基于单点式力反馈器的虚拟装配研究

针对PHANToM Desktop力反馈器工作空间狭小的问题,提出改进的动态空间匹配算法和代理点移出视锥体时的漫游技术.首先分析设备工作空间在三维方向与视锥体的匹配关系,通过对x、y和z轴方向进行空间匹配,实现近视点处操作精度高和远视点处可视范围大;然后利用映射区外的工作空间进行视点漫游,可以扩展虚拟装配可视范围.在虚拟装配过程中,实时地计算代理点与零件间的接触力,并反馈给用户,使用户可以感知零件的几何外形与硬度特性等;同时采取弹簧质点模型计算约束力引导用户进行装配定位.     

原子转移自由基聚合制备端磺酸基PS及其与表面阳离子化的SiO2静电自组装研究

以2-溴异丁酸对磺酸基苯乙酯为引发剂引发苯乙烯发生原子转移自由基聚合,得到的聚合物与NaOH反应转化为端基为磺酸钠的PS(PS-SO3Na).然后采用静电组装方法将PS-SO3Na与表面阳离子化的SiO2胶体(SiO2-CBAFS)进行静电组装,得到表面构筑了高分子刷的有机一无机纳米粉体及单层膜.采用红外、核磁表征了PS-SO3Na的结构,并用红外、热失重、接触角研究了组装体系的结构、组装量及表面行为.研究表明,采用2-溴异丁酸对磺酸基苯乙酯可以引发苯乙烯聚合得到PS-SO3Na,采用静电组装的方法可以成功地在表面阳离子化的SiO2-CBAFS上构筑组装量高达34.4%的高分子刷,并且高分子刷的表面水接触角达到75.3°;组装体系的组装量、表面水接触角均随聚合物溶液浓度的增加而下降;当外界环境不同时,其表面水接触角也发生相应的变化.     

大面积微结构辊对板热压印装置研发及工艺优化

目的 研发一种模块化辊筒对平板类型的微结构热压加工装置,研究不同模具结构下的辊压工艺参数对光学聚合物微结构成形的影响,研究大尺寸的PMMA样品的翘曲规律。方法 使用一种基于线接触的扫描连续辊压工艺,分别使用线槽模具、不锈钢网孔模具进行辊压实验,根据实验结果确定最佳工艺参数范围。结果 在辊筒温度为150～180℃、平板温度为25℃、辊压压力为200～500 N和辊压速度为1 mm/s的工艺条件下,甲基丙烯酸甲酯平板（PMMA）微槽阵列的线槽宽复制度最高可达90%,微圆柱结构在40 mm×40 mm PMMA衬底的覆盖率高达95%。结论 优化辊压工艺参数后,可以实现聚合物的大面积槽阵列和圆孔微透镜的稳定连续辊压成形。针对大面积光学聚合物翘曲的问题,进行了双面热辊压实验,发现二次成形后微透镜样品的最大高度偏差小于0.16 mm,翘曲现象得到了有效抑制。     

MakerBot3D打印机虚拟装配系统的设计与实现

目的满足新产品的研发、后期维护以及操作培训等方面的需求。方法选用型号为Makerbot Replicator2的3D打印机为例,通过实际测量在三维建模软件SolidWorks中进行精确建模,之后利用3dsMax进行模型优化,最后导入到VRP完成虚拟装配系统制作。结果该系统能够展示整个3D打印机的内外部结构和装配过程。结论将虚拟装配技术与3D打印机相结合,能够以数字化的形式呈现3D打印机的整体结构和功能,而不必再受客观条件的制约,为工业产品的设计、完善、维护和管理提供了一种崭新的方式,对市场现有的3D打印机具有一定的适用性。     

采用边界拉伸的干涉检验方法与装配顺序规划

干涉检验及装配顺序规划为虚拟装配中的关键技术和重要研究内容。干涉检验的一般算法是用离散运动轨迹求得动态干涉,但其运动步长很难掌握。提出一种基于边界拉伸的干涉检验方法,将离散干涉检验转化为连续干涉检验,减少了运算量,提高了效率。并在此干涉检验算法基础上,进一步对装配顺序进行规划。实践表明,方法行之有效。     

面向FAHP-熵权理论的装配机器人造型设计优化研究

目的装配机器人在制造业中已得到广泛应用,为进一步丰富装配机器人的造型意象,满足用户需求。方法基于模糊综合评价法(FAHP)与熵权理论对装配机器人进行了造型设计流程分析。首先,依据层次分析法(AHP)构建装配机器人用户需求层次模型并计算各要素初步的权重值。然后,引入熵权理论完成各要素修正权重的分析与计算,将各要素初步权重值与修正权重值进行拟合,形成最终权重并排序,以此为装配机器人造型设计提供重要依据。结论最后以小型全方位装配机器人平台设计实践为例进行具体分析,完成了小型全方位装配机器人平台造型创新设计,并通过模糊评价筛选出最优方案。其实践过程验证了设计流程的可行性,并提供了更好的产品造型意象。     

端盖压头仿真与研制

用计算机仿真技术，通过抗热变形干扰的LabVIEW虚拟仪器轴向力测试系统，确定端盖压头(传感器)应变片的抗热变形干扰粘贴位置，使轴向力测试系统动态显示轴向力的作用方向、大小、及其波动情况．本仿真可替代在端盖压头反复试贴应变片及标定的复杂且繁琐的传统人工制作法，还可用虚拟仪器软件代替动态应变仪等硬件，简化测试系统．     

PZ1740E胶印机印刷结构虚拟装配系统的设计

目的满足胶印机的研发和维护,为产品提供一种自我展示的虚拟平台。方法选用型号为PZ1740E的四开单张纸单色平版胶印机为例,通过使用较为精准的测量工具实际测量,在三维建模软件3ds MAX中进行建模,以及模型的优化,最后导入Unity3D中完成虚拟装配系统的制作。结果既可以实现自动装配功能,又可以手动进行拆分和装配操作,观察印刷部分的内外构造。结论将虚拟现实技术、装配技术与胶印机相结合,使胶印机印刷部分的整体结构和功能以数字化的方式呈现,更好地应用于胶印机的工业设计、完善和维护。     

焊接双活塞环定位片工装的虚拟设计

置于发动机汽缸内的双活塞环,是一种可以提高发动机效率的新型节能装置,其设计思想简练、结构简单可靠.焊接活塞环上的定位片是保证该技术的重要工序,焊接工装设计是实现节能目标的关键.在工装设计中,应用计算机辅助设计手段,成功地实现了焊接工装的结构设计、装配、干涉检查和运动仿真、由三维模型向二维工程图的转换等工作.设计直观形象,准确可靠,提高了设计效率,降低了生产成本.     

Acoustic Fabrication via the Assembly and Fusion of Particles

Acoustic assembly promises a route toward rapid parallel fabrication of whole objects directly from solution. This study reports the contact‐free and maskless assembly, and fixing of silicone particles into arbitrary 2D shapes using ultrasound fields. Ultrasound passes through an acoustic hologram to form a target image. The particles assemble from a suspension along lines of high pressure in the image due to acoustic radiation forces and are then fixed (crosslinked) in a UV‐triggered reaction. For this, the particles are loaded with a photoinitiator by solvent‐induced swelling. This localizes the reaction and allows the bulk suspension to be reused. The final fabricated parts are mechanically stable and self‐supporting.     

生物样本速冻装置冷台模拟研究

在低温生物学及转化医学等研究中需要冷冻复苏后的样本具有较高的成活率,冻存装置是保证其质量的重要一环。本文设计了以80 W斯特林制冷机为冷源的新型样本速冻平台,并基于COMSOL Multiphysics有限元模拟软件对冷台结构进行了模拟分析,结果表明：管间距对样本降温速率无显著影响;冷台高度对样本冷冻过程中的降温速率及温度均匀性影响较大,其中模拟四组样本效果最好的是H=25mm,比样本高度略低;此外,冷台半径越小,样本降温速率越快,半径越大管内温差相对越小,但不同半径之间差距较小。 后续根据模拟结果提出了冷台设计的优化改进方案。本文为以后更大功率及不同体积样本的冷台设计提供了参考。