曲面上复杂图形雕刻加工的刀位规划

提取文字、图形的轮廓，将它们投影到曲面上矢量化，得到曲线多边形。根据曲面微分特性，采用跟踪法迅速计算测地线数字解。基于这个方法，在曲面上偏置曲线多边形。利用多边形外角定理的推广，判断偏置后曲线多边形的旋向，删除多余多边形。对所得曲线多边形进行布尔运算，确定有效的加工区域，将区域内曲面片与平面求交，得到无干涉刀位轨迹。实验结果表明，该算法计算效率高，稳定性好。     

数控加工中自由曲面干涉区域求解算法的研究

质量和效率是自由曲面零件数控加工所追求的一对相对矛盾的目标,本文就解决这一问题的自由曲面零件分片加工方法中的关键问题－自由曲面的干涉区域求取,提出了利用自由曲面的几何信息通过优化和迭代方法进行干涉区域快速跟踪求取的算法,保证了求取的快速,可靠,并通过具体的计算实例验证了算法的有效性。     

基于砂轮包络廓形的复杂曲面磨削刀轨计算

复杂曲面数控磨削是一种重要的精加工手段,但当前都是采用砂轮的理论廓形进行编程。砂轮制造误差和磨损对加工精度影响较大,砂轮修形精度要求较高。提出基于砂轮包络廓形的复杂曲面精加工技术,其原理是通过检测砂轮发生包络作用的实效廓形,并采用最小有向距离算法进行基于砂轮包络廓形的复杂曲面数控加工刀位轨迹计算。在砂轮磨损后可以通过重新测量其包络廓形,按照磨损后的包络廓形重新进行刀位轨迹计算。该方法能有效的提高加工精度和加工效率,同时降低复杂曲面包络法磨削时对砂轮精度的要求。     

基于曲面分片的五轴刀具轨迹规划

为了提高自由曲面的加工效率,根据自由曲面的几何特性,提出了基于主曲率和近邻传播聚类的曲面分片算法。将大型复杂曲面划分为不同的数控加工子曲面区域,对不同的区域采用不同的刀具以及路径生成方法。通过实例进行路径计算,结果表明提出的方法可以有效提高复杂曲面的加工效率。     

复杂曲面的五轴加工无干涉刀具路径生成技术研究

基于微分几何理论,对复杂曲面环形刀无干涉刀具路径生成算法进行研究,对复杂曲面进行曲面划分,在此基础上建立环形刀五轴加工模型,进行走刀步长、加工行距和相邻刀触点等的计算,并提出通过选择最佳刀具尺寸和改变刀具姿态进行干涉避免的方法.与其它环形刀刀具路径生成算法相比,本文提出的算法具有更高的准确性和可靠性.     

基于曲面拟合的复杂变形测量

在图像匹配的基础上,采用曲面拟合法对变形前后的两幅图像进行亚像素特征点的匹配,由曲面拟合法测量出应变方向上的亚像素位移后,再按照网格法中的应变计算方法将位移转变成应变.实验结果证明了该算法的可行性.     

双三次NURBS空间曲面的插值研究

对由型值点定义的NURBS曲面进行反求计算,采用等参数法离散NURBS曲面得到NURBS曲线组,并以MATLAB 语言为算法核心、以VB6.0为平台,开发了曲面造型及逼近系统,最后通过实例验证了该方法的正确性.     

采用传感器测量联合最小二乘法的机器人路径跟踪控制方法的研究

为提高机器人跟踪期望路径的准确性,以改善机器人的工作质量,结合传感器测量和最小二乘法设计一种机器人路径控制方法。通过3个激光距离传感器构造机器人测量系统,利用距离传感器得出平面上3个点的测量距离,从而计算出末端执行器和曲面之间的距离。采用曲面的法向量描述曲面上任意点处的曲面。通过刀具中心点位置和旋转矩阵,求取曲面上每个测量点的位置,进而计算出刀具中心点到曲面上任意点的距离与交点位置。使用二次系数矩阵求取近似曲面的z分量,采用距离传感器测量所得的当前和先前测量点,进行最小二乘近似来确定未知平面和抛物面参数,进而根据期望路径求取路径方向和刀具方向,从而实现对期望路径的跟踪。结果表明：与模糊PI控制方法相比,利用所提方法跟踪平面和立体期望路径时准确度较高,验证了所提方法能控制机器人对期望路径进行准确跟踪,为改善机器人的工作质量提供参考。     

四元数法改善复杂曲面5轴加工精度研究

提出一种新的刀具轴向设计方法,通过使用四元数法进行刀具轴向规划,以解决曲面5轴数控加工中刀具轴向过度依赖曲面几何特征,造成刀轴剧烈变化所引起的切削恶化问题.在被加工曲面上可能发生过切的区域,指定刀具轴向,再由指定的轴向,直接计算出其他位置的轴向,并与其他刀具轴向设计方法进行对比.实际应用结果表明:采用该方法可以很好地提高复杂曲面切削精度、效率,避免过切.     

基于遗传算法的曲面加工优化双刀具选择算法

针对球头刀加工自由曲面时的局部干涉影响曲面加工效率问题,提出了优化双刀具选择算法。基于曲率模型求取无曲率干涉加工自由曲面的最小刀具尺寸,给出对应不同尺寸刀具划分自由曲面干涉区域和非干涉区域,等面积平面近似曲面计算刀具路径总长度计算方法,基于遗传算法求解由刀具尺寸与刀具路径长度建立的双刀具选择模型。验证实例表明该算法能够显著提高自由曲面加工效率。     

基于共享控制策略的遥控弧焊机器人焊缝跟踪

对应用于遥控弧焊机器人的共享控制技术进行了研究,建立了遥控机器人共享控制试验系统.激光视觉传感器基于三角测量原理,根据提取焊缝的特征点,实现焊缝的自主跟踪和焊接.根据解析速率控制算法,把手控器的控制命令与激光视觉传感器的自主控制命令在人控制器中进行融合,控制焊枪的六个自由度.弧焊机器人的控制权可以在局部自主控制和直接手动控制之间进行共享和交互,实现对远端非结构环境下的焊缝跟踪.结果表明,人机共享控制焊枪,实现未知环境的避障;提高了焊缝跟踪精度;把操作者从焊缝跟踪的底层操作中解放出来,减轻操作者的工作强度.     

分度凸轮CAM系统的软件设计

介绍了分离凸轮计算机辅助制造系统应用软件的设计方法和程序设计中的一些重要问题，以及数控加工的插补算法－函数跟踪法，提供了插补算法流程图，该系统采用C语言编程，模块化设计，在DOS环境下运行.     

改进层析算法在混凝土超声成像中的应用

混凝土质量超声CT检测中,为了对混凝土质量进行准确评估,对成像精度有很高要求,由于混凝土自身结构的不均匀性,经典算法很难满足高精度层析计算要求,容易导致检测结果失效。提出了一种基于混沌搜索和自然权函数的改进模拟退火算法,首先采用弯曲射线追踪方法确定最终路径,而后引入了混沌搜索和自然权函数对路径进行反演修正,改善模拟退火算法准确度,最后对结构进行层析计算和成像。数值仿真实验表明:改进算法计算结果更加准确有效,成像分辨力得到了明显改善。     

基于CCD传感器的球罐焊接机器人焊缝跟踪

主要研究以轮式移动机器人为本体的球罐焊接机器人的焊缝跟踪问题。轮式移动机器人本体难以实现实时、准确的运动轨迹控制 ,而球罐焊接工艺要求焊炬必须精确地沿焊缝以恒定的焊接速度焊接。为解决这一矛盾 ,本文首先设计了在一定运动约束条件下的轮式机器人本体与焊炬运动机构 ,建立了基于双CCD传感器的焊缝路径检测系统。在对轮式移动机器人在球罐表面移动时的运动学分析基础上 ,建立了机器人本体在一定误差范围内跟踪焊缝的控制模型 ,并设计了相应的控制策略。根据机器人与焊炬之间的运动约束关系 ,提出了焊炬位置实时精确的跟踪控制策略。现场工艺试验表明 ,所研制的球罐焊接机器人焊炬跟踪精度可达± 0 .5mm ,能够满足实际工程应用     

A 2D model of ultrasonic wave propagation in an anisotropic weld

In order to enable ultrasonic measurement of anisotropy and the directivity of dendrites in a weld, a forward formulation is presented in this paper. It describes a model of an anisotropic weld, a probe model defined by consistent boundary conditions, together with a 2D ray tracing algorithm. The capability of this developed model is illustrated in numerical examples. This hybrid model of the forward formulation will later be applied to solve the inverse problem.     

3D ray tracing in austenite materials

In general, ultrasonic sound wave propagation through austerlitic (stainless steel) weld material cannot be predicted because of the anisotropic and inhomogeneous structure of the weld. To support NDT inspections, a ray tracing algorithm was developed to follow longitudinal, horizontal and vertical polarized shear wave propagation from the base material through the cladding in three dimensions. The algorithm was implemented in the ‘3D-Ray-SAFT' software package that allows experimental modelling, to visualize the rays in three-dimensions and to include reflections from arbitrarily placed flaws. The presented algorithm results that were experimentally validated are compared to similar, existing algorithms.     

基于视觉的生产线上零件数字编号识别系统

介绍用于自动生产线上零件打印数字编号自动识别的高速实时图像处理系统的研制.系统采用抽出一种数字特征结合扫描跟踪像素的算法进行识别.实践表明,本算法速度快,精度高,抗干扰能力强,满足实际使用的要求.     

埋弧焊焊缝CCD跟踪系统研制

快速而准确地寻找到焊缝中心的位置是实时焊缝跟踪系统要解决的首要问题,文中提出一种基于视觉传感器CCD的焊缝跟踪系统.通过对焊缝图像的分析发现,焊缝图像具有较为明显的统计特征,即坡口的平均灰度较其它位置的平均灰度要大.基于这一统计特征,给出一种新的确定焊缝中心的快速算法.该算法根据像素点的灰度值对其进行排序,并以此为依据来确定焊缝边缘及焊缝中心.该算法无需进行滤波处理、对光源无特殊要求且鲁棒性强.现场实际计算表明所提算法准确可靠,适合于现场应用.     

基于模糊控制的自主寻迹机器人研究

通过对自主寻迹机器人进行运动学分析,建立起机器人线速度、角速度与驱动电机速度的关系,设计了前后对称的寻迹传感器阵列,提出用模糊控制算法来进行运动路径的识别。经试验验证,该方法效果良好。