基于自然坐标建模方法的多体系统设计灵敏度分析方法

经典的自然坐标建模方法消除了欧拉角和欧拉参数,特别适用于多体系统灵敏度分析及优化问题的研究,但由于提供多种广义坐标选择标准,影响了其自动化建模的实施。提出一种基于改进的自然坐标建模方法的多体系统灵敏度分析方法。首先研究一种广义坐标选择方法,引入12个广义坐标来描述一个空间物体的位置和方向。在选定的广义坐标的基础上,推导出刚性约束条件、基本约束单元及多体系统控制方程组的初始条件。考虑到多体系统控制方程组的特点,使用广义-α积分方法求解方程组并给出算法流程。然后,在上述自然坐标建模体系下,研究多体系统一阶直接灵敏度分析方法及其求解策略。最后,为验证所提方法的有效性和精确性,进行平面转子滑块机构和空间曲柄滑块机构灵敏度分析。测试结果与有限差分法所得结果一致,其间偏差不超过3%。该方法不但便于多体系统的自动化建模,而且有助于降低灵敏度分析的复杂性。为多体系统优化问题提出一个实用且有效的灵敏度计算方法。     

足部三维测量系统中CCD传感器的全局标定

介绍了足部三维形貌测量系统的原理以及利用测量系统已有的一维运动机构和专用标定组件对测量系统所有CCD进行全局标定的实用方法。建立了基于光平面坐标系、标定坐标系、一维运动机构坐标系和CCD图像坐标系的测量系统模型;在测量系统一维运动机构的控制下,光平面分别对标定组件中两个斜面进行扫描,求取两个斜面上扫描线在光平面坐标系中的交点坐标,并根据光平面坐标系中交点坐标和CCD图像坐标系中交点坐标的对应关系,采用坐标映射方法建立光平面与CCD图像坐标系之间的坐标转换关系;确定了基于坐标系之间转换参数的优化目标函数,并根据标定块的标称值和实际测量结果,利用POWEL直接优化方法对坐标系之间的转换参数进行了优化。测量结果表明,单个CCD重复测量误差＜0.062 5%;4个CCD测量值相对误差＜0.365%。实验结果表明,所述全局标定方法减小了一维运动机构、光平面和足支撑玻璃平板之间安装调节误差以及CCD等器件非线性带来的影响,且简便、实用、不需要其它精密标定仪器,可以对测量系统进行现场标定。     

莱佩莱捷式行星齿轮机构自动变速器设计研究

通过对公开的莱佩莱捷式行星齿轮机构进行结构分析,提出基于杠杆法建立速度矢量图进行可行换挡序列搜索的优选方法。该方法将自动变速器行星齿轮机构的基本元件以及所有可能的换挡执行元件都转化为等效杠杆坐标系上的点,绘制出所有可能挡位的速度矢量图,并对挡位进行分类;根据变速器的换挡逻辑要求和换挡执行元件数量作为约束条件确定换挡序列,推导出各挡传动比;计算速度矢量图中各线段的比例以及行星齿轮机构有序杠杆图的特征参数,从而确定机构所有构件的属性;通过绘制平面图,检测配置换挡执行元件机构的平面性。利用该方法实现对6～10速莱佩莱捷式行星齿轮机构的优选。结果表明,6速的两个结构和8速的一个结构与公开的专利相同,验证了方法是正确可行的。     

整体硬质合金立铣刀螺旋槽的磨削建模

硬质合金立铣刀因其结构复杂导致了硬质合金立铣刀的建模较难,尤其是螺旋槽建模。通过对硬质合金立铣刀的加工过程分析,发现砂轮在与棒料接触点处的相对位姿不变。根据其不变性采用自然轴坐标系对砂轮的姿态进行数学建模,得到一种通用的砂轮端面法矢量方程和砂轮端面中心坐标方程,并运用CAD/CAM软件验证了模型的正确性。     

计及二阶效应的刚柔耦合连杆系统动力学分析

根据虚功原理和达郎伯原理推导了计及二阶效应的柔性单元运动方程,并利用刚化条件得到了刚性梁单元运动方程,给出了刚柔耦合连杆系统动力学建模与分析的方法.对构件刚度相差悬殊的多体系统进行动力学分析时,如若当作多刚体系统分析,会因忽略弹性变形导致结果不准确;当作多柔体系统建模分析求解,则因自由度太多导致方程庞大难求解.可行的方法是:将刚性单元与柔性单元耦合建模,在多柔体系统基础上,引入刚性单元和刚性约束条件,对刚性构件自身的动力学特性进行等效,然后按照一般弹性系统有限元方法集成得到虚拟柔性系统动力学方程,建立过渡坐标与广义坐标关系,消除非独立坐标,得到真实的系统运动方程,降低系统方程维数,提高分析效率.以曲柄滑块机构为例,介绍了计及二阶效应的刚柔耦合系统动力学的建模分析过程.     

采用光学定位跟踪技术的三维数据拼接算法

为了实现大型自由曲面的三维面型测量,提出了采用光学定位跟踪技术的数据拼接方法。平面靶标作为中介,固定在测量系统上,靶标上的特征点在测量坐标系中的坐标通过中介坐标转换法获得。利用双目立体视觉构建跟踪定位系统,并以跟踪坐标系为全局坐标系,获取平面靶标上特征点的三维全局坐标,求得测量坐标系到全局坐标系的转换矩阵,将测量传感器在不同位置下所测的各子区域的三维数据统一到全局坐标系下,完成大型自由曲面的全局测量。对平面靶标上100个点进行两次测量,实验结果表明：单次测量精度为0.08mm,拼接均方误差小于0.237mm。该方法操作简单、可行,能满足一般的精度要求。     

大型结构体裂缝检测中的定位方法

为了提高大型结构体表面裂缝检测的效率,提出了一种基于图像处理技术和坐标映射相结合的定位方法。该方法首先在序列图像中抽取清晰度最高的一帧,应用Retinex算法对光照引起的亮度不均进行补偿。然后将提取的标志点图像坐标映射到观测坐标系下,根据标志点的观测坐标和世界坐标计算两坐标系间的映射关系。再根据形态学图像处理中的凸壳、像素化、细化算法提取裂缝的图像坐标;如果观测新裂缝,则将裂缝图像坐标映射到世界坐标系下;如果观测历史裂缝,则将该条裂缝的世界坐标映射到当前观测坐标系下,并计算该条历史裂缝当前的观测角度,从而实现裂缝的空间定位。经实验证明,该方法高效、准确、便捷,16 s内可实现自动定位,且偏差不大于0.07°。     

基于CATIA二次开发的风电叶片三维建模

风电叶片的模型结构较为复杂,手工进行三维建模工作需花费较多的时间和精力,为实现风电叶片的自动化建模,提出了一种基于CATIA的风电叶片建模方法。首先通过NACA软件得到翼型的原始坐标,然后经过从弦线坐标系到叶片坐标系的坐标转换,得到翼型实际空间坐标,最后在CATIA中建立风电叶片的三维模型。根据上述建模方法,基于Visual Basic平台对CATIA的二次开发功能,通过编制程序生成具有自动建立风电叶片三维模型的软件。应用实例表明:所开发的软件能快速、高效、智能地建立风电叶片三维模型,并具备生成各种不同的风电叶片外形模型的功能。     

多刚体系统运动学分析的自然坐标法及在悬架运动学分析中的应用

本文介绍了一种适用于计算机分析的多刚体系统运动学分析的自然坐标法。利用自然坐标描述多刚体系统时,只需要一些点和一些单位向量,刚体的约束方程和运动副的约束方程组成了多刚体系统的运动学约束方程。约束方程均为线性或二次方程,因此求解方便。文中利用该方法分析了Maepherson悬架的轮胎横向滑移量、主倾内倾角等与车轮上、下跳动距离的关系。     

坐标系导引下的线缆布线点位对应关系自动提取方法

针对复杂机电产品人工寻找线缆端点与电连接器各接线位置之间的点位对应关系效率低、易出错等问题,提出了一种坐标系导引下的线缆布线点位对应关系自动提取方法。建立了基于线缆布线工艺规划的线缆信息模型和电连接器信息模型,采用特征提取技术提取线缆信息和电连接器信息;分别建立了线缆端点坐标系和电连接器各点位坐标系,运用坐标转换将两坐标系变换到装配坐标系下并分析各坐标系之间的关系,在坐标系导引下自动提取线缆与电连接器之间的点位对应关系。将该方法应用于某型相控阵雷达装配体的线缆布线中,实例证明,该方法能快速且准确地提取线缆端点与电连接器各接线位置之间的点位对应关系。     

基于贪心-遗传算法的混合轨迹加工走刀空行程路径优化

针对数控自动编程中交互式图形文件存储图元的无序性,提出基于贪心算法和遗传算法的新型多轮廓混合轨迹加工路径优化方法,利用遗传算法对各个轮廓轨迹的前后加工顺序进行优化排序,并融合贪心算法对某种加工顺序中相邻轨迹段之间的空行路径的控制点进行选择,进而计算总空行程和个体的适应度,然后对个体进行评价选择、交叉、变异等遗传操作。该算法不仅简化了遗传算法的编码方式,而且还排除了无效解。经编程仿真及试验测试,结果表明：算法有效地缩短了刀具的空行程、减少了刀具的起落次数、提高了加工效率。     

装载机工作装置钢结构强度计算方法研究

多年来，对装载机工作装置钢结构载荷和强度的计算一直采用典型工况方法，研究结果表明，这种方法不能真正和全面反映结构在多种复杂工况下的最大应力状况。文中提出作业仿真的方法，在对不同作业方式和载荷形式进行仿真过程中，对工作装置钢结构多个指定部位采用常规力学方法进行应力普查分析，然后将分析结果作为评判依据，从中选出对钢结构强度影响最大的工况和载荷，作为下一步有限元分析的工况和载荷。结果表明，使用作业仿真进行普查分析的方法比传统的典型工况方法更具全面性。     

悬索长度计算在起重机钢丝绳中的应用

在不考虑悬索弹性变形的前提下,运用悬索的悬垂模型计算悬索实际长度,并将此法应用到单臂架类门座起重机钢丝绳悬垂度计算中,解释钢丝绳因受自身重力作用下垂,使钢丝绳垂落至臂架上,以及出现吊具在空载下放时不下降的现象。借助自编程序对不同水平跨度、不同支点水平倾角、不同钢丝绳线密度及不同倍率的绕绳滑轮组进行分析计算,得出钢丝绳悬垂度与吊具重量、滑轮组2支点相对位置及滑轮组倍率的关系,并可准确计算钢丝绳悬垂度、给定钢丝绳最大允许悬垂度条件下的吊具临界重量及起重机在放绳过程中卷筒放绳长度与吊具实际下降高度差,对指导吊具设计,特别是对吊具重量控制有一定的现实意义。     

垂直循环机械式停车设备的调车方法

确定合理的调车方法是机械式停车设备控制系统软件设计的基础。以采用MCS—51系列单片机构成的停车设备控制系统为例，分析说明了停车设备存取车时拖动电机旋转方向和托架转过的车位数的确定方法，以及存取车后车位空／满标志位和车辆所在车位号的更新方法。     

Calibration of the two microphone transfer function method with hard wall impedance measurements at different reference sections

In many acoustic simulations, particularly when using lumped parameter models or electrical analog circuits, the acoustic impedance of a component needs to be determined accurately. A widely used acoustic impedance measurement method is the “two microphone transfer function method”, which is standardized in ISO-10534-2. When the acoustic impedance is needed over a wide frequency band with a high impedance magnitude range, this method faces some limitations. In this paper, a calibration method is proposed which uses hard wall impedance measurements at different positions of the reference section. The measured hard wall impedance is used to calibrate the microphone positions, to compensate the microphone mismatch and to estimate the wave guide damping. Also, the measured hard wall impedance can be used as performance criterion. It can be used to select frequency bands from different load impedance measurements where the accuracy is maximum and to assemble them in a load impedance measurement. As a result, impedances with a high ratio with respect to the characteristic duct impedance can be accurately measured. The capability of the presented calibration method is illustrated by the impedance measurement of an open duct end and a closed tube.     

制造业国际化信息支持平台绩效评价体系研究

为提高信息支持平台运作的有效性和效率,在综合分析现有的制造业国际化测评体系和信息系统评价体系的基础上,建立了制造业国际化信息支持平台运行绩效评价指标体系.给出了国际化信息支持平台的多级动态模糊综合评价方法,该方法改进了模糊评价法,在构造评价矩阵时引入时间参数K和三角形隶属度分布函数,并结合层次分析法的判断矩阵法,确定指标权重W,能较好地实现对该信息支持平台的多指标动态实时评价和模糊决策.理论分析和实践证明,该评价体系可以帮助企业选择合适的信息支持平台模式,提升核心竞争力,在国际竞争中占据高端位置.     

Calculation of the Normal Vector using the 3 × 3 Moving Mask Method for Freeform Surface Measurement and its Application

The concept of a 3 × 3 moving mask operation image-processing technique is proposed to calculate the normal vector of measuring points in this study. The method developed reduces greatly the calculation time of matrix operation and memory space in comparison with the traditional composite Ferguson-spline method. The methodology for calculating the normal vector is to select eight neighbouring points at equal distances in the vicinity of an arbitrary node on the surface, from which a small surface patch can then be constructed from the nine selected points. Different analytical methods are used to calculate the unit normal vector, namely the Bezier method with uniform parameters and the Bezier method with non-uniform parameters, and are discussed in this study. The accuracy of these two methods in calculating the unit normal vector was also verified by calculating different positions on a spherical surface. The Shepard interpolation method was adopted to interpolate a few control points from a massive number of measured data points to establish the CAD model of a freeform surface using a rectangular grid. The method developed was applied for the measurement of a freeform surface (mouse surface) using a coordinate measuring machine. The local Shepard interpolation method was used to interpolate 16 control points from 1054 measured data points. A bi-cubic Bezier- and B-spline surface CAD model were constructed through these interpolated control points.     

汽轮机DEH伺服控制系统阀门位移反馈方式的探讨

根据伺服系统安全设计和LVDT冗余设计原则提出了双通道低选位置反馈方式和提高伺服机构可靠性的冗余设计方案,大大减小因阀位反馈信号故障而使伺服机构误动作的可能性,从而提高伺服机构动作的可靠性.     

Automatic selection of molecular images from dark field electron micrographs

A method is described which can be used objectively to select putative molecular images from dark field electron micrographs of unstained molecules. The only characteristic of the molecule required for automatic selection is an estimate of molecular weight. Structures are selected from micrographs by a series of steps including: low pass filtering, edge detection and mass determination. The procedure is shown to be reliable for images with signal-to-noise ratios of at least 4.0. Moreover, the method is insensitive to both the shape and the number of molecules in the image. Five different molecules with molecular weights between MW 330,000 and MW 4000 are successfully selected from low dose STEM and high dose tilt beam dark field electron micrographs.     

基于改进A*算法的AGV路径研究

路径规划能力是AGV(Automated Guided Vehicle,自动导引运输车)系统智能化程度的体现。在众多算法中,A~*算法使用代价消耗估算方式达到较快的计算能力,被广泛应用于AGV的路径规划中,但仍存在局部最优的规划问题,规划的路径上存在冗余节点和较多不必要拐点。为减少运输路径中的总能耗,缩短路径总长度和减少AGV转弯次数,采用分裂和筛选的方案对传统A~*算法进一步优化,提出改进A~*算法,使其在实际工作环境中搜索更加迅速、考虑更加周密。在传统A~*算法基础上,在未知节点的启发函数里增加转弯权值,可以在计算规划过程中考虑转向所带来的消耗,从而减少转弯次数。使用任务分裂方案可以尽可能多地选择出较优路径,其中的最优解能够实现得转弯较少,展现出比较平滑的线路。基于Ubuntu下ROS系统版本进行仿真,对比实验结果表明,改进A~*算法在规划时间、总行程以及转弯消耗等方面都优于传统A~*算法,提升了AGV的实际运行效率,减少了AGV小车的耗能,可以缩短路径搜索规划时间,更符合工厂环境对AGV的需求。