基于计算的工业喷涂机器人基本参数设计方法

设计与确定机器人参数需要在各项性能之间进行折衷,常常是一个耗时的迭代过程。本文提出了一种工业喷涂机器人基本参数确定的一般方法。通过喷涂机器人的设计与开发过程,基于机器人建模方法,归纳出机器人基本参数对各项性能尤其是工作空间特性的影响因素与规律,并在此过程中上分析了其结构参数对机器人工作空间和性能的影响,从而得出了机器人工作空间特性与结构参数之间的内在联系,为工业机器人的设计提供依据。     

双层气浮平台中气浮支承动力学参数设计的研究

针对双层气浮运动平台中气浮支承动力学参数设计问题,分析了气浮支承动力学参数的一般规律,提出了减小双层气浮平台同步误差的设计原则,并通过两种不同双层气浮平台动力学性能设计方案验证了所提出的设计原则。研究结果表明:选择和设计气足时需综合考虑多方面因素,包括气足承载力、刚度和阻尼参数的合理设计,设计时为了避免产生共振应遵循气足固有频率远离工作频率和平台结构频率的设计原则;当气浮平台对同步特性有需求时,双层气浮平台的气足固有频率应该相等,使双层平台具有相同的动力学性能,对干扰和驱动指令具有相同的响应特性,从而保证两者的同步精度。     

基于FPGA的ARM与绝对式编码器的通信接口实现

针对绝对式编码器与ARM之间的通信问题,设计了基于FPGA的ARM与绝对式编码器的硬件接口电路.根据ARM和编码器之间的通信流程,利用有限状态机和模块化设计思想进行软件编程.结果表明,该设计接口能够快速、准确地实现ARM和编码器之间的通信.     

微型高压压缩机效率的数值分析

斜盘压缩机具有结构紧凑、噪声低以及高速稳定等特点,将其进行微型高压化并应用于天然气、红外冷却、潜水呼吸和气动弹射等高要求领域具有独特的优势。根据斜盘机构的结构和运动特性,结合多级压缩理论,确定微型高压斜盘压缩机的关键结构参数,在此基础上,建立起气缸内进气、压缩、排气以及膨胀4个过程的数学模型,对微型高压斜盘压缩机的各级气缸内的压力曲线进行数值模拟,绘制出气缸工作过程的指示图,研究不同转速对气缸压力变化的影响,进而分析其对等熵效率和容积效率的影响,为提高压缩机的整体效率提供理论依据。     

面向加工时间可控的柔性作业车间节能调度问题建模

针对制造车间能量利用率较低、节能潜力巨大的现状,以最小化车间总能耗和最大完工时间为目标,研究了考虑关机/重启节能策略和加工时间可控的柔性作业车间调度问题(FJSP)。首先,对考虑关机/重启节能策略和加工时间可控FJSP车间能耗进行了分析与建模;然后,根据加工时间可控FJSP特性,分别基于空闲时间与空闲能耗的建模思想,提出两个考虑关机/重启节能策略的混合整数线性规划(MILP)模型;最后,使用CPLEX求解器对20组测试实例进行求解,分别从尺寸复杂度与计算复杂度两方面对所提出的两个MILP进行对比评估。实验结果表明,所提出的两个MILP模型都是有效的,基于空闲能耗的MILP模型效果好于基于空闲时间的MILP模型。基于ε-约束法,将最大完工时间目标转换为约束条件,获得了问题的Pareto解,并进一步对所求解甘特图进行分析,挖掘了节能规则。     

圆钢表面图像采集系统设计及关键技术研究

设计了一种以型钢产品中的圆钢为研究对象的表面图像采集系统。开发了多个高速相机环形布置的成像技术,实现圆钢表面图像360°全方位采集。针对高温生产环境,设计了对镜头与光源的热保护装置。对于不同尺寸的圆钢,设计了相机成像自动对中对焦系统来获取清晰图像。设计采用了高强度OPT机器视觉组合光源系统确保图像整体照度均匀。同时设计了计算机及硬件系统。实验表明,系统能够实现高温、高速圆钢生产过程中全规格圆钢表面的质量监控,可快速、直观地获取缺陷图像及其位置。计算机系统存档服务器的设计方便了缺陷图像数据的信息存储与查询,能为后续产品质量缺陷的分析提供有效的图像信息。     

基于小波灰度矩向量与连续马尔可夫模型的轴承故障诊断

根据机械设备故障诊断本质特征和连续马尔可夫模型（cHMM）所具有的较强的时序模式分类能力的特点,提出了一种基于小波灰度矩向量与CHMM的滚动轴承故障诊断方法。从轴承振动信号提取一种量纲一的小波灰度矩向量作为特征参数,并训练几种故障状态的CHMM,再运用训练好的CHMM进行轴承的状态监测与故障模式的识别。诊断与对比实验表明该方法在故障样本少的情况下仍能进行准确训练与诊断。     

等离子喷涂中基板传热的无网格分析

基于无网格彼得洛夫-伽辽金法（MLPG）建立了热喷涂中基板的三维传热数学模型。温度场由权函数、多项式基和一组未知系数近似构造,利用二次样条函数作为移动最小二乘中的权函数和局部弱形式的试函数,并采用罚函数法处理本征边界条件。详细研究了比例系数对数值精度的影响。与有限元法相比,无网格法可取得更好的收敛性和较高的精度。利用该方法计算等离子喷涂中基板温度,其计算结果与实验结果基本一致,表明该模型可用于求解热喷涂中的基板传热问题。     

有限元分析中边界条件对模态影响的研究

在对结构进行模态分析时,边界条件的施加方式会直接影响分析结果的正确性。对结构件在两种典型边界条件下的模态计算给予了详细的分析,采用试验模态分析方法,对结构件进行了固有特性的辨识,验证了施加不同的边界条件会导致分析结果出现很大差别。对结构件进行了重分析,结合模态试验,对结构件边界条件进行了辨识,得出了正确边界条件的施加方式。     

计算测量问题与求解方法初探

计算测量是指对复杂测量过程进行建模计算并通过测量仪器在一定观测条件下获得观测数据,然后通过逆问题精确求解以获取待测参数的一种测量方法。提出计算测量的基本概念和特点,指出其本质是一种基于模型的测量,是一个典型的逆问题求解过程。探讨了计算测量的可测量性、测量误差分析与精度评定、测量优化配置、正向模型快速准确数值计算、待测参数鲁棒快速提取等基础科学问题及其普适求解方法,强调现代数学理论与工具在求解相关问题的重要性和必要性。给出计算测量的若干研究实例,表明计算测量可望为批量化制造过程中的在线测量提供一种快速、低成本、非破坏性的精确测量新途径。