基于夹具的工件自由度约束分析模型

夹具设计最主要的目的就是将工件精确定位.在定位过程中,工件自由度必须首先合理地受到约束以确定工件相对于刀具的正确位置.因此,分析工件的自由度约束情况是复杂定位方案设计甚至整个夹具设计的关键所在.本文基于刚体运动学,建立了分析工件自由度约束情况的定位原理数学模型,从而使得传统的定位原理从定性描述上升为数学定量表示,并为计算机辅助夹具设计系统的开发提供了基础理论.另一方面,以定位原理数学模型为基础,在UG软件系统环境下实现了夹具约束工件自由度分析系统的二次开发.     

基于刚体运动学的工件自由度分析方法

夹具设计最主要的任务就是将工件精确定位。在定位过程中,首先必须合理地约束工件自由度;其次在自由度受到约束的方向上,工件也只能在规定的范围内变动。因此,分析工件的自由度约束情况是复杂定位方案设计甚至整个夹具设计的关键所在。基于刚体运动学,文章建立了定位原理的数学模型,以定量分析工件自由度的约束情况。从而使得传统的定位原理从定性描述上升为数学定量表示,为计算机辅助夹具设计系统的开发提供了基础理论,并首次在UG软件系统环境下实现了夹具约束工件自由度分析系统的二次开发。     

面向模具生产过程的RFID实时定位系统研究

针对模具车间中不同类型的资源,提出了一种基于RFID的混合定位方法,建立了"符号定位模型"和"物理定位模型"以获得工件的位置信息。基于J2EE平台开发了面向模具企业的实时定位系统,系统可以给管理者和操作人员提供准确和实时的工件位置信息,实现模具企业制造过程可视化、实时化和精细化管理。     

基于PSO-BPNN和NSGA的薄壁件定位布局优化

为提高装夹布局优化计算的效率,同时考虑加工过程中振动对变形的影响,提出了融合改进的反向传播神经网络(back propagation neural network, BPNN)与快速非支配排序遗传算法(nondominated sorting genetic algorithms, NSGA-Ⅱ)的优化模型。首先,基于“N-2-1”定位原理,以定位点坐标为设计变量,薄壁件装夹变形和主振型位移为优化目标,通过有限元仿真建立了神经网络训练样本集;其次,引入粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)改进神经网络,通过对有限样本集训练,构建了定位布局与装夹变形和振动位移之间的代理模型。实例结果表明,改进后的神经网络对装夹变形的预测精度提高了93%,对振动变形的预测最大误差仅为1.8%;最后,通过遗传算法求解预测模型得到了定位布局帕累托解集,进一步提高了优化效率。     

基于多体系统理论的工件检测模型及其应用

研究了基于多体系统理论建立工件检测模型的方法。工件检测模型以检测特征为基本元素,采用多特征低序体描述形式,完整有效地表达了检测形面的几何信息和形面间拓扑信息。实现检测路径自动生成,解决了工件检测工艺规划的关键问题,为检测工艺自动规划奠定了基础。实际应用表明：工件检测模型广泛适用于简单二维形面及复杂三维曲面工件的检测规划;基于模型的检测路径规划不但提高了检测的规范性,而且显著提高了检测的效率。     

压焊设备

20095159 电阻点焊焊装夹具定位点的优化设计／姜潮…／／机械工程学报．一2009，45（4）：192～196 提出一种适用于电阻点焊焊装夹具的定位点优化设计方法。该方法基于“N-2—1”定位原理，利用有限元计算工件第一基准面上的变形，在建立目标函数时综合考虑夹具工作过程中的多工位状况，并且采用全局收敛效果很好的隔代映射遗传算法作为优化工具来寻找最优点。     

压焊设备

20095159 电阻点焊焊装夹具定位点的优化设计／姜潮…／／机械工程学报．一2009，45（4）：192～196 提出一种适用于电阻点焊焊装夹具的定位点优化设计方法。该方法基于“N-2—1”定位原理，利用有限元计算工件第一基准面上的变形，在建立目标函数时综合考虑夹具工作过程中的多工位状况，并且采用全局收敛效果很好的隔代映射遗传算法作为优化工具来寻找最优点。     

基于机器视觉多目标工件分类识别和定位研究

为实现对随机摆放的多类型工件进行分类识别和定位,提出一种基于连通域Blob分析与神经网络分类器相结合的方法。该方法运用机器视觉技术,以Halcon软件为试验检测平台,通过Blob分析提取工件的特征信息实现定位,并且应用提前训练好的神经网络分类器对多类型工件进行分类识别。试验结果表明:相比传统模板匹配和定位算法,该多工件分类识别和定位方案识别准确率达到100%,定位精度提升0.7 mm,识别和定位时间减少8.735 ms,具有更好的多工件识别定位效果,有一定的应用前景和推广价值。     

一面两孔定位时定位元件的设计

在箱体、杠杆、盖板等类零件的加工中,工件常以一平面两圆孔作为定位基面,简称一面两孔定位。工件以一面两孔定位时,夹具上的定位元件是：与工件平面相接触的定位元件是支承板,用于两个定位圆孔的定位元件有两种情况：一种是两个短圆柱销,另一种是一短圆柱销与一短削边销。下面主要阐述这两种情况下两销的设计。回两个短圆柱绍如图1所示,采用两个短圆柱销与工件两定位孔配合时,短圆柱销1限制人于两个自由度,短圆柱销2限制多、X＼两个自由度,平面3限制叫、r＼和三三个自由度。两短圆柱销重复限制了多这个自由度,即沿两销连心线方…     

夹具定位方案的计算机辅助设计系统研究

在夹具CAD系统开发过程中，建立了定位误差分析计算的通用求解模型。用VB6．0语言编制了计算机程序，对V形块定位方案进行数据处理；分析了定位误差的大小并寻找出满足定位方案要求的工件精度等级。     

基于视觉与激光结合的堆叠工件快速定位方法

针对机械手对复杂工况下的工件进行自动抓取时精度较低的问题,提出一种采用改进SSD卷积神经网络算法配合多激光传感的方法,对堆叠情况下的工件进行快速精确定位。采用SSD算法融合多视窗检测方法,对视觉获取的RGB图片进行检测,获取工件水平位置信息;结合主动跟踪激光传感系统,获取工件表面的法向量,确定工件的空间位姿。搭建了硬件实验平台,在此平台上开发了一套视觉与激光融合的工件定位抓取系统,并以非标零件为实验对象在堆叠情况下进行多组实验,在模拟车间自然光照环境下,工件识别率95.4%,平均耗时为40ms,工件识别的平均坐标偏差1.86mm,法向量平均偏差为1.39°,机器人抓取率为98.2%,实验结果表明,该方法定位准确,速度快,在自动化生产线上具有可行性。     

Improved workpiece location accuracy through fixture layout optimization

Inaccuracies in workpiece location lead to errors in position and orientation of a machined feature on the workpiece. The ability to accurately locate a workpiece in a machining fixture is strongly influenced by rigid body displacements of the workpiece caused by elastic deformation of loaded fixture–workpiece contacts. This paper presents a model for improving workpiece location accuracy in fixturing. A discrete elastic contact model is used to represent each fixture–workpiece contact. Reduction in workpiece locating error due to rigid body displacements is achieved through optimal placement of locators and clamps around the workpiece. The layout optimization model is also shown to improve the overall workpiece deflection and reaction force characteristics.     

基于机器视觉的机器人作业目标定位

为了满足生产制造过程中物料无序分拣的需要,设计基于机器视觉的机器人作业目标定位系统。利用Qt开发人机交互界面,实现图像采集处理、通信和机器人运动控制功能。对图像进行阈值分割等处理,得到理想工作区域。通过机器人视觉系统标定实现相机像素坐标和机器人基坐标之间的转换,得到机器人坐标系下的工件位姿识别。在机器人目标抓取平台上随机摆放一定数量的工件进行数据采样,结果表明：系统准确度以及速度具有优势。     

一种大型薄壁件的多点柔性定位工装与装夹优化技术

针对航空航天制造中经常会用到的一些尺寸大、刚度低、易变形的大型薄壁件,开发出了一种多点柔性定位工装,根据这种柔性工装和工件的特点,提出了一种能够对这类零件的定位/支承布局方式进行有效优化的方法,提高了零件的加工质量,节省了这类零件制造的工装成本。     

基于机器视觉定位的自动鹤管系统设计

针对目前油品装车过程中人工引导鹤管对接存在定位精度低、制约生产效率、安全隐患等问题,提出一种基于机器视觉定位的自动鹤管系统。在传统鹤管基础上对关节进行了自动化改造,并设计了平衡机构以协调外臂和垂管的重力;基于简化的鹤管系统三维模型,进行静力学特性分析;建立自动鹤管运动学模型,并进行工作空间分析及轨迹规划;采用机器视觉技术完成了槽车罐口识别与定位程序设计。图像仿真定位实验结果表明视觉系统定位误差在8 mm以内,能够较好地满足鹤管的定位对接要求。     

基于改进的SURF_FREAK算法的工件识别与抓取方法研究

为解决自动化生产线上工件的准确、实时定位与抓取问题,提出改进的SURF_FREAK算法,将其应用于工件的识别与匹配。该算法首先利用加速稳健特征(SURF)算法提取特征点,随后对FREAK算法添加中距离点对进行特征点的描述,在汉明距离相似性度量之前添加极线约束匹配工件图像。研究结果表明:改进的SURF_FREAK算法相比传统的尺度不变特征变换(SIFT)、SURF、SURF_FREAK算法,其在工件的识别速度和匹配准确度上有很大的改善。将该算法应用于工业现场,可以快速准确地识别出工件,结合双目技术完成工件的定位,通过运动学逆解求出机械臂各关节的移动量,传送到控制器,实现对工件的抓取。     

Investigation into magnetorheological abrasive honing (MRAH)

A scheme to finish external curved surfaces, by imparting rotation while the abrasive-mixed magnetorheological fluid (or abrasive-mixed MR fluid) is pushed up and down, is presented in this paper. Since the relative motions resemble those present in conventional honing, the proposed method is named as ‘Magnetorheological Abrasive Honing’ (MRAH). This paper outlines the design and development of magnetorheological abrasive honing setup. A DC electromagnet with cylindrical pole faces is used and measurement for magnetic flux density is done. Experiments are conducted with aluminum and austenitic stainless steel workpieces to understand the effect of magnetic field. Effect of initial roughness, workpiece rotation and process duration on finishing was investigated with ground austenitic stainless steel workpieces. It is observed that the improvement in finish is better for rougher surface and higher rotation speed of workpiece and a reduction in roughness is consistent with process duration.     

Development of Fixture Devices for Thin and Compliant Workpieces

Fixturing of thin and compliant workpieces is in many ways technically more demanding than fixturing of stiff workpieces. Nowadays, thin and compliant workpieces, e.g., electrical parts containing semiconductor substrates must be supported with uniform contact force in order to assure high positioning accuracy. In particular, workpiece supporters must suppress workpiece deformation during machining. This study presents new fixture devices that can support thin and compliant workpieces securely and minimize the deformation due to the machining force. A low melting temperature alloy was used in the support structure to fulfill the required functions with simple structure.