遗传算法在求解形位误差中的关键技术

本文应用现代优化算法--遗传算法实现了对机械产品形位误差的精确计算.着重介绍了遗传算法实现技术中的关键问题,采用了统一的极值优化评定模型、与目标函数呈倒数关系的适应度函数、最优保留法和赌轮法相结合的选择策略、有性算术交叉策略和阈值自适应的高斯变异机制等.实例验算证明算法设计合理,计算精度较高.     

基于模糊C均值聚类算法的金刚石砂轮磨粒边缘检测

基于模糊C均值(FCM)聚类算法将金刚石砂轮表面检测数据划分成金刚石和结合剂两个类别,以数据的质心初始化聚类中心,用迭代的方法分别求出相应的最优聚类中心和隶属度矩阵,通过选取合适的隶属度阈值以及两个聚类中心的欧氏距离阈值来区分金刚石和结合剂,确定磨粒边缘。为验证方法的可行性,对多组数据进行检测,并用模拟的砂轮表面形貌对此方法进行了评定,评定结果与设定值误差不超过2.0%。     

表面纹理的空间参数表征及 在磨粒可控排布砂轮表面的应用

磨粒的可控优化排布能够有效改善砂轮的磨削性能。为了表征磨粒可控排布的效果,评定排布工艺的质量,采用最新的表面三维形貌评定标准ISO 25178-2空间参数（最速衰减自相关长度S_al,表面纹理结构比率S_tr,表面纹理方向S_td）对其表面进行分析。首先研究了空间参数的表征意义及其求解方法,然后用Matlab软件模拟具有不同磨粒排布类型的砂轮表面,分析了各空间参数在磨粒可控排布砂轮表面的应用。结果表明空间参数可以应用于磨粒可控排布效果的表征和评定,从而为磨粒可控排布砂轮的检测和评定提供了一种新方法。     

基于遗传算法的圆度公差评定法与采用最小二乘法评定的比较

根据提出的计算模型,对基于遗传算法的圆度误差评定和传统上采用最小二乘法的评定算法进行了比较分析,根据方法本身的特点和计算结果,分析了二者的不同点以及在工程应用中的适用场合.所构造的模型包括边界控制点和区域随机点,其中边界控制点模拟了由圆度误差最小区域条件所定义的最大内切圆和最小外切圆,而区域随机点模拟了实际情况下测试点的随机性和不确定性.计算结果表明基于遗传算法的圆度评定法精度较高,优于基于最小二乘法的评定算法.     

并联六坐标测量机的研究

介绍了开发并联坐标测量机的意义。讨论了可实现六坐标运动的各种并联机构 ,确定以演化的Stew art平台作为并联六坐标测量机的结构 ,并按空间闭环机构对其进行了自由度分析。介绍了并联六坐标测量机的工作原理 ,设计了控制与测量系统。     

色散聚焦分离式彩色共聚焦测量系统研究

为了满足先进制造工艺的对检测技术越来越高的要求,对材料表面的测量既有高精度的要求,同时也有快速检测的需求。彩色共聚焦测量技术从原理上避免了轴向扫描过程,与传统的激光共聚焦技术相比,具有明显的测量速度优势,可针对大尺寸的被测物表面形貌进行快速化检测。通常情况下,针对不同测量需求的被测对象,需要设计不同的彩色共聚焦系统核心部件-色散物镜,增加了系统的复杂性。针对这一情况,采用色散和聚焦分离的设计方式,通过切换物镜参数的方式,快速有效地实现不同测量需求。所设计的大范围色散元件结合不同聚焦物镜时,能实现对色散范围的调制,并以此为基础搭建了聚焦和色散分离的彩色共聚焦系统。实验结果表明,采用不同参数物镜时,可实现对量程和分辨率的调制;其中,当采用10×(NA=0.3)物镜时,可获得轴向225μm的线性色散,此时测量系统的轴向测量精度优于0.2μm。     

线切蓝宝石晶片面形质量评价方法的试验研究

多线切割广泛应用于硬脆材料的切片加工,线切后晶片的面形质量会对后续研磨抛光加工工艺产生较大影响。提出了一种针对线切片面形质量的评价指标：线切片最小加工余量(MMA);设计出MMA的测量原理,并给出具体实施方法;分析了不同工艺参数下线网不同位置处MMA的变化规律。试验结果表明,提出的评价指标能够更好地反映线切加工工艺参数对晶片面形质量的影响规律。     

基于粒子群优化算法的金刚石砂轮磨粒边缘提取

为了实现对金刚石砂轮磨粒边缘的有效提取,将基于粒子群优化算法的Canny 算 子应用在金刚石砂轮磨粒的边缘检测上。用最大类间方差作为目标函数,优化Canny 算子的阈 值,实现边缘的有效提取。分别对实测的单颗磨粒和多颗磨粒进行了边缘提取,实验结果显示 该算法可以较好地提取金刚石砂轮磨粒边缘。该方法不需要人为设定阈值,可以实现阈值的自 动获取和优化。最后,利用四连通成分和八连通成分与像素总数的比值,将阈值可优化设定的 Canny 算子与传统的Canny 算子以及最大类间方差的方法做对比,结果表明所应用的方法有效 地提高了检测的准确性。     

小波滤波及奇异性分析在三维表面形貌评定中的应用

在机械加工领域,表面信息对于表面加工的指导作用至关重要。相对于表面二维信息,三维表面结构信息更能充分反映加工表面的实际特征,是热点研究问题。由于测量仪器的机械传动系统和测量环境等震动因素的存在,接触式测量方法得到的表面信号往往包含震动带入的误差信号,而这些信号存在其自身特点——奇异性特征。目前,小波变换是用于信号处理的有效工具。为透彻分析表面信号并剔除震动误差信号,本文介绍了通过小波变换对奇异信号进行检测的原理,并且给出了具体算法。在实验中利用该方法对表面测量信号进行预处理,并用小波滤波将表面结构分解得到粗糙度尺度轮廓,对其三维典型参数进行了计算,并与高斯滤波得到的粗糙度评定参数进行了比对。计算和比对表明小波奇异性分析是有效的,可得到更加合理的评定结果。     

紫外纳秒激光加工金刚石微槽工艺参数优化研究

金刚石微槽在微电子散热器件和光学器件等领域都有非常大的潜在应用价值。系统研究了激光脉冲能量、扫描速度、扫描次数、重复频率和离焦量对金刚石微槽形貌、微槽宽度、微槽深度及微槽深度与宽度的比值的影响规律。研究结果表明,金刚石微槽的深度与激光脉冲能量、扫描次数呈正相关,随着激光脉冲能量和扫描次数的增大,微槽深度逐渐增加,并且当激光脉冲能量达到200μJ,扫描次数增加到30时,微槽深度趋于稳定;金刚石微槽的深度与扫描速度呈负相关,当扫描速度为5 mm/s时,可获得深度较大的微槽;微槽的深度随着激光重复频率的增大而增加,当激光重复频率达到60 kHz时,微槽的深度趋于稳定。当离焦量从负值变化到正值时,微槽的深度先增加后减小,当离焦量为-1 mm时,微槽的深度达到最大。在激光脉冲能量为200μJ,扫描速度为5 mm/s,扫描次数为30,重复频率为60 kHz,离焦量为-1 mm的优化参数下,能够获得微槽深度与微槽宽度的比值大于12的金刚石微槽。