差PV值(Peak to valley)从0.208 7μm改善至0.079 9μm，而且中心处表面粗糙度Ra由20nm降至10nm。证明了提出的基于粘弹性球形小磨头的子孔径抛...     

改进序列二次规划算法用于轴对称非球面轮廓度误差评定EI北大核心

为了高效率、高精度的评定轴对称非球面零件,提出一种改进序列二次规划算法并结合非线性方程组牛顿迭代法来评定非球面的轮廓度误差。对于测量仪器检测时存在的设计坐标系与测量坐标系不重合的问题,使用坐标变换矩阵来消除测量坐标系存在的位置误差;针对非球面的特点,构建二元非线性方程组来表示非球面的投影点,并采用牛顿迭代法精准计算投影距离;为解决计算的复杂性,采用改进序列二次规划算法构建误差子问题求解,并利用拟牛顿法求解大规模无约束非线性问题。最后,对多种非球面镜片进行仿真和实验分析,并与最小二乘法和熵函数法对比。结果表明,所设计的算法有效提高了计算轮廓度误差过程中的数据处理效率和精度。