一种以测量关键特征拟合舱段位姿的方法

受工艺条件和产品性能限制，在舱段上无法事先加工用于测量其位姿的基准点。为此提出了一种以测量及拟合关键特征获取舱段位姿的方法。首先根据舱段结构特点提取舱段上满足装配精度要求的关键特征并利用激光跟踪仪测量。利用2σ准则剔除关键特征测量数据中粗差异常点，以改进基于经典测量平差理论中的最小二乘法在处理粗差时容错性较差的问题。然后利用处理后的关键特征数据拟合舱段坐标系原点及各坐标轴方向的单位向量，最终得到舱段的位姿参数。仿真试验结果表明：经改进的最小二乘法在拟合舱段位姿时能获得更高的精度；所提出的位姿拟合方法的实用性和通用性不仅能满足舱段位姿测量与计算需求，也能为其他刚体位姿求解提供参考。     

基于自适应惯导辅助特征匹配的视觉SLAM算法

为提高视觉同步定位与建图系统的定位、建图精度,克服传统算法中特征匹配搜索半径为固定值导致视觉里程计在高动态运动时特征误匹配率高的问题,本文提出一种搜索半径自适应的惯导辅助图像特征匹配方法。该方法首先对双目相机左右两帧图像进行特征提取与匹配,并获取地图点三维坐标,然后通过预积分惯性测量单元的量测值预测相机位姿,再根据误差传播定律计算预测位姿的协方差,最后利用预测位姿将地图点投影至图像得到对应像素坐标,从而根据像素坐标中误差确定地图点最有可能出现的区域半径。实验结果表明,该方法可有效缩小特征匹配的搜索半径,显著提高图像特征匹配的准确度,使跟踪线程位姿精度提高约38.09%,系统整体位姿精度提高约16.38%。该方法可为每个特征点提供自适应区域约束,提高特征点匹配的准确度,进而提升系统位姿估计精度,构建更高精度的稠密地图。     

基于公差图的飞机部件交点装配数字化协调方法

为适应数字化协调和坐标点数字化测量设备在飞机装配中的广泛应用,以飞机部件交点装配为研究对象,提出基于公差图的飞机部件交点装配数字化协调方法。首先,将装配特征几何要素映射为欧氏空间中的点,建立特征公差域与公差图之间的映射关系,将特征几何要素变动映射为欧氏空间中的公差图。再对公差图进行降维,以获得特征几何要素变动的2维和3维空间域。然后,针对部件交点装配的协调要求,构建各交点轴线的公差图,用同一基本单形统一表示各交点轴线的公差图。接着,利用闵可夫斯基和方法对统一后的公差图进行累积,得到协调要素的累积公差图。并依据累积公差图和交点轴线公差图的几何关系进行公差累积与分配。最后,以叉耳式机身—机翼交点对接装配为例进行公差分析。应用实例表明,该方法直接以点空间坐标作为误差累积和公差分配的对象,可满足面向点测量模式的数字化装配容差控制需要,为部件交点装配数字化协调提供了一种新途径。     

数控机床几何精度设计指标确定方法研究

针对数控机床几何精度设计过程中整机精度设计指标难于合理确定的问题,提出一种基于待加工试件公差指标反演机床刀具工件间相对位姿误差允许变动范围的方法。该方法首先建立试件单一公差项与机床位姿误差之间的约束关系模型,即为满足试件单一公差要求,机床刀具工件间相对位姿误差需要被控制在何种范围内,然后将所有公差项对应的变动范围求交集即可得到机床位姿误差的允许变动范围,并作为整机精度设计的设计指标,用于机床零部件公差分配。推导了常用公差项对应的位姿误差变动范围的求解方法,并以机床精度检验标准中轮廓加工试件为例,阐述了所提方法的应用过程。     

面向精度提升与工艺改进的容差分配多目标模型融合方法

在现代机械产品装配容差优化过程中,多以简单加权求和的方式构建多目标容差优化模型,求解效果较差且与装配现场的适用性不强。鉴于此,以装配精度提升与工艺改进为目标导向,首先,考虑配合误差引起的零件上不同关键特征间的位姿变动,构建装配误差传递累积模型与协调尺寸链,精准预测装配误差与多装配体间的协调误差;其次,结合各制造环节误差数据与装配精度累积数据,分别建立加工成本、质量损失、修配成本3个单目标优化模型,并以此提出可避免容差数据优化失衡与优化方向偏离的多目标模型权重参数分配方法,构建多目标容差优化分配模型;最后,采用加速粒子群算法求解得到面向工艺性能提升的各组成环误差数值。以某型航天器分段式机翼对接装配优化为例,在改进产品定位装夹方式之前,机翼对接外形阶差与修配成本分别降低94.68%与83.49%;在使用外形卡板定位后,通过优化使上述两项装配指标分别降低11.21%与8.50%,有效地保障了产品型面装配精度与对接协调质量。     

基于有向图的零件容差建模方法

为了实现用计算机表示零件几何形状和尺寸变动的基准、变动方向和变动量的要求,提出了一种基于有向图的容差建模方法。该方法采用一个五元组来表示容差元：定义零件的参考坐标系和零件中与几何形状和尺寸相关的关键特征;采用图的有向边描述关键特征之间的容差关系;采用单位向量表示容差变动方向,实现容差元的有向图表示;基于图的和运算实现了对所有容差元模型求和,从而构建了零件容差模型。最后,给出了实例验证,并开发了与CATIA集成的容差建模功能模块。     

单目视觉位姿测量的线性求解

利用定位特征点在图像中的坐标求解空间位姿算法是单目视觉位姿测量技术中的关键.针对这个问题,在距离因子的基础上建立了非线性的位姿测量模型.利用代数变换方法将非线性测量模型转化成线性非齐次方程组.根据代数变换过程中变量之间的相互关系,建立方程组通解之间的乘积关系方程组.再次利用代数变换对乘积关系进行线性变换,并利用P4P问题中共面特征点姿态测量唯一解的特性,实现位姿测量的线性求解.通过数值仿真和实际测量两个试验对该位姿测量算法进行了精度验证,试验数据表明该方法可以有效抑制图像噪声干扰,提高位姿测量的精度.     

舱段自动装配位姿求解方法研究

在航天器自动化总装过程中需首先确定航天器舱段在装配空间内的准确位姿,为实现舱段位姿的快速精准求解,以圆柱体类航天器舱段结构为例,提出了一种矢量位姿求解法。通过在舱段的圆柱面上合理布设特征点,利用阻尼最小二乘法求解舱段连体坐标系原点在装配空间内的位置矢量,并结合空间圆柱面方程求解舱段连体坐标系的旋转矩阵,进而求得舱段的6个位姿参数。对矢量位姿求解法进行数值仿真,仿真结果验证了该方法的有效性和准确性。     

基于容差约束的机翼最优位姿评价算法

为了保证飞机机翼的最优位姿装配,提出一种基于容差约束的机翼位姿评价及优化算法。该方法以翼身交点的三维相对偏差和水平测量点的相对高差的加权组合作为机翼装配误差的综合评价函数,以该装配误差最小作为目标,翼身交点的位置容差和水平测量点的高度容差作为约束条件,建立机翼位姿评价的非线性优化模型。通过奇异值分解法获得机翼位姿的初值,再采用Lagrange法结合拟牛顿法迭代求解,得到机翼的最优位姿,使得机翼在满足容差约束的同时,综合装配误差最小。最后,通过仿真算例验证了算法的有效性。     

基于辅助装置的多视点云精确配准方法

针对反求工程中的点云数据匹配问题,提出基于辅助测量信息位姿特征的点云模型匹配方法。设计特定辅助装置,在产品测量时获取辅助测量信息。采用连通性分析方法分割辅助测量数据,根据离散数据的微分属性分割辅助测量信息中的特征数据,提取统计特征构建位姿特征,对齐不同视角的位姿特征,实现点云数据的匹配。根据辅助测量信息进行配准,完全规避产品测量数据质量差的影响。实例验证表明,该匹配算法稳定、可靠,不需要初值和迭代运算,可一次获取全局最优解。     

基于ASP的VPDM系统研究

分析了虚拟企业对虚拟产品数据管理（VPDM）的需求，结合ASP模式的先进实施理念，提出了基于ASP模式的VPDM系统概念；分析了VPDM与传统PDM之间的区别；并基于B／W／D三段式结构，阐述了基于ASP模式的VPDM体系结构；最后讨论实现该系统的方法和一些关键技术。     

基于MATLAB仿真的SVPWM技术研究

为了给交流异步电机伺服系统提供必要的设计数据,根据SVPWM的基本原理和实现算法,基于MATLAB/Simulink平台搭建了SVPWM仿真模型,将该模型应用到异步电机的矢量控制系统中进行了仿真。结果表明,SVPWM控制方式提高了整个系统运行的稳定性和可靠性。     

管路液力冲击的解析研究

分析阀门开闭引起管路液力冲击的机理,计算换向阀换向时管路实际压力冲击突变值及换向阀阀芯所受液动力并进行实验验证。     

基于插值法的计量泵流量控制算法研究

针对目前国产计量泵实际流量显示不直观、计量精度低等问题,分别用分段插值、拉格朗日插值、牛顿插值、三次样条插值4种算法,对不同压力下多种型号的计量泵实际流量和频率之间的关系进行了理论研究,并用线性回归分析法对所得计算结果进行了分析。分析结果表明,分段插值算法所得标准误差最小,残差图中的离散性最明显,置信区间最小,更真实的反映了实际流量和频率的关系,可大大提高计量泵的计量精度,适合用作计量泵控制器流量控制算法。     

基于PKI技术的PMI的研究与实现

身份认证和权限管理是网络安全的两个核心内容。研发了一个基于公共密钥基础设施技术的权限管理基础设施系统。提出了一个基于属性证书和条件化的基于角色的访问控制、进行权限管理的权限管理基础设施访问控制模型,提供了属性证书的两种提交方式,即“推”模式和“拉”模式,并在此模型的基础上给出了该系统的实现,最后给出了该系统的一个应用实例。实践证明,该系统提供了一个较好的解决方案和实现,基本上能够满足大型应用(上百万用户)的用户需求。     

电火花成形机床微细加工相关探索

首先简要介绍了电火花微细加工目前的发展状况。并概括地分析了商品电火花成形机用于微细加工所具有的一些特殊优势。最后通过微轴的加工实例来证实其进行实用微细加工的可行性。     

基于PartMaker的车铣复合加工技术

车铣复合加工在现代数控加工技术中,发挥着日益重要的作用。针对典型结构件,研究了基于PartMaker的车铣复合加工技术。以典型的轴类零件为例,首先,选择加工机床,进行工艺设计;然后,利用PartMaker软件,编制数控程序并进行后置处理,生成机床加工程序,利用VERICUT软件构建了加工仿真模型,并对机床程序进行了仿真加工;最后,通过实际加工得到了合格的零件,验证了加工方法的可行性。     

基于合作博弈的再制造产品回收差别化定价研究

运用博弈论的思想研究了再制造的产品回收定价问题,建立了质量不同的回收产品差别化定价的数学模型,对合作博弈下不同质量回收产品的最优价格进行了求解,并对该模型进行了实例验证。结果表明最优回收价格下系统的总体利润最大。     

基于仿生学的跟踪机械云台研究

由于传统云台已经无法满足跟踪移动目标的快速、精确、尺寸和实时性的要求,提出了一个具有三个自由度、能模拟眼睛转动的新型仿生机械云台系统。详细描述了该机械云台控制系统的各硬件组成部分、相应功能及其相互间的接口,并叙述了软件设计过程。     

基于时间序列电流偏差因子的电源-电弧系统稳定性研究

运用偏微分近似理论,在考虑焊接外电路动态全负载情况下,对电源-电弧系统稳定性进行了模型刻画,得出系统稳定系数的数学解析式,依此定性并量化分析了系统稳定性的基本条件和最优条件。在此基础上,采用电流偏差相对转换方法,获得了动态电流偏差因子的时间序列解析表达式,进而通过偏差衰减时间方式来量化分析系统的稳定性。实验的电压与电流波形分析结果与动态电流偏差因子量化结果一致。