基于ROS的铸件分拣机器人运动规划研究

为铸件分拣机器人在分拣铸件时能快速规划出一条稳定合理的路径、有效躲避障碍物、提高运动规划效率,文章通过ROS进行运动规划研究。利用ROS提供的C++接口完成笛卡尔指定轨迹规划验证。为进一步提高分拣效率和避障能力,文中改进算法在GB-RRT*算法基础上引入了局部迭代人工势场,加入了自适应目标偏置策略和直连策略。通过Matlab和ROS设计并完成了仿真实验和铸件分拣实验,实验结果表明采用改进算法后可有效减少无效点生成,缩短规划时间,减小路径长度,提高规划效率。同时,在规划运动时各关节运动平稳,轨迹平滑,极大地提高了铸件分拣效率,改善了分拣环境,保证了其安全性。

基于双向加权特征融合网络的铸件内部缺陷检测方法

针对X射线无损探伤过程中铸件内部缺陷小、对比度弱、人工识别效率低等问题,提出了一种基于双向加权特征融合网络的铸件内部缺陷检测方法。在YOLOv5网络模型基础上引入改进的坐标注意力模块(NCA),以提高网络对不规则缺陷和小缺陷的学习能力;引入双向特征金字塔网络(BiFPN)代替原有路径聚合网络(PANet),以实现缺陷特征多尺度高效融合,并使用EIoU Loss回归损失函数提高缺陷边界框定位的精度。试验结果表明,本文所提方法对铸件内部小目标、弱对比度缺陷具有良好的检测性能。

立式离心铸造钛合金薄壁复杂铸件宏观偏析研究

立式离心铸造过程中,由于离心压力在铸件不同半径处有梯度性,会形成严重的宏观偏析。以立式离心铸造TC4钛合金薄壁复杂铸件为研究对象,阐明铸型转速、离心半径及壁厚对铸件宏观偏析的影响规律。结果表明,提高铸型转速会加重钛合金铸件的宏观偏析。当离心半径较小时,钛合金铸件中钒和铝的含量较高;当离心半径较大时,钒和铝的含量较低,形成负偏析。钛元素含量的分布正好与此相反,形成正偏析。离心半径为71 mm时,铸件薄壁部位钛、铝、钒含量为88.1%、8.1%和4.1%;离心半径增加到143 mm时,钛、铝、钒含量为89.9%、7.7%和3.6%(质量分数)。在铸件厚壁部位,其冷却速度比薄壁部位大,合金元素的升高或降低趋势更明显,偏析更严重。整体而言,该薄壁复杂钛合金铸件的偏析不严重。

矿用平板车车轮铸件熔模铸造工艺优化

矿用平板车车轮铸件结构复杂,在熔模铸造过程中经常会产生缩松缩孔等缺陷。通过数值模拟软件分析该铸件的浇注过程,结果显示在车轮轮辋底部存在较多缩松缩孔,严重影响了铸件质量。为降低该铸件的缩孔率,对工艺方案进行改进,同时针对浇注温度、浇注速度、型壳预热温度三个工艺参数进行优化。各个工艺参数之间对缩孔率的影响是相互的,通过正交试验获得最优工艺组合。优化后的工艺参数提升了车轮铸件的工艺质量和生产效率。

CTOD试验在低合金钢铸件焊接性能评定中的应用

CTOD试验是一种有效评估材料焊接性能及焊接接头抗断裂性能的方法,广泛应用于桥梁、船舶等高安全系数领域。本文对桥梁用低合金钢铸件进行了焊接性评定,通过CTOD试验验证了铸件材料的焊接性能及服役性能。试验过程涵盖了铸件生产、焊材选择、焊接工艺评定与规范、焊接质量控制及CTOD试验的实施。

浅谈由零件到铸件的关键设计过程

中国大学生机械工程创新创意大赛——铸造工艺设计赛在培养学生专业素养、合作精神以及提高学生综合能力等多方面有着积极的促进作用。本文作者结合参加多届铸造工艺设计赛并获奖的经验体会,借助铸钢提升箱体和球墨铸铁小型箱体两个具体案例阐述铸造工艺设计赛中基于最小铸出孔和槽、机械加工余量和起模斜度等基本设计原则将零件变为铸件的关键设计过程,以期促进提高学生在铸造工艺设计赛中的参赛水平。

富来助力大众集团成功研发超大型压铸件

日前,富来集团的全资子公司VDS凭借其高质量的真空系统产品,与大众集团合作,研发出超大型铸件。超大型铸件,也被称为大型一体化压铸件,采用一体化压铸工艺生产,该工艺是大众集团未来纯电动汽车结构件的关键技术。大众和VDS团队在4400 T压铸单元上成功制造了三个重要铸件:PPE电机定子外壳、副车架以及电池外壳。这一工艺通过应用4个VDS金属控制真空阀和两台独立式FLEX真空系统,在一台4400 T压铸单元上,不到1秒的时间就能抽出超过60 L的空气。

汽车铸件市场分析

分析了我国汽车工业的现状和特点,对国内铸件市场进行了研究。指出汽车行业是铸件的第一大市场,并根据汽车行业发展要求介绍了汽车铸件的材质、性能特点和发展趋势。

热等静压工艺提升铸件致密度的研究

热等静压可作为一种在惰性气体环境中利用高温高压在密闭空间中对铸件进行处理的特殊热处理技术。介绍了铸件经过热等静压后处理对其显微组织和致密度的影响,以及热等静压工艺过程中时间、温度和压力的控制以消除铸件内部封闭孔隙,减少铸件缺陷,显著提升铸件致密度。

铸件X射线检测虚拟探伤图像生成方法

随着国防核心装备对零件的要求不断提高,铸件向结构复杂化方向发展,如大壁厚差、多交叉结构等,致使铸件内部缺陷的无损检测更困难。X射线探伤过程中,拍片依赖人工反复调整成像部位和参数,存在探伤部位易漏检、成像质量波动大等问题,亟需发展智能分区调参拍片技术。为此,本文提出了铸件X射线检测虚拟探伤图像生成方法。首先,建立了铸件坐标降维映射模型,实现了铸件三维坐标降维映射到成像板平面二维坐标。其次,建立了仿真成像参数拟合模型,生成了点光源式虚拟射线对铸件三维模型的仿真探伤图像。最后,开发了铸件X射线检测虚拟成像系统。该方法可为实际探伤提供优化的成像姿态和成像参数信息,为智能分区调参拍片技术提供理论支撑。

SMOTE数据预处理算法在砂型铸造复杂铸件缺陷预测中的应用

针对实际生产过程采集的复杂转向桥铸件工艺数据中冷隔、气孔、砂眼、缩孔等缺陷类别的数据量严重不平衡、复杂铸件缺陷预测模型准确率不高的问题,结合砂型铸造实际工况,引入了SMOTE(Synthetic Minority Oversampling Technique)数据预处理算法,探究其在砂型铸造复杂铸件缺陷预测中的应用。根据采集到的复杂铸件不平衡数据集的特点,基于SMOTE数据预处理算法,科学扩充了不平衡数据集,创建了可用于训练复杂铸件缺陷预测模型的平衡数据集,数据预处理前后的模型预测准确率从86.50%提高至97.91%。

TiAl合金铸件的热处理组织调控机制

TiAl合金铸态组织粗大,致使其铸件强度低、塑性差,必须通过热处理细化铸态组织。利用OM和SEM研究了Ti-47Al-2Cr-2Nb合金铸件不同热处理组织演变规律,优化制定了双态和近片层组织热处理工艺,实现了晶粒细化,揭示了细化机理。结果表明,1185℃/6 h/炉冷双态组织热处理和1185℃/6 h/炉冷+1330℃/0.25 h/炉冷近片层组织热处理可分别将铸态组织晶粒尺寸细化75.51%和40.21%。双态组织热处理晶粒细化机制是在片层团晶粒内部析出大量γ晶粒打断原始粗大的片层团晶粒,γ晶核在片层团晶粒内形核来源于Al元素偏析和γ片层连续粗化。近片层组织热处理晶粒细化机制是在α单相区短时保温时发生了γ→α转变,破坏了原始粗大的片层团晶粒。等轴γ晶粒对α晶粒长大有钉扎作用,使得冷却后形成的片层团晶粒尺寸较小。

关于铸件出口中若干问题的探讨

我国是铸件生产大国，铸件产量从2000年起超过了美国，成为世界第一大铸件生产国。表1列出了近10年我国铸件生产和铸件进出口情况。

改进YOLOv3的轻量级铸件焊缝表面缺陷检测

针对机械制造行业中铸件焊缝表面缺陷数据集少,被检测物体处于复杂环境下目标检测困难和识别准确率低等问题,提出了一种改进的YOLOv3算法。使用了有效的数据增强技术,提高了模型的鲁棒性,使其更加适用于真实环境;引入轻量级网络GhostNet替换原始主干网络,降低模型参数量,减少训练时间;在主干网络最后一层输出端加入空间金字塔池化结构,提高模型的感受野和增强模型的抗干扰能力;在FPN(feature pyramid network)中引入1×1卷积和通道注意力机制,防止维度损失和提高对重要特征的关注度,增强对小目标的特征提取;在训练过程中引入Focal Loss,提高模型对正样本的预测准确率。实验结果表明,与原YOLOv3相比,改进模型在铸件焊缝缺陷数据集上mAP提升1.55%,小目标气孔AP提升4%,增加小目标识别精度。

基于三维点云的大型铸件冒口切割轨迹规划

为解决人工切割大型铸件冒口对人体损害大,生产效率低和切割平面粗糙的问题,对视觉检测技术和机器人切割轨迹规划进行研究。首先,利用3D工业相机采集铸件三维场景点云信息;然后,通过提出的三点模板点云配准(three-point template point cloud registration, TTPCR)方法获取铸件切割点位的位姿信息,利用手眼标定变换矩阵把切割点位的信息变换到机械臂的基坐标系下;最后,利用空间圆弧的姿态插补求出切割轨迹的位姿信息,并用RoboDK软件开展实验。实验结果表明切割的误差小于1.3 mm,相对于传统的人工切割方法,切割豁口缝隙减少了37.5%,切割表面粗糙度降低了70.8%,切割表面平均粗糙深度降低了65.6%,满足铸件切割工艺要求,具有一定的工业应用价值。

基于PCA-SIFT特征融合的铸件冒口点云匹配研究

当前自动化铸件冒口切割机器人系统研制在识别和定位冒口方面要求精确,且面临现场环境复杂、相机采集数据量大、处理效率低、算法不稳定性导致误差较大等问题。针对上述问题,提出PCA-SIFTS4的点云配准方法,首先,对采集的场景点云数据通过多阶段滤波和聚类分割技术,从复杂的场景中提取出高质量的冒口点云;其次,基于PCA与3D-SIFT特征融合提取冒口点云的特征属性,降低Super4PCS粗配准的搜索复杂度,缩短配准时间;最后,采用点到面的ICP算法进行精配准,运用所提出的方法对典型形状冒口点云进行配准实验,与传统配准算法相比,配准时间和均方根误差分别平均降低78.53%和64.93%,结果表明PCA-SIFTS4算法对于环境复杂、数据量大、特征不明显的冒口点云具有较好的实时性和精确性。

大尺寸支承板钛合金铸件铸造工艺研究

某大型钛合金铸件,工件为大尺寸支承板。板上有大量凸台,板下有许多纵横交错的筋板,属于典型的超大型薄壁复杂平板框架结构件。因尺寸巨大,无法通过常规的热等静压等手段保证铸件内部质量,只能通过对其铸造工艺进行分析和优化来保证。对该大尺寸钛合金支承板铸件结构进行分析后,设计了不同的铸造工艺。采用华铸CAE铸造工艺分析软件,对该结构件在不同浇注工艺下进行石墨型铸造模拟,对其成型过程进行工艺分析和质量预测。铸造模拟结果表明,不同的浇注工艺显著影响铸件内部的缺陷大小及位置分布。根据CAE模拟结果,对铸件的铸造工艺进行了优化。采用优化的铸造工艺浇注铸件,并对铸件进行X射线检测。结果表明,铸件成型完整、无明显表面缺陷,X射线检测结果显示其内部缺陷分布与铸造模拟结果基本吻合。

基于双目结构光的镶块铸件初序加工在线定位系统

镶块铸件是典型的单件编程、单件加工的产品,解决单件产品在机床上的快速定位是实现单件非标产品标准化、自动化、柔性化生产的关键。为此,提出并研究基于双目结构光的镶块铸件加工在线定位系统。采用Gamma变换进行条纹图像增强和三频外差相位展开原理对镶块铸件进行三维重建;通过将提取的镶块铸件三维轮廓与CAD实体进行对齐计算,获得编程坐标系上的偏移量;通过后处理将偏移量写入NC程序,实现镶块铸件初序加工基准的快速确定。系统在实际生产中具有较大的应用价值,对实现镶块加工的自动化和智能化具有很好的促进作用。

大型复杂钛合金铸件有限差分网格快速生成算法

钛合金以其卓越的耐腐蚀性、轻质和高强度特性,成为航空航天工业中的核心材料。随着现代装备制造技术的飞速发展,钛合金铸件的制造技术也达到了新的高度,不仅复杂程度显著提升,而且铸件的规模也趋向于大型化。钛合金铸件大型化、薄壁化、复杂化的趋势,无疑对铸造过程的数值模拟带来了挑战。网格是数值模拟过程的计算域,因此首要问题就是如何高效生成高质量的网格。为应对这一问题,本文提出了一种算法,旨在高效生成适用于有限差分方法的六面体均匀网格。该算法结合了具有空间划分优势的八叉树数据结构和经典的射线法。首先利用八叉树数据结构对钛合金铸件的三维模型进行精细空间划分,通过与有限差分网格的映射关系,快速生成精确的表面网格。然后采用射线法,以表面网格为基础,依据射线与铸件内部的交点信息,精准构建内部网格。经过测试验证,该算法能够高效、准确地生成高质量的有限差分六面体均匀网格,为后续的数值计算提供了精确、可靠的计算域。