基于上位机的工业机器人磨头工具坐标系自动标定技术研究

将工业机器人自动标定引入制造领域,能够在需要更换执行工具时实现快速标定,提高效率。针对目前工业机器人工具坐标系需要人工操作示教器进行标定的情况,设计了一种基于上位机的机器人磨头工具坐标系自动标定系统。该系统通过上位机软件实现对FANUC M20iA/20M工业机器人磨头工具坐标系的自动标定,包括工具中心点位置标定和工具中心点姿态标定,降低了示教器的介入,减少了标定时间。工具中心点位置标定通过四点标定法求解末端连杆坐标系位姿数据,应用最小二乘法求解磨头工具坐标系位置,采用四元数表示法降低计算量;工具中心点姿态标定保持工具坐标系位姿不变,记录不同标定点的末端连杆坐标系数据,并设计关节运动控制模块、设置坐标系模块和位姿标定线性移动模块。上位机通过Socket与机器人通信联动,发送控制指令,实现自动标定过程控制。仿真与实验结果表明,所设计标定系统能够对磨头工具坐标系实现自动高精度标定,标定精度±0.3 mm,满足实际加工需求,为后续的工业机器人磨抛加工应用奠定了基础。

超声振动超精密车削Ti6Al4V的表面质量研究

为研究超声振动辅助超精密车削Ti6Al4V切削性能,使用Son-x公司的UTS one设备使单晶金刚石刀具在切削方向振动,使用350FG摩尔Nanotech 4轴机床进行加工,采用四因素三水平正交试验,试验因素为切削速度、切削深度、进给速度和刀具振幅,切削力、表面粗糙度为评价指标。采用Zygo的Nexview 8050三维光学表面轮廓仪测量表面粗糙度;采用Kistler 9256B三相测力仪测量主切削力、进给抗力、切深抗力;采用日立TM3000扫描电镜对切屑进行观察。结果表明:切削速度对表面粗糙度和切削力的影响最大,切削深度和刀具振幅影响次之,进给速度对表面粗糙度和切削力均无显著影响;提高刀具振幅从总体趋势上可以降低切削力和表面粗糙度;随着切削速度的提高,即使切削速度远低于传统公式中计算出来的临界切削速度,切屑也会从平整带状变为两侧呈规律性锯齿状的带状,进而成为散裂状并且中间出现裂纹的切屑,在刀具振幅下降的过程中,以上现象更为明显。

基于超声强化研磨加工的GH4099合金耐磨服役性能提升研究

GH4099合金具有优异的高温热稳定性、高温力学性能和高温抗蠕变性能,用于航空发动机涡轮盘和涡轮叶片的制造,常处于高温、重载、高频的工作环境,但因耐磨服役性能差导致其使用寿命较短。通过超声强化研磨加工技术对GH4099合金分别进行0、3、6、9 min的加工,实现其耐磨服役性能提升。采用超声强化研磨加工技术对GH4099合金板表面进行不同时间的加工处理,并对加工前后的截面显微硬度、金相组织以及表面形貌进行分析。同时,通过往复式摩擦磨损试验对加工前后的试样耐磨性能进行对比分析。研究结果表明:随着加工时间的增加,材料表面显微硬度逐渐增大,最大为432.83 HV,比未加工试样增加43.8%。当加工时间为6 min时,GH4099合金试样的摩擦系数为0.47,磨损率为5.78×10^(-14)m^(3)/(N·m),与未加工试样相比,分别降低24.2%、68.59%,表明超声强化研磨可有效提升GH4099合金耐磨服役性能。

强化改性研磨时间对12Cr17Mn6Ni5N钢表层特性及拉伸性能的影响

目的提高12Cr17Mn6Ni5N钢焊缝的表层特性及拉伸性能。方法采用单一变量法控制强化改性研磨加工时间,在12Cr17Mn6Ni5N钢表面进行强化改性研磨处理。进行了室温拉伸试验,绘制各样品的应力-应变曲线图,并通过扫描电镜拍摄距离表面30、100、170μm深度附近的断口形貌,分析表层的断裂机理。进一步分析各样品的表面线粗糙度、表层三维形貌、表面微观形貌、强化层厚度、截面显微硬度和表面残余应力。结果与母材相比加工时间从1 min增加至3 min,12Cr17Mn6Ni5N钢表面微观织构越多,拉伸方向和沿焊缝方向的表面粗糙度分别提高到Ra=1.81μm、Ra=1.46μm,三维形貌高度差先增加到34.82μm后减少为31.75μm,表层显微硬度最多提高了104.60%,残余应力提高到–1221.3 MPa,强化层最厚为160μm。在相同的载荷条件下,加工时间为3 min的样品的屈服强度和抗拉强度分别提高了15.89%和10.17%。在深度30μm附近,加工时间为3 min的样品的断口形貌出现少量韧窝,其他样品都为脆性断裂,其中母材样品为全解离脆性断裂;深度100μm附近,母材样品仍为脆性断裂,加工时间为1 min和2 min的样品都为混合断裂,加工时间为3 min的样品为韧性断裂且出现较深的大韧窝和深韧窝。结论强化改性研磨可以有效改善12Cr17Mn6Ni5N钢焊缝的表层特性,获得高硬度、高残余应力和组织致密的厚强化层,进而提高屈服强度和抗拉强度。

不同温度下柔性刷丝HVOF涂层摩擦磨损及氧化行为研究

目的研究不同温度下柔性刷丝HVOF涂层接触界面的摩擦磨损行为。方法在销盘摩擦磨损试验机上采用法向载荷2 N,转速900 r/min,对L605刷丝材料与HVOF涂层配副进行不同温度下的摩擦磨损试验,分别利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDX)和X射线光电子能谱仪(XPS)对摩擦试验后不同温度(200~600℃)下的刷丝端面进行观察,并对其表面化学成分的价态进行分析。结果柔性刷丝界面的摩擦因数在0.5~0.9之间,且摩擦因数随着温度的升高而降低,摩擦因数曲线的波动程度则随温度的升高而加剧。随温度的升高,柔性刷丝界面的摩擦磨损状态由三体磨损逐渐转向二体磨损。摩擦界面EDX分析表明,接触界面的氧含量分布存在差异,随温度升高,刷丝表面氧含量增加,且XPS结果表明,不同温度工况下摩擦磨损界面氧元素的结合能并不相同。结论柔性刷丝接触界面的磨损机制以氧化磨损为主,在400℃以下,柔性刷丝界面的磨损机制主要表现为氧化磨损和磨粒磨损,再转变为氧化磨损与黏着磨损共同作用。此外,柔性刷丝界面形成不同的磨损氧化产物,当温度高于400℃时,氧元素的结合能呈现双峰。

基于超声强化改性研磨时长的AlCoCrFeNi_(2.1)共晶高熵合金组织和力学性能影响研究

为提高室温下AlCoCrFeNi_(2.1)共晶高熵合金(EHEAs)的极限拉伸强度和延展性,通过光镜观察截面显微组织、维氏显微硬度计测量截面显微硬度、白光干涉仪分析表面三维形貌、拉伸试验机进行室温单轴拉伸试验,并绘制工程应力-应变曲线,利用扫描电镜分析断口形貌等仪器研究在不同时长(3、6、9 min)超声强化改性研磨(USG)处理下AlCoCrFeNi_(2.1)EHEAs显微组织和性能的变化规律。结果表明:与母材相比,超声强化改性研磨使AlCoCrFeNi_(2.1)EHEAs由外表至芯部形成厚度最高约120μm的强化层,表面三维形貌先增加到1.987μm后减少至1.490μm,表层显微硬度最高提升了30.40%,极限拉伸强度最高提升了25%,延展性最高提升至15.04%,且母材表层断口形貌特征为韧性断裂,经超声强化改性研磨处理后样件断口形貌特征均为韧-脆混合型断裂。可得结论:超声强化改性研磨可以有效提高AlCoCrFeNi_(2.1)共晶高熵合金的表层硬度和晶粒细化的强化层,从而协同提高其极限拉伸强度和延展性。

射流冲击强化改性研磨对G30Cr15MoN轴承钢表面性能的影响

为探究射流冲击强化改性研磨加工对G30Cr15MoN轴承钢表面强化过程的影响规律,运用Abaqus有限元软件以单硬质球模型为基础,改变球心点距离进行多球数值模拟,分析不同球数加工后的G30Cr15MoN轴承钢沿采样路径产生的残余应力、等效塑性变形和表面形貌规律,并与试验结果对比分析。结果表明:随着硬质球数增加,G30Cr15MoN靶材在同一层深下产生的等效塑性变形值增大,等效塑性变形的深度不变,硬质球数从9粒增加到13粒时,产生的最大等效塑性变形、残余应力和表面粗糙度值增幅最大;不同数量硬质球均在0.2 mm处出现残余压应力峰值,具有次表层强化特征;残余应力变化幅度与等效塑性变形变化幅度趋势一致;13粒硬质球数值模拟获得的表面残余应力、最大残余应力、表面粗糙度值与射流冲击强化改性研磨加工试验数据基本吻合,验证了仿真模型的正确性。

地铁通风空调系统设备管理节能分析

地铁的通风与空调系统是一个系统,由多个设施和多个系统组成。不同的机构相互影响,互相制约,互相合作。如果所有的设施和系统都是独立的,互不干扰,各自为战的话,很可能会引起系统的震动,让系统的运转变得困难。所以,一个综合了各种设施和各种系统,能够很好地适应负载的变化,并具备一定的预知能力的控制系统,对于实现稳定、高速、节能的通风空调系统具有非常重要的意义。

基于CNN-RF模型的广州地区土壤质地识别方法

不同土壤质地直接影响土壤水分渗透程度和农作物养分吸收,进而影响农作物的产量及质量,针对土壤质地难以开展高效、精准识别等问题,基于卷积神经网络-随机森林(CNN-RF)模型算法用于实现土壤质地高效、精准识别。首先用比重法测定土壤样本中砂粒、粉粒和黏粒的百分比,然后采用自主研制的便携图像采集装置,对广州地区的土壤进行1000个样本采集并对土壤研磨、筛选、拍摄,建立土壤样本质地和图像的数据库,提取图像中的颜色特征和纹理特征,利用CNN-RF模型并结合3种组合(颜色、纹理、颜色+纹理)方法对土壤样本中的黏粒、粉粒和砂粒百分含量进行回归预测。采用平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和判定系数(R^(2))进行模型回归性能评估。从混淆矩阵进行模型分类结果可知,预测砂粒的MAE、RMSE、R^(2)值分别为3.37、3.71和0.99;粉粒的MAE、RMSE、R^(2)值分别为3.48、3.79和0.98;黏粒的MAE、RMSE和R2值分别为3.38,3.76,0.99。与RF、KNN、VGG6-RF模型相比,这种CNN-RF模型得到的MAE值和RMSE值较小,R^(2)接近于1,其准确度为99.43%,因而性能更优。该方法具有简单、易用、快速、可靠和准确等优点,对岭南丘陵耕地土壤的优化管理和可持续利用具有重要意义。

强化研磨对GCr15轴承钢耐蚀性的影响

通过改变强化研磨喷射角度对GCr15轴承钢进行加工,并开展盐雾腐蚀试验,结合腐蚀动力学曲线、傅里叶红外光谱图、腐蚀微观形貌图、三维形貌图进行腐蚀机理分析。结果表明:盐雾腐蚀试验后强化研磨试样得到的n=0.7238,且腐蚀产物中γ-FeOOH的占比较低,表明强化研磨试样腐蚀产物层对基体材料的保护性能更好;随着强化研磨喷射角度的增加,试样耐蚀性能变好,试样表面逐渐由均匀腐蚀转化为边缘点蚀,试样的腐蚀速率逐渐降低;强化研磨喷射角度为90°时,GCr15轴承钢腐蚀速率为0.0604 mm/a,耐蚀等级为5,腐蚀速率远低于未强化研磨试样,表明强化研磨加工可使工件具有较好的耐蚀性。

逆向工程中自由曲面测量规划与重建研究

在逆向工程中曲面的测量应遵循数据采点密度随着曲面曲率特征变化而不断变化这一原则,并应根据离散点的分布确定自由曲面的重建工作.据此提出一种根据自由曲面Z向分层的测量规划和NURBS曲面方程拟合重建的方法,该方法能够有效准确地获取充分反映原曲面特征的最少测量点,并用其进行曲面的重建,保证曲面拟合方程的质量.此方法可以有效地应用于各种自由曲面的测量与拟合中.

基于灰度直方图拟合曲线的数字图像多阈值分割技术研究

在数字图像处理中,图像分割技术能够对待处理部分进行分割处理,以突出显示所要研究的目标对象。在对数字图像灰度直方图进行高次样条函数曲线拟合之后,通过求取若干个局部最小值作为图像的分割阈值,对图像像素进行多阈值分割,最后采用区域背景像素点增长合并法进行背景区域合并,从而获得完整清晰反映图像各个组成部分的分割结果。实验结果证明,此方法能准确表达图像各个灰度组成部分,克服了传统单阈值分割所带来的缺陷与不足。

基于热电联产和工业余热利用的热网优化分析

在“双碳”背景下,为满足赤峰中心城区的远期供热需求,根据中心城区供热系统现状和远期负荷规划,结合城区东山园区工业余热资源情况,对城区供热系统进行热力及水力工况分析,拟将东山园区长输管线现有隔压换热站改为回水中继直供泵站,无需考虑长输热网系统的换热端差,可有效降低热网回水温度,进而充分利用低碳低品位工业余热,使供热系统实现经济、节能、高效、低碳运行。

基于分层八邻域方向预测算子的IC芯片图像拼接技术

为了对IC芯片进行精密光学检测,需要完整而准确地获取芯片形貌的图像.文中针对IC芯片表面形貌图像的获取要求,提出了一种基于分层八邻域方向预测算子的模板匹配方法,并运用于高精度要求的IC芯片图像处理工作中.通过对获得的芯片显微图像的重叠部分进行匹配点的快速准确搜索,进而实现了芯片精密显微图像的高速拼接处理.编程实验证明,采用该方法可获得IC芯片表面的清晰图像,使芯片的形貌和缺陷等细节能够得到很好的展现.

基于正交实验的空调换热器流场模拟及性能分析

文章运用Fluent软件对空调中换热器气态流场进行数值模拟分析.在进行计算网格划分以及建立控制方程基础上,对其温度场、速度场、压力场等关键性能要素进行数值模拟及过程实验.通过正交实验获得复杂流场性能的动态描述,有利于对其性能参数的数值分布及演变进程提出量化机理方案.该研究为后续开展的空调换热器性能以及结构参数优化提供了理论基础和数据准备.

基于矩阵二阶矩和小波分解的紊流图像融合灰色关联度评价

在引入多尺度小波分析的基础上,通过对紊流图像进行多尺度小波分解,建立小波系数矩阵二阶矩以标识对应部分的图像清晰度,通过特定选择机制进行图像重建,最终获得清晰的图像融合结果。选取紊流图像特征建立参数数据组,构建灰色评价数学模型,计算各图像特征之间的灰色关联度,得出了研究结论与参考建议。该实验使紊流图像的细节和缺陷等能够得到很好的展现,为图像融合关联度的监控和调试提供了理论基础和技术准备。

基于小波能量熵与二维Zernike矩的IC芯片表面微观不平度图像检测技术研究

在IC芯片制造检测过程中,需要完整而准确地对芯片表面形貌进行检测。针对IC芯片表面形貌检测的要求,提出了基于小波能量熵与二维Zernike矩的芯片表面微观不平度图像检测技术,并运用于高精度要求的计算机芯片图像处理工作中。通过对获得的芯片显微图像进行小波变换并求取信息熵图像的基础上,建立二维Zernike矩与采用BP神经网络进行芯片表面不平度的识别与评定。编程实验证明,采用本方法可准确对IC芯片表面微观不平度进行等级评定。

基于图像区域像素二阶中心矩的集成电路芯片图像拼接技术

在集成电路芯片光学检测中,完整而准确地获取芯片形貌的图像非常重要。针对集成电路芯片表面形貌图像获取的要求,首先讨论集成电路芯片图像放大采集系统构成及工作原理,并研究图像拼接在精密芯片图像检测中的必要性及重要性,针对集成芯片的微观表面图像特征处理的要求,提出集成电路芯片的区域像素二阶中心矩图像拼接技术,通过建立图像区域像素的二阶中心矩进行匹配点的准确搜索,随后进行芯片精密显微图像的拼接。编程实验证明,采用本方法可获得集成电路芯片表面的清晰图像,并使芯片的微观形貌和细小缺陷等细节能得到很好的展现。

强化研磨喷射角度对GCr15轴承钢加工的影响

利用ABAQUS有限元仿真软件进行强化研磨加工模拟,并采用用户子程序UMAT定义材料的本构关系。在保持喷射平均速度和喷射压力不变时,通过改变喷射角度得到Mises应力和碰撞能量在55°时最佳。对比应力—应变曲线图与强度与塑性的配合曲线图可知,GCr15轴承钢是中等强度、中等塑性和高韧性的材料。试验表明,在55°~60°时强化厚度最优,具备良好的油囊结构;在45°~55°时硬度表现最佳。结合仿真和试验强化研磨喷射角度可知,在55°左右可获得良好的机械性能。

基于小波系数矩阵二阶矩和多尺度小波分析的图像融合算法(英文)

图像融合是信息处理在图像领域中的一个重要应用。在引入多尺度小波分析的基础上,通过对图像各个部分进行多尺度小波分解,建立小波系数矩阵二阶矩以标志对应相关部分的图像信息的清晰度,并通过图像信息熵以标志图像信息量。通过特定选择机制进行小波逆向分解与图像重建,最终获得符合信息处理要求的清晰融合结果。编程实验证明了本方法的有效性和可行性,使芯片图像的细节和缺陷等能够得到很好的展现。