大齿轮齿距偏差测量仪弹性测杆机构仿真及优化

为了实现大齿轮齿距偏差测量难的问题,研制出一种大齿轮齿距偏差测量仪.针对测量仪中的弹性测杆机构的弹性变形影响测量精度的问题,对其组成及工作原理进行介绍并使用ANSYS Workbench进行仿真计算.根据计算结果对其误差进行分析并优化,以提高该仪器测量精度.经过仿真分析,改变铰链厚度可以减小其测量误差,为测量仪今后的误差分析提供了一定的理论基础.

基于热力耦合的航空玻璃双向拉伸

为提高航空玻璃双向拉伸质量和拉伸成功率,满足军用战机要求,对航空玻璃双向拉伸进行研究。基于黏弹性材料的热力耦合理论,利用时温等效性方程,以Prony级数形式模拟有机玻璃的黏弹特性。建立双向拉伸有限元模型,对有机玻璃双向拉伸中的加热、冷却过程进行温度场分析;将计算的温度场结果导入双向拉伸分析,根据仿真选取拉伸速度,得到9个夹具处的位移拉伸力曲线,并拟合出位移-拉伸力关系表达式;对拉伸后的有机玻璃进行冷却定型模拟,航空玻璃冷却产生的力达到拉伸力的约2倍,采用拉杆回缩的方式减小收缩力10000 N,防止玻璃破裂或设备损坏。研究结果表明,35 mm厚航空玻璃的双向拉伸试验结果与仿真结果一致,根据仿真结果优化拉伸工艺,提高了拉伸质量与成功率。

固体蓄热器放热过程模拟分析与实验研究

为得到工程实际应用中固体蓄热器放热过程的流场分布及流动特性,以工程常用固体蓄热器的放热过程为研究对象,设计一种物理参数非定值的热流固耦合分析方法,通过数值模拟及其实验验证,得到该数值模拟方法的可行性。利用建立的数值模拟方法对固体蓄热器放热过程传热特性进行研究,结果表明:放热过程第1阶段,在低风速循环作用下,放热功率增幅较小,随着蓄热体温度升高,Nu数逐渐降低,并逐渐趋近于等表面热流密度的Nu数,表现出入口段的对流换热特性;放热过程第2阶段,由于风速提升,放热功率显著提高,随着第2阶段的进行,Nu数逐渐增加,对流换热特性较高。

新型蓄热体结构蓄热过程分析

为提高工程实际应用中固体蓄热器蓄热体的蓄热能力,以碱性耐火材料MgO砖作为蓄热介质,设计一种新型蓄热体结构,基于物理参数非定值的热分析方法,对新型蓄热体结构的蓄热性能及温度分布情况进行分析。结果表明:目标蓄热时间下,传统蓄热体温度分布梯度较大,温度分布以蓄热体中心点为核心呈面性递减,整体温差值为227.0 K,新型蓄热体温度分布以横向轴线呈线性递减,整体温差值为107.8 K,较传统蓄热体整体温差值减小119.2 K,监测点温度偏差率降低5.7%;目标蓄热时间下,传统蓄热体网格节点温度在设计蓄热温度873 K温度段占比仅为8.7%,而在高温段占比达到70.1%,整体温度分布不均,新型蓄热体网格节点温度在设计蓄热温度873 K温度段占比达60.4%,未形成明显高温段,整体温度分布更优;目标蓄热温度下,新型蓄热体结构的实际蓄热容量达到理论蓄热容量的96%,较传统蓄热体提升16%,同时相同蓄热容量下体积仅有传统蓄热体的83%,能有效提高蓄热体蓄热能力,相应降低蓄热成本,有利于市场推广。

基于高斯积分曲面拟合的亚像素边缘定位算法

针对现有亚像素边缘定位算法存在精度不高、计算复杂的问题,提出一种基于高斯积分曲面拟合的亚像素边缘定位算法。根据单边阶跃状边缘特征,构建边缘法截线的高斯积分模型,在确定边缘过渡带的基础上,将拟合曲面区域内的像素点信息转化为边缘曲线的活动坐标,并对转化后的像素点坐标与灰度值按照高斯积分模型进行拟合,准确定位图像的亚像素边缘。采用所述视觉测量系统,用量块直线边缘进行实验,并与传统高斯曲面拟合亚像素边缘定位算法比较,证明基于高斯积分曲面拟合的亚像素边缘定位算法具有较高的定位精度,一等量块的直线度误差在1μm以内,计算速度提高一倍。采用该算法确定亚像素边缘时,可通过修正高斯积分模型的均值,有效补偿光源强度造成的误差。本算法可以应用于齿轮等高精度机械零件的测量。

复杂型面构件SR法向测量机摇篮设计与分析

为了实现复杂型面构件的表面粗糙度(简称:SR)检测,根据复杂型面构件的三维数据、SR测量原理、工件位姿的控制需求以及机床技术参数等设计了一种高精度的悬臂式摇篮结构。通过赫兹接触理论计算轴承刚度,利用有限元分析软件对摇篮主要结构件的变形量进行分析,确定摇篮变形补偿的方式。随后对摇篮与直线模组进行运动学分析,得到摇篮摆动角度与直线模组运动关系方程。对实体摇篮组件进行负载实验分析,结果表明,摇篮结构的变形量较小,所确定的摇篮补偿方式可以达到技术要求。最后利用雷尼绍XL-80对摇篮摆动角度进行检测,结果表明,摇篮实际摆动角度与理论摆动角度重复性较好,综合验证了复杂型面构件SR法向测量机摇篮结构设计的可靠性。

斜航式法向圆弧螺旋锥齿轮传动原理研究

针对目前常用的弧齿锥齿轮存在的工艺复杂等因素,提出一种新的锥齿轮传动原理——斜航式法向圆弧锥齿轮传动,其齿廓面为节锥面上斜航曲线的法向等距线.其最大的优点是便于在数控机床上加工.推导了节锥面斜航线方程,并给出了相关性质.讨论了其几何参数设计方法和加工工艺,并用实验验证了原理的正确性和工艺的可行性.

基于高斯积分曲线拟合的亚像素边缘提取算法

针对传统边缘提取算法定位精度低、对噪声敏感等缺点,提出一种基于高斯积分曲线拟合的亚像素边缘提取算法。通过曲面插值求取像素级边缘法截线上各离散点的灰度值,再进行高斯积分曲线拟合,寻找高斯积分曲线的均值点坐标,实现亚像素边缘的精定位。用量块直线边缘进行实验,并与现有亚像素边缘提取算法比较,实验证明基于高斯积分曲线拟合的亚像素边缘提取算法定位精度较高,可以达到1 μm,且算法可靠性高、计算速度快,能够用于高精度测量。

一种改进B样条曲线拟合算法研究

曲线拟合技术广泛应用于图像处理、逆向工程等领域。工程上常用的B样条曲线拟合方法具有局部性、连续性等优点,但拟合所得曲线不通过型值点,拟合精度较低;曲线插值算法所得曲线通过型值点,但缺乏局部性,且需要补充端点条件。为了改进B样条曲线拟合算法不能满足精度要求,曲线插值算法不易于实时局部修改的缺点,提出一种改进B样条曲线拟合算法。该算法结合B样条曲线拟合和曲线插值的优点,通过增加型值点使得曲线通过所有的原始型值点,且保证曲线具有局部性。经实例验证,该算法原理正确,技术可行,且具有较高的拟合精度。

基于各向异性扩散滤波的边缘提取算法

针对Canny边缘检测算法在滤波方面的不足,提出了一种基于各向异性扩散滤波的边缘提取算法,用各向异性扩散的平滑方式代替Canny算法中的高斯滤波,弥补Canny算法中滤波方法的不足.研究了各向异性扩散的P-M方程,得出了其离散化形式,并确定了其中分量的表达式,进而用Matlab编程实现了对图像的各向异性扩散处理.通过误差和结构相似度评定,得出经过各向异性扩散处理的图像滤波效果优于高斯滤波.对经过两种滤波方法处理后的图像用Canny算法提取边缘,通过灰度值比较,验证了各向异性扩散处理在边缘特征保持方面优于高斯滤波.

一种一阶连续分段曲线拟合方法

分段曲线拟合是一种常用的数据处理方法,但在分段点处拟合曲线往往不能满足连续性要求。提出一种一阶连续分段曲线拟合方法,即在确定每个拟合区间的原始数据个数之后,采用最小二乘法进行拟合,并在分段点处重复使用前一段末端数据,且对每段数据的起始点进行加权,使分段拟合曲线在分段点处更加逼近,减小拟合误差,根据拟合曲线重合部分的端点信息,采用三次Hermite插值的方法构造一条连接分段拟合曲线的插值曲线,使分段点处满足一阶连续,逐段处理,得到一条全局光滑连续的拟合曲线。将一阶连续分段曲线拟合方法应用于处理齿轮视觉检测中提取的齿廓边缘数据,证明拟合曲线在分段点处一阶连续,且拟合误差减小,易于编程实现。

基于直母线族误差的大齿轮在机测量

根据渐开线螺旋面上存在渐开线、螺旋线与直母线三族特征线的性质,提出基于直母线族误差的大齿轮在机综合测量原理。以刃边齿条为工具,测量廓面的直母线族误差,通过误差处理与分析获得齿廓总偏差和螺旋线总偏差。测量方案以机床基准为测量基准,并克服了大齿轮惯性大、运动控制困难的缺点,具有测量精度高和操作简单等特点。最后,以试验验证了该测量原理的正确性与技术的可行性。

视觉测量系统结构设计与光照强度分析

为了提高机器视觉测量系统的测量精度,在分析机器视觉测量系统结构和工作原理的基础上,选择合适的硬件并设计视觉测量系统整体机构,搭建视觉测量系统实验台。对于系统结构定位误差进行了研究。对光轴与物面垂直度调整方法进行研究。对于光照强度变化对测量精度的影响进行理论分析和实验验证。实验以圆形标定模板的像素当量值和圆直径作为评价系统测量精度的指标,讨论光照强度对测量精度的影响,最后提出一种误差补偿公式来补偿光照强度带来的误差,实验数据证明应用此方法系统测量精度得到提高。

数字图像边缘的快速提取算法研究

在机器视觉测量系统中,图像边缘提取是进行后续坐标计算的必要前提,为了提高图像边缘提取的速度与精度,提出一种新的数字图像边缘提取算法。用高斯滤波对图像进行平滑处理,根据八邻域的位置关系,经过灰度值的比较确定图像边缘。通过与常用的边缘检测算子Sobel算子和Canny算子的边缘提取效果的实验比较,该算法运算量小,速度快,且能直接提取出图像连续的单像素边缘,优于传统的图像边缘提取算法,实用性强。

覆盖件模具数控加工方法的研究

为提高大型覆盖件模具数控加工的通用性、效率与准确性,在对STEP中性文件及其数据结构详细分析的基础上,提出IIPA加工方法,建立其中性文件与C++的映射关系,设计词法分析模块处理文件信息,完成模具中性文件与C++的实例化。集成覆盖件模具的特征信息,通过信息提取实现模具数控自动编程及数控加工。实践表明,具有编程速度快、通用性强、准确性高等优点。

交错轴斜齿轮副接触迹的研究与应用

交错轴斜齿轮啮合原理广泛应用于齿轮加工及测量 ,其特点是齿轮副满足点啮合原理。接触迹是其廓面上瞬时啮合点的集合 ,它是交错轴斜齿轮点啮合本质属性的反映。以圆矢量函数和媒介齿条为工具 ,推导了接触迹方程 ,讨论了接触迹的特性。揭示了基于点啮合原理的齿轮加工与测量的实质 ,并阐述了接触迹在齿轮加工与测量中的应用。

齿轮整体误差测量过程的平差效应

提出整体误差测量过程存在“平差效应” ,其实质为曲率干涉。试验验证渐开线齿轮凸齿形上确实存在局部凹状。给出了整体误差测量发生平差效应的解析条件 。

叶片刚度对风力发电机组载荷的影响

为了研究受叶片刚度变化影响的载荷灵敏度问题,提出利用柔性多体动力方程对全耦合风机进行建模的方法,并考虑叶片旋转时产生的空气动力、重力及离心力作用对叶片进行模态分析,求解叶片的气动阻尼.运用Newmark法对风力发电机组叶片进行动态分析计算,得到总的动态响应载荷.以某3 MW风力发电机组为例,计算叶片在不同刚度下的载荷敏感度,仿真其在额定风速下的正常发电情况,获得其叶根、塔底、偏航轴承以及轮毂的载荷.仿真结果表明,叶片刚度降低导致叶根载荷减小,但是塔底、偏航轴承载荷增加;叶根XY、塔底Z、偏航轴承Y及轮毂Z方向载荷变化较为敏感.

波纹管焊缝跟踪检测技术

为了提高波纹管焊缝的焊接质量和焊接速度,根据波纹管焊缝的特点,提出了一种实时跟踪检测波纹管焊缝的自动焊接技术.采用红外激光传感器对焊缝中心进行非接触式实时检测,通过1394火线通讯传输焊缝轮廓数据,经焊缝数据点预处理后结合最小二乘法直线拟合原理对焊点坐标进行存储与预测,再向运动控制卡发送数据控制焊枪跟踪焊接.实验结果表明,此焊缝跟踪检测技术稳定可靠,能够有效地提高波纹管的焊接质量和生产效率.

基于分段三次Hermite插值的图像灰度校正算法

针对现有的高精度零件图像,光的散射等因素会导致图像边缘产生光斑,造成边缘灰度曲线出现异常突变,本文提出一种基于分段三次Hermite插值的图像灰度校正算法。首先,定位异常灰度值点在原图像中的位置;其次,记录异常点周围波谷点的坐标并提取出该区域中的所有数据点;最后,通过分段三次Hermite插值替换原有数据,达到异常校正的效果。