基于Unity3D的智慧物流实验室孪生研究

为了共享实验资源,文章采用数字孪生技术,通过Unity3D虚拟现实开发平台对智慧物流实验室进行研究并设计一套云实验系统。根据已有的智慧物流实验设备,包括立体仓库、传送设备、堆垛机、分拣装置和AGV等为研究对象,运用SolidWorks与3DMax完成对实验设备三维模型的建立,运用S7-PLCSIM Advancde完成对物流设备的控制程序,通过PLC与Unity3D的通信和数据交互,最终在Unity3D的虚拟环境中完成物流运输的虚拟仿真实验系统。通过该系统可以在虚拟空间可以实现物料的传送、入库、出库等物流运输过程,实现物流仓储及运输工作过程的虚拟可视化,也可以通过编写的PLC程序完成物流设备的工作动作,实现异地云实验。该系统可以有效解决高端实验设备不足等问题,让资源匮乏的高校学生得到应有的实验训练、提高操作技能。

2023年度机械设计与制造学科国家自然科学基金管理工作综述

介绍了2023年度国家自然科学基金委员会工程与材料科学部机械设计与制造学科(工程科学二处)“人才”和“研究”两类项目系列中部分类型项目的申请、评审与资助情况,以及科学基金项目的进展与结题情况,阐述了机械设计与制造学科在科学基金改革探索、加强人才培养和研讨未来发展方向等方面的具体举措,并展望了2024年的主要工作。

基于线结构光单平面标定的3D成像方法研究

针对现有线结构光3D成像系统标定步骤繁琐、标定鲁棒性低等问题,本文提出了基于线结构光单平面标定的3D成像方法,实现高精度、高鲁棒性的3D成像。该3D成像方法通过构建结构光平面到成像面的单平面映射模型简化了三维空间的标定步骤,提高了系统的鲁棒性。该模型基于棋盘格图像内角点坐标作为线结构光平面标定计算控制点,提高了标定控制点个数和降低了标定的偶然误差;该模型无需进行成像系统内外参矩阵估计,精简了标定中间步骤;该模型无需计算线结构光图像光条中心点,避免了图像算法误差对标定结果的影响。实验结果表明,该3D成像方法标定步骤简单,标定控制点多、鲁棒性高,标定平均距离残差0.158 mm,单点的重复性测量精度优于±1μm。

基于TTCN-3重建测试架构的设计与实现

对LTE接入演进型分组系统(EPS)网络架构进行了研究,构造出了对应网络架构中各模块的测试平台;然后对各模块功能进行分离与归纳,提出各模块的实现平台;并在此基础上搭建了无线资源管理(RRM)无线资源控制(RRC)连接重建测试例的一致性测试平台;最后编写RRC连接重建测试例的测试脚本,并在此平台上进行验证。通过对验证结果进行分析,得出了测试用例设计的正确性以及测试平台的可行性与合理性。

熔融式3D打印的研究现状及发展应用

介绍了熔融沉积成型3D打印技术的发展现状,综述了熔融沉积成型3D打印机在打印喷头、温度控制系统、打印参数、打印后期处理、整机研究方面的研究现状。并对熔融沉积成型3D打印技术在制造业领域、食品加工领域、教育领域、制药领域、医学领域的应用做了阐述。

一体化FDM 3D打印模型支撑处理装置设计研究

FDM 3D打印模型后处理过程中去除支撑是一项重要的环节。为了解决目前手动去除支撑费时费力,支撑剥离自动化低,以及支撑去除与回收非一体化的问题,采用机械设计、电控系统程序算法和结构仿真相结合的方法,设计了集3D打印工件夹持机构、3D立体扫描仪、支撑初步剥离机械臂模块、支撑深度刷除机构、支撑粉碎机构于一体的一体化3D打印件支撑处理装置。该装置通过程序视觉检测并构建原模型,通过机械臂模块中的机械爪和电钻头实现支撑拆除,再通过支撑深度刷除机构去除3D打印工件的残余支撑,最后,通过支撑粉碎机构对去除下来的支撑进行粉碎并回收。该装置可实现FDM 3D打印模型的支撑自动化处理,无需人为值守,支撑碎化后掉落至收集箱,方便后处理废料的回收再利用,符合绿色环保理念。

砥砺奋进三十载,继往开来铸辉煌——贺《中国机械工程》创刊30周年

自1990年创刊以来,《中国机械工程》一直发挥着传播中国机械工程领域学术研究成果的重要作用。回顾了《中国机械工程》创刊30年的发展历程,分析了国家自然科学基金委员会机械工程学科自然科学基金项目在该期刊刊登研究论文及学科发展动态与进展的情况。最后,对期刊今后的发展提出了几点期望与建议。

基于PXA322与CAN总线的手持式工业检测终端设计

针对工业领域环境复杂、需要采集和传输的数据量大、实时性要求高的特点,开发了一种基于PXA322与CAN总线的手持式工业检测终端。该系统以性能先进的PXA322嵌入式处理器为CPU,采用CAN控制器SJA1000和收发隔离器CTM1050搭建CAN网络硬件。该手持终端可用于各种支持CAN接口的工业现场,对设备运行状态进行监控、检测以及诊断等,实现了对工业现场数据的采集与传输,并保证了实时性、可靠性以及传输距离。

3J21合金箔片纳米压痕尺寸效应分析

在微观的环境下分析和研究压痕尺寸效应,可以为探索薄膜和微机械材料特性提供有力的理论基础和技术指导。用两种试验方法对厚度为100μm的3J21合金箔片进行纳米压痕试验,从试验中获得3J21合金箔片的力学性能参数。通过分析试验数据可知,3J21合金箔片压痕在微纳米级范围内存在明显尺寸效应。利用3种常用的压痕尺寸效应模型对3J21合金箔片的压痕尺寸效应进行描述和分析,结果表明这3种常用模型能够有效地描述3J21合金箔片的压痕尺寸效应,并且后两种模型能较为准确地预测其真实硬度值。

基于STM32的智能照明监控系统的设计与实现

针对高校教室照明方式存在能源浪费、室内光强不足或过剩及管理落后等现象,设计了基于STM32的高校教室智能照明监控系统。系统以STM32F103-VET6控制器为核心,以LED灯为控制对象,由红外模块、光检模块和Zig Bee无线通信模块等组成。采用分区域控制方式,调光系统使用单神经元自适应PID算法,通过检测室内自然光强度和人员信息,控制器可根据智能算法实现灯具的自动开关和自动调光功能。测试结果表明,该系统运行稳定,可根据教室使用情况实现灯具的自动开关及准确调光,且每间教室内信息实时发送至上位机实现集中监控,达到智能化照明和节约电能的目的。

MES系统在3D打印机装配中的应用研究

MES(制造执行系统)是智能制造的重要组成部分,是智能制造建设的核心,其生产控制能力直接决定了智能制造的工作效率。基于某企业的3D打印机装配厂,研究开发了一套可以解决生产计划管理、生产过程跟踪、生产作业执行、生产过程质检等生产全周期管控的3D打印设备装配MES系统,通过MES系统的应用实施,解决了生产计划精细化管理和生产作业智能化执行问题,构建了完整的数字化生产线,提升企业数字化生产和数字化管理水平。

有限状态机在IEC 60870-5-103通信规约中的应用

为了研制基于低功耗的ARM硬件架构的嵌入式系统的103协议主站通信控制器,需对原有103通信程序作结构化、精简化移植改造。将有限状态机(FSM)模型引入规约状态管理中。从有限状态机模型的定义出发,讨论了状态、转移函数及事件集合等概念和在规约实现中的具体应用。提出了采用状态搜索树来扩展FSM的行为方式,为提高主站的响应速度奠定基础。提出了分步式轮询应答及采用历史状态响应中断操作的实现方式,进一步提高了主站的响应速度,解决了以往通信程序采集模型周期长、状态管理困难等问题。

基于TCS230的颜色识别系统设计

介绍了RGB色彩空间及利用颜色传感器TCS230进行颜色识别的主要特点。TCS230在RGB色彩空间下对颜色分量进行测量,并将信号输入PIC16F877单片机进行数据处理,LCD显示出颜色识别的结果与RGB值。通过白平衡算法解决了被测颜色在不同光线下识别结果有差异的问题。最后通过对透明、非透明物体颜色的检测,给出了实验结果及分析,并针对环境影响提出了改进方案。

31.5MN快锻液压机蓄能器快锻控制特性分析

针对31.5MN快锻液压机功率浪费严重的问题,在分析已有快锻回路的基础上,研究采用蓄能器的新型节能快锻回路,分析蓄能器快锻回路的工作原理,建立电液比例插装阀、蓄能器、工作缸子系统、回程缸子系统、负载子系统的动态数学模型,在此基础上建立整个液压机快锻回路的数学模型。用Matlab/Sumlink对所建模型进行仿真,结果表明,采用蓄能器实现快锻节能是可行的,蓄能器快锻回路能够满足快锻特性的要求。

基于MSP430单片机的超声热计量系统温度检测研究

针对超低功耗超声波热量计的温度检测电路进行研究,设计了基于MSP430单片机的铂热电阻测温系统。利用PROTEUS软件对测温系统进行仿真,设计了三线制电桥测温电路和恒流源测温电路,通过电路实测数据对比分析了上述两种温度检测电路的测试精度,进而选择测量精度更高的测量电路作为热计量系统的温度检测方式,研究结果将为后续热计量系统设计提供更为精准的温度数据。

基于改进YOLOv3的木结缺陷检测方法研究

针对木条表面死结和活结缺陷在检测过程中定位困难、平均识别精确度较低、检测速度较慢的问题,在分析木结缺陷特点和改进深度学习YOLOv3模型的基础上,研究其应用于改善木结缺陷检测时的精确度和速度。首先,对活结缺陷图像进行数据扩增,以解决类别不平衡问题。然后,改进k-means++算法,提升木结缺陷目标框的维度聚类效果,得到更合适的初始目标框个数与尺寸;通过缩减YOLOv3中多尺度检测网络、改进损失函数,以减少检测时间和提高目标识别精确度。最后,对木结缺陷进行拼接得出位置坐标。试验结果表明,较改进前YOLOv3算法,mAP值提升7.47%,检测速度提高35%;较Faster R-CNN算法mAP值提升11.68%,检测速度提高约15倍,改进后模型能精确地检测出死结和活结缺陷。因此,在后续研究中,可考虑以YOLOv3算法作为检测木结缺陷模型,进一步改进YOLOv3网络,以提高检测实时性和精确度。

探索与实践“123543”机电一体化技术专业人才培养模式

文章阐述机电一体化技术专业在人才培养模式改革方面,通过企业合作,以提高学生能力为目标,探索具有符合专业发展特色的＂123543＂人才培养模式,同时对区域专业和专业群起到引领作用。

基于STM32的PACU模拟器多功能转接盒研制

在传统的飞机总装功能测试中,其检测方式采用真机与真机相连,不仅成本较高,而且还可能对真机造成一定损耗。对民机地面总装功能测试阶段舱门系统地面测试模拟器进行了研究,创新性地设计了位置作动控制单元(PACU)模拟器多功能转接盒,包括继电器矩阵模块、触摸屏控制模块、无线通信模块和核心控制模块等。其中,系统主要包括12路开关量的信号映射模拟器。继电器矩阵模块可以对真机信号和电模拟信号进行同步激励和触发;触摸屏模块实现对飞机各舱门信号进行软件激励加载。另外,通过无线通信模块和相关协议,实现了PACU模拟器和顶层控制模块的无线数据交互。测试表明,系统可实现激励信号在PACU真机件和模拟器之间的信号无缝切换,同时为9路舱门信号提供状态指示。经测试,设计功能完好,系统测试稳定,可以大大提高飞机地面总装功能测试效率,对我国通航领域飞机系统测试具有技术借鉴意义。

“3+3工学交替”工程实践能力培养体系的构建与实践——以机电一体化技术专业为例

针对高职院校学生工程实践能力培养存在的问题,构建“3+3工学交替”工程实践能力培养体系,通过校内基本技能掌握、专项技能巩固、综合技能提升三阶段递进,与在企业实施专业认知与课程实训、假期实践、顶岗实习三阶段逐步提升学生岗位技能和职业素质,使校内教育和企业实践合理安排、交替进行,理论指导实践,实践印证理论,提升学生的工程实践能力。经过几年来的专业优化、课程建设、实践完善、双师培训和校企合作等,夯实了“3+3工学交替”工程实践能力培养体系的实施基础,并取得了一定的成效,学生工程实践能力得到普遍提高,获得了企业的认可。

FDM 3D打印支撑结构及易于剥离方法的研究

熔融沉积成型3D打印在成型具有大跨度结构、外伸结构等悬空特征的模型时有添加辅助支撑结构的必要性。文章针对FDM成型技术中支撑结构进行了研究,提出了熔融沉积成型3D打印支撑结构与实体模型易于剥离的方法,科研实践表明该方法对支撑结构的可去除性有较好的改善效果。