中心供液弹性研抛工具的材料去除模型研究

为提高计算机控制光学表面(CCOS)成形技术的确定性加工能力,提出了一种中心供液弹性研抛工具(CEPT)。针对CEPT的结构特征及与工件接触的应力场模型,研究了贴附金刚石树脂砂纸前后CEPT的径向接触应力分布,发现贴附砂纸后的CEPT有更平稳的径向接触应力分布和更大的接触应力幅值。构建了CEPT连续进给状态下的接触应力及速度分布函数,结合Preston方程建立了CEPT的材料去除模型。进行了抛光试验及单因素对比试验,获得了CEPT的材料去除深度分布规律及关键工艺参数与材料去除深度之间的影响关系。试验结果表明,构建的材料去除模型与实际材料去除廓形之间的平均偏差小于10%,可较好地预测CEPT的实际材料去除深度。

基于神经辐射场算法的混合现实三维重建技术

针对目前在混合现实(MR)环境中高效率建立高质量三维(3D)模型的需求,基于神经辐射场算法(NeRF)的三维重建技术,提出了一种基于Laplacian算子的数据集优化算法。首先,围绕某线切割设备录制了一段1 min 51 s的视频,并采取等距提取视频帧的方式,获取了训练数据集;然后,使用Laplacian算子对数据集进行了优化,同时保留了原始数据集作为对比,使用了基于NeRF算法的重建方式与传统的基于COLMAP的稠密点云重建方式,分别对两组数据集进行了三维重建;最后,在重建精度与重建速度方面,对不同重建方式、不同重建数据集的重建结果进行了比较。研究结果表明:COLMAP稠密点云重建耗时是基于NeRF重建耗时的9.98倍,而相较于COLMAP稠密点云重建,使用NeRF重建方式的模型表面缺陷较少;此外,使用Laplacian算子优化的数据集的NeRF重建在峰值信噪比(PSNR)和结构相似性(SSIM)指标上分别提升了2.43%、0.72%,有利于提升重建模型的质量。研究结果支持混合现实技术在制造业数字化转型中的应用,可为其提供有益的参考。

软固结磨粒群气压砂轮的力学特性分析

提出以软固结磨粒群(Softness consolidation abrasives,SCA)气压砂轮为工具的加工方法,对磨粒群密集颗粒系统的力学特性进行分析,用于解决激光强化后局部高硬度区域难以高效光整的问题。引入软球接触模型建立磨粒软固结形态下的微观接触力模型,引入全局阻尼系数得出了磨粒蠕变时的位移和速度公式。通过PFC3D仿真,验证了接触力计算公式,建立了颗粒系统的接触力网。对单颗磨粒在z轴方向上的速度进行跟踪研究,证实了SCA在加工时的存在蠕变现象。结合修正的Preston的方程,针对激光强化自由表面进行加工试验。试验结果表明:在相同加工时间内,SCA累积高出游离磨粒近34.35%的材料去除量,且避免了刚性砂轮面向曲面加工时产生的划痕,SCA加工可大幅提升面向高硬度曲面的光整效率。

网络游戏规则的著作权保护及其路径探微

在网络游戏自主开发中,游戏规则的创作设计凝聚了大量智力劳动,是游戏的核心构成元素,应当且已经受到著作权保护。以"思想/表达"二分法分析,游戏具体规则中的独创性表达落入了著作权保护范围。在我国著作权法框架之下,将游戏整体画面认定为类电影作品能够间接保护游戏规则,但仅为权宜之计。随着技术和产业发展,对游戏规则的直接保护甚至对游戏作品性质的重新审视将成为著作权法和司法实践不得不面对的问题。

一种基于图像识别技术的电梯门控方法

针对目前电梯门控制装置的缺陷,提出了一种基于图像识别技术的电梯门控方法,用于在电梯轿厢门区范围内实时检测运动物体.由于门区范围存在动态变化的复杂背景,图像识别易受光线干扰,该方法通过Otsu阈值分割法实现图像二值化处理,采用帧间差分法识别门区间运动物体.提出了统计的双阈值法解决门位置误差带来的问题,并提出了改进的电梯门控方法.实验结果表明:上述方法在电梯门区图像识别过程中取得了良好的效果,为改进的电梯门控方法的实现提供了可靠的保障.

气压砂轮双层结构弹性力学分析及加工特性

为了提升激光强化后高硬度模具自由曲面的光整效果,提出基于软固结磨粒和双层结构弹性体的气压砂轮加工方法。对气压砂轮双层结构弹性力学特性进行分析。在圆形均布载荷环境下,分别引入磨粒层弹性模量与橡胶层弹性模量的比值m及橡胶层厚度与载荷半径的比值n,建立了双层结构弹性体加工应力计算模型以及接触形变公式。通过有限元分析软件ANSYS建立了气压砂轮双层结构弹性力学模型,给出了气压砂轮的应力分布规律以及形变特征。在试验分析中,通过短纤维增补的方法增强内橡胶层,通过耐水黏结剂控制外磨粒层,微观分析证实了双层结构弹性力学的分析假设。搭建气压砂轮加工试验平台,验证了气压砂轮可在短时间内提升高硬度激光强化模具表面质量的加工效果。试验结果表明,面向凹面工件时,较低n值的气压砂轮有助于提升表面质量;面向凸面工件时,在获得相同表面质量的情况下,较高n值的气压砂轮有助于提升加工效率。

开关柜带电检测机器人设计与仿真分析

针对开关柜检测传统人工检测方法存在的效率低下、准确度不高、检修周期长等问题,课题组提出研究开发机器人来智能检测开关柜。通过对电力系统开关柜和开关室尺寸的了解,设计开关柜带电检测机器人结构,使机器人能够自主完成开关柜的实时带电检测;运用D-H参数法描述机械臂,利用MATLAB对开关柜带电检测机器人进行仿真,分析设计的机械臂所能达到的空间位置。设计的检测机器人可以实现较高的检测效率,减少人力投入。

新型纯电动汽车抖动现象测试与分析

针对新型纯电动汽车在急加速然后松踏板工况下出现明显的抖动现象,本文通过在不同车速下的急加速松踏板的声振试验和分析发现:新型纯电动汽车的抖动频率主要集中在10-20Hz范围,且不随车速变化;主副车架、电机、减速器、差速器、轮胎都出现了不同程度的振动突变;主副车架之间的连接悬置在抖动频段内的隔振性能较差;轮胎与主车架之间的偏相干系数达到了0.93,说明轮胎是产生抖动的主要源头。此次试验对新型纯电动汽车抖动现象的消除和改进具有指导性的意义。

软固结磨粒气压砂轮的力学分析

建立了一种应用于高硬度、高耐磨性自由曲面光整的新型软固结磨粒气压砂轮模型。首先,根据材料特性确定了该模型的三种材料,并计算了两相模型的弹性模量,研究了强度极限;其次,对各层应力分布进行仿真分析,研究各层厚度对应力的影响;最后,将制作出的软固结磨粒气压砂轮用于抛光实验,得到一系列加工结果。仿真结果表明:双弹性体厚度值与应力值成反比,磨粒层厚度值与应力值成正比;对模型进行优化,磨粒层受力明显增大,即抛光作用力显著增大,力传递效果较好,且最佳黏结层厚度为0.5mm。实验结果表明:黏结层厚度为0.5mm时,加工效果最佳。

软固结磨粒群加工方法及材料去除特性的分析

为了解决高硬度模具自由曲面光整技术难点,提出一种软固结磨粒群加工新方法(Softness consolidation abrasives,SCA)。所谓软固结磨粒群,特指由高聚物黏结剂黏结于气压砂轮基体表面的磨粒群体,其宏观上不像游离磨粒那样可自由移动,而微观上每个磨粒均受到黏结剂在各个方向的弹性支撑。结合层间弹性力学体系分析,讨论双层弹性体中(橡胶基体层-磨粒层)的力穿越问题,得到表层单颗磨粒的切削力学模型。建立基于应力修正的Preston方程,解决柔性基体供力时存在的应力滞后问题。根据磨粒硬度特性进行系数修正,给出材料去除经验公式。对磨粒群的切削力和速度进行数值模拟,建立材料去除的定量预估模型。总结高效光整加工的配比条件,并通过针对激光强化模具表面的光整试验,验证修正后的Preston方程的准确性。

基于修正Preston方程的气压砂轮加工特性

为了解决高硬度、高耐磨激光强化自由曲面难以高效光整的问题,提出软固结磨粒气压砂轮加工方法.通过高聚物黏结剂在充气柔性砂轮表面构成磨粒层,使每颗磨粒受力后可以局部微动,影响周边磨粒群的受力状况而发生群体效应,达到软性条件下的应力集中,形成高效切削.以拉宾诺维奇(Rabinoweizc)磨损理论为依据,引入硬度比例系数和表面硬度系数,结合磨粒粒度对材料去除的影响,给出修正系数.结合弹性力学理论,对柔性基体供力环境下的材料去除进行应力修正,给出修正的Preston方程,提出该方法材料去除的量化模型.建立砂轮表面磨粒群在任一接触状态下的速度计算公式,通过ANSYS仿真给出下压量与压力的关系谱图.修正系数经实验验证基本与理论分析相符,证明该方法可以降低材料去除的量化误差.根据不同磨粒粒度的实验对比,给出针对高硬度表面光整的工艺参照.

软固结磨粒群内部磨粒拓扑结构对材料去除的影响

针对软固结磨粒气压砂轮光整加工新方法,研究气压砂轮软固结磨粒群的内部磨粒拓扑结构对被加工材料去除率的影响规律。建立气压砂轮材料去除机理模型,分析软固结磨粒群在单压缩载荷下内部细观组构参量及力链网络的演化过程,研究了软固结磨粒群的宏观力学特征与细观结构演化之间的关系,数值模拟了具有不同拓扑结构的磨粒层与工件接触区域内的应力分布规律。将软固结磨粒气压砂轮用于激光强化自由曲面光整加工实验,得到了磨粒目数及体积配比对材料去除量及表面粗糙度的影响规律,试验结果表明,软固结磨粒气压砂轮可用于激光强化表面的光整加工并获得良好的加工效果。

三相磨粒流抛光及其气泡溃灭分布特性

针对软性磨粒流在加工硬脆性材料时效率低下的问题,本文提出一种气-液-固三相磨粒流加工方法。该方法通过在加工流场内注入微尺度气泡群,利用气泡溃灭释放的能量提升磨粒流加工能力。基于计算流体力学和群体平衡模型耦合计算方法,建立气-液-固三相磨粒流流体力学模型,数值模拟结果揭示了工件表面三相磨粒流形成高速湍流涡旋流场加工特性,得到了工件表面气泡溃灭的分布规律,并探明流体黏度与气泡溃灭之间的关系。图像粒子测速实验表明,通入微尺度气泡群后,平均速度从12.50~13.50m/s提升至15.00~17.00m/s,最高平均速度可达20.00m/s以上。对比加工实验显示,经8h加工后,粗糙度从0.50μm降低到0.05μm。理论和实验研究结果说明借助微尺度气泡群的溃灭效应可有效提升软性磨粒流的加工效率和加工精度。

低位机处理图像识别技术的设计与实现

由于低位单片机在处理图像识别技术中存在数据存储量不够、实时性差等缺点,许多工业领域不得不采用价格更高的高位单片机(如arm9、DSP等)来实现图像处理。为了使图像处理技术在一些高成本的工业领域中既能满足设计要求又具有较高的经济性,文章提出了一种由8bit单片机atmega32作为主芯片采集OV7620图像信号的控制方法,以应用于电梯门控系统来说明,提出了4种方案解决了8bit单片机在图像识别中的弊端,并且根据像素点的特性采用了半邻域平均算法结合背景差分法来识别物体。实验结果表明该系统的实时性、适应性都基本满足要求,具有较大的实用价值,能够带来可观的经济效益。

渐进式黏磨层气压砂轮的设计

针对传统气压砂轮存在磨粒容易脱落,加工效率低等问题,提出了制备渐进式黏磨层气压砂轮的方法。该方法基于分层渐进抛光的思想,在砂轮头表面涂覆多层不同厚度和目数的黏磨层。利用磨粒脱落量及表面加工质量实验确定不同黏磨层光整加工所需时间及厚度,制备了渐进式黏磨层气压砂轮,研究了砂轮头的几何精度和加工工件的表面质量。结果表明:渐进式黏磨层气压砂轮不同黏磨层磨粒目数分别为180#、120#、80#,其厚度分别为2mm、0.21mm、0.3mm,各层厚度均符合设计要求,误差在5%以内。在加工过程中,外层黏磨层能在理想时间逐层有效脱落。当下压量为2mm、磨削转速为1 250r/min时,渐进式黏磨层气压砂轮能够完成初期光整加工且效率提高19%以上。实验显示:提出的方法大幅提高了激光强化表面光整加工效率和自动化程度。

基于G-W模型的软固结磨粒群接触力分析研究

针对激光强化模具自由曲面的光整加工问题,对软固结磨粒群气压砂轮与模具表面接触力、下压量进行了研究,对砂轮接触模具表面时的磨粒姿态进行了分析,提出了一种基于G-W接触模型构建了软固结磨粒群接触力模型。利用ANSYS WORKBENCH对不同的下压量进行了仿真分析,得到了相应接触力的分布情况,验证了接触力模型的有效性。通过气压砂轮光整实验平台,利用Kistler 9129AA切削力测试仪对不同下压量的接触力进行了测试。研究结果表明,基于G-W的软固结磨粒群接触力模型能够用于计算气压砂轮与模具表面的接触力,接触力与下压量的成类线性关系,且线性关系良好。

软固结磨粒群宏观力学特性对材料去除的影响研究

针对软固结磨粒气压砂轮不同成分组成的粘磨层(粘结剂与磨粒混合层)影响模具激光强化表面材料去除的问题,对不同目数磨粒与粘结剂百分比的粘磨层在单轴压缩载荷下的宏观力学特性展开了分析,提出了将离散元方法 PFC3D模拟技术应用于软固结气压砂轮光整加工领域,利用该软件建立了软固结磨粒群模型,建立了其与材料去除之间的联系。最后,通过Instron-5966l拉伸试验机进行了压缩实验,验证了仿真准确性;并针对激光强化模具表面进行了光整试验。研究结果表明,磨粒目数及粘结剂百分比不同的粘磨层对模具激光强化表面将产生不同的材料去除。

基于接触特性优化的模具曲面气囊抛光实验研究

为提高模具自由曲面上的气囊抛光加工效果,在六自由度气囊抛光实验平台上对不同曲率半径的二维曲面模具进行了气囊抛光实验研究。首先,研究了模具自由曲面上不同曲率表面对于气囊抛光过程中接触区域的接触面积、接触宽度,接触力和抛光效果的影响规律;在此基础上,提出了在气囊抛光过程中通过调节气囊抛光头的下压量和内部充气压力来改变接触面积、接触宽度和接触力值的方法,使抛光时不同曲率表面接触区域内的平均接触压力相同,且沿运动方向的接触宽度也相同,从而使不同曲率表面在抛光后的抛光质量接近,使整个模具自由曲面的抛光效果达到最佳;最后,运用上述方法对二维曲面模具进行了抛光实验。实验研究结果表明,经过接触特性优化,不同模具曲率表面气囊抛光后接触区域内的抛光质量接近,抛光效果得到提高。

软固结磨粒群微观力学特性分析与试验研究

针对软固结磨粒气压砂轮加工过程中磨粒群内部发生剪胀效应,造成磨粒群表面局部堆积,进而引起工件表面产生划痕、降低二次精加工效率和表面质量的问题,建立磨粒群内部微观接触力学模型,揭示磨粒群内部力链传递过程。采用Li-Dafalias弹塑性剪胀本构模型,来反映磨粒群内部微观力-位移的关系。通过颗粒流三维分析PFC3D软件数值模拟具有不同孔隙率的磨粒群力链网络演化过程,以及加工件表面压强分布,结果表明:当孔隙率超过44%后,磨粒群内部力链传递路径消失;工件表面压强呈周期分布,随着孔隙率增大,压强幅值减小。搭建试验平台,通过光整加工试验得到孔隙率和磨粒目数对工件表面粗糙度的影响规律,结果显示:当采用磨粒目数800、孔隙率24%时加工得到的工件表面粗糙度较小,表面粗糙度轮郭算术平均偏差从313.74nm降低到67.11nm.

冠型气压砂轮的接触应力分析

为解决半球型气压砂轮光整加工过程中接触应力分布不均匀问题，设计一种新型的冠型气压砂轮，对气压砂轮动态接触过程中柔性变形进行分析，建立砂轮旋转变化下的应力应变关系式；对冠型与半球型气压砂轮的接触应力进行仿真对比分析，研究压缩量对不同尺寸结构冠型气压砂轮应力分布的影响，仿真结果表明：冠型气压砂轮与工件接触区域应力分布近似呈圆形，且数值均匀呈高斯型分布，有效克服了半球型气压砂轮接触中心区域应力缺陷的现象．激光强化Cr12模具的光整加工试验结果表明：D ＝40、80和120 mm的冠型气压砂轮，最佳压缩量分别为3、4和5 mm，平均表面粗糙度分别能达到150～160、60～65和30～33 nm．冠型气压砂轮有效地提高了光整效率与面形精度，可以针对不同加工对象，优选最佳光整工具．