数字孪生下基于DACS-MFAC的数控机床热误差自适应预测方法

基于现代控制理论的经验建模法,在针对数控机床不同生产工况时,难以建立一种共性的热误差解决方案。探索了在数字孪生框架下以无模型驱动方式实现数控机床热误差自适应预测的研究。首先,建立了机床“热传感-映射-融合与优化-驱动”数字孪生框架,实现热特征信息在数字孪生体中的存储与融合。然后,基于MISO系统的假设条件和动态线性化几何释义,提出了一种不受被控系统任何结构数据影响的热误差无模型自适应控制(MFAC)方法。进一步,基于动态发现概率和自适应步长的DACS-MFAC算法按照一定的周期更新系统参数,实现数字孪生系统下热误差预测值的动态优化。实验结果表明,DACS-MFAC方法具有适应强、精度高、收敛性好等优点。

一种基于混沌特性的磁瓦表面缺陷视觉提取方法

针对磁瓦表面的无规律磨痕、不规则倒角及缺陷的多样化复杂化,提出了一种基于混沌特性的视觉图像特征信息提取和判别方法。通过分析磁瓦计算区域灰度图像相邻2行(列)灰度值的Pearson相关系数来产生时间序列,并采用C-C方法对降噪平滑后的时间序列进行计算,得到嵌入维数、时间延迟和序列的平均周期等混沌特性参数,然后使用Wolf方法得到该序列的最大Lyapunov指数,最后使用样本的各混沌参数对神经网络进行训练并测试,对判定有缺陷的磁瓦根据其缺陷特点对其进行了提取。实验结果显示该方法能够准确地将对比度低、表面图像暗淡的磁瓦进行缺陷的自动判别和提取。

PLC在泡罩药品包装机控制系统改造中的应用

结合企业需求,在分析原泡罩药品包装机工作原理基础上,提出了用PLC改造设备原顺序控制系统的改造方案。进行了硬件部分和软件部分的设计,增加了运行过程中的安全保护控制功能。改造后设备运转良好,提高了企业的经济效益。

基于混沌电路的高精度重量测量系统设计

提出一种基于参数敏感性的混沌测量电路,应用于重量测量系统。其特点是直接将重量映射为二进制代码,从而避开了放大器和A/D转换器等中间环节对重量测量精度的制约和影响,大大提高了重量测量系统的精度和分辨率。分析了混沌重量测量原理,研究了相应的混沌电路实现方法,设计了以DSP作为控制器的混沌重量测量系统。理论计算和实验数据都表明,该重量测量系统精度高,方法可行。

基于混沌相空间重构的数控机床运动精度演化分析

数控机床运动精度状态的变化是一个复杂非线性动力系统的时空演化过程,难以通过数学建模方法分析其演化规律。提出基于混沌相空间重构理论的数控机床运动精度演化分析方法。根据混沌系统内在的规律性和有序性,分析基于相空间重构的数控机床精度演化原理,对数控机床运动精度的一维时间序列进行相空间重构,从而得到与原系统拓扑同构的高维相空间。提出用相点轨迹描述运动精度在相空间中的演化规律,构造一个非线性演化模型,用相点的多维分量构成输入向量,对其精度趋势进行演化。实验结果表明,基于混沌相空间重构的演化模型,可以很好地追踪数控机床运动精度的演变趋势和规律,且具有较高的演化精度。

基于图形识别的数控机床运动误差溯因方法

针对数控机床设计、制造及使用过程对快速准确查找造成数控机床运动误差因素的需要,提出了一种利用图形模式识别技术进行运动误差快速溯因的方法。首先,通过分析数控机床运动误差形成因素与误差轨迹的映射关系,建立了基于圆运动轨迹的复域自回归模型,构造了运动轨迹的特征向量,建立了轨迹图形的RBF溯因识别网络。然后,根据建立的反向间隙、比例不匹配等误差轨迹模型和RBF溯因识别网络,实现了对数控机床运动误差的快速溯因。理论分析和实验表明,该方法能快速识别造成数控机床运动误差的因素,具有准确率较高、通用性较强的特点。该方法简单高效而经济,并能为后续误差量值分析提供依据和算法基础。

基于模糊自适应PID的注塑机温度控制系统

温度的准确控制是保证注塑产品质量的重要因素。针对传统注塑机温控系统超调量大、调节时间长等缺点,提出了基于模糊自适应PID的注塑机温控系统,阐述了模糊PID控制器的设计方法及该温控系统的软硬件实现方法。该系统实现了精密注塑机料筒温度和喷嘴温度的准确控制,大大提高了塑料产品的质量,取代了传统的开关控制和PID控制方式。

基于OPC数据的数控机床精度状态实时测评方法

为实现主动预防或主动维修,保证加工质量,提出一种基于OPC和圆运动信息的数控机床误差实时测评方法。建立基于圆信息的机床运动误差分析模型,提出用实时圆信息数据进行数控机床精度状态测评的方法;采用ePS等高端OEM电子检测服务平台思想,设计基于OPC的误差变量实时采集策略,以获得稳定实时圆信息数据,实现对数控机床精度状态的准确测评。实验表明,该方法能实时提取圆运动数据,准确分析直线度、垂直度等数控机床精度,效果好,适用性强。

磁瓦表面缺陷机器视觉检测与识别方法

针对磁瓦生产过程中表面缺陷检测的重要性和人工检测的弊端,研究基于机器视觉的磁瓦表面缺陷自动检测与识别方法。为解决磁瓦表面缺陷种类多、对比度低、图像中存在磨痕纹理背景和整体亮度不均匀等难点,定义扫描线梯度,其标准差与扫描线灰度标准差构成特征向量,提出基于两类支持向量机的图像分割方法来判别和提取缺陷;并提出一种改进的多类支持向量机方法,对缺陷进行分类识别,解决了多类支持向量机存在不可分区域的问题,提高了分类器的准确性和有效性。实验结果表明,该方法能准确快速地提检测磁瓦表面各区域的各类缺陷,检出率可达到96%以上,识别率超过91%。

轨道式焊接机器人的虚拟样机设计与仿真

针对受损的水轮机叶片等具有空间复杂曲面结构,在其安装位置直接进行修复工作,设计了一种基于移动平台的焊接机器人虚拟样机。为确定焊枪末端与机器人6个关节之间的运动关系,建立虚拟样机DH坐标系,借助Matlab软件得到运动学方程正、逆解。将在Solid Works软件中建立的焊接机器人三维模型,导入ADAMS仿真软件进行运动学分析。仿真结果表明:机器人在狭窄空间启动时,由滑动、转动关节运动引起的焊枪末端空间位移变化小,速度、加速度曲线变化平缓,无任何突变,证明了该虚拟样机设计的有效性,满足基坑内的焊接工作要求。

以培养学生工程设计能力为目标的机械工程系列核心课程教学改革研究

培养工程设计型人才是工业现代化的迫切需求。我校结合机械设计制造及其自动化专业的人才培养目标,针对机械工程系列核心课程的教学现状,进行了以培养学生工程设计能力为目标的教学改革。以完成工程项目的CDIO过程作为核心课程群设置或整合、教学内容安排,以及师资和教材建设的核心,以完成"完整技术工作"的训练实现工程综合应用能力的培养,加速学生从在校生到工程技术人员的角色转变。已历经机械工程系累计4届学生的实践,取得了很好的效果。

基于混沌相空间重构的数控机床运动精度预测

针对难以通过数学建模方法分析数控机床运动精度演化规律的问题,提出了基于混沌相空间重构理论的数控机床运动精度非线性演化预测方法。采用平均互信息法计算延迟时间,以虚假最近邻点法计算最小嵌入维数,对数控机床运动精度的一维时间序列进行相空间重构,获得与原系统拓扑同构的状态空间。基于混沌系统内在的规律性和有序性,用相点轨迹描述运动精度在相空间中的演化规律,以相点的多维分量构成输入向量,以运动精度预测值为输出向量,构造了基于RBF神经网络的非线性预测模型。引入了量子粒子群方法对预测模型参数进行优化,得到RBF预测网络的中心点、宽度及连接权值的全局最优值,采用优化后的模型对数控机床运动精度演化趋势进行了预测。实验结果表明,基于混沌相空间重构的预测模型,可以很好地追踪数控机床运动精度的演变趋势和规律,有较高的预测精度。

基于刚柔耦合的水轮机修复机器人导轨误差分析

为了探究导轨式水轮机修复机器人在打磨过程中末端打磨精度问题,提出刚柔耦合仿真方法模拟导轨变形对机器人末端打磨精度的影响。以工业机器人PUMA560为本体建立机器人虚拟模型,并推导机器人正逆运动学解,借助MATLAB和ANSYS完成机器人轨迹规划和导轨柔性化。基于ADAMS仿真环境,模拟刚性体和柔性体导轨条件下的机器人末端打磨轨迹。对比发现导轨变形对机器人末端打磨精度的影响,及启动前期的不稳定状态,为后期导轨式水轮机修复机器人控制研究提供了依据。

基于最大Lyapunov指数的数控机床精度状态识别方法

提出一种基于最大Lyapunov指数的数控机床精度状态识别方法。通过数控机床在XOY平面四种不同圆周进给速度下的圆度误差数据产生一维时间序列,依据小波方法对时间序列降噪后采用C-C方法计算得到时间延迟、嵌入维数等混沌特性参数,对数控机床进行混沌相空间重构。求取Wolf方法下的最大Lyapunov指数,结合功率谱图对比分析发现机床系统具有混沌特性,且随着圆周进给速度的增加,最大Lyapunov指数减小;并通过实验测试及分析验证了这一结论。

基于图形识别的数控机床误差溯因方法

针对数控机床误差溯因方法复杂且适应性差的问题,提出了基于数控系统圆检测图形的特征角点分布规律,并与神经网络相结合实现对机床运动误差的快速溯因方法。首先,提取所生成圆图形的特征角点,构造反向间隙、周期误差等特征矩阵;然后结合神经网络将低维特征矩阵映射至高维特征空间,实现对数控机床误差的快速溯因。实验表明,该方法简单有效,误差识别准确率较高,且具有较强的通用性。

面向汽摩产业的机械工程类专业特色人才培养——以重庆理工大学机械设计制造及其自动化专业为例

随着工业集成自动化的发展,现有的灌输式理论教育难以解决学生在机械类职业生涯中至关重要的工程设计能力和工程创新能力培养问题.重庆理工大学机械设计制造及其自动化专业在激烈的就业竞争中,借助深厚的地域汽摩产业背景和发展优势,通过汽摩行业企业深度参与人才培养过程、着力提升专业教学团队工程综合能力,不断创新实践教学体系,并结合汽摩企业人才成长规律,以工程项目的CDIO为核心优化人才培养,加速了学生从在校生到工程应用型高级专门人才的角色转变,走出了一条独具特色的专业人才培养之路.

基于OpenCV的磁瓦表面缺陷视觉提取方法研究

针对磁瓦在加工过程中所产生的表面缺陷,提出了一种基于OpenCV的磁瓦表面缺陷机器视觉检测方法。通过计算图像的熵值初步判定磁瓦表面纹理是否均匀,进而对判定有缺陷的图像计算相应的灰度阈值,然后使用所得阈值对图像进行二值化处理,最后使用OpenCV勾勒出缺陷轮廓。实验表明该方法可以准确地在图像中提取出缺陷。

进口卧式加工中心的数控改造

针对CINCINNATIMILACRUNT_10进口卧式加工中心的结构特点和企业需求,提出了利用HNC-ⅠM型数控系统和SIMODRIVE611A伺服系统的对原机床进行改造的方案。改造后设备性能提高,经济效益明显。

RNMS环境下基于ASP的产品开发服务系统

在区域性网络化制造系统 (RNMS)环境支持下 ,结合中小企业产品开发资源相对缺乏的现状 ,提出了一种服务于产品开发的模式—RNMS环境下基于ASP的产品开发服务。建立了该种模式下的产品开发服务系统 ,提出了系统的运行模式 ,并对该系统功能组成 ,及基于J2EE的四层体系结构进行了论述。最后分析了该系统的特点。

基于案例导学的《伺服驱动与控制技术》课程教学

结合我校研究生择业背景特点,基于案例导学,梳理了《伺服驱动与控制技术》的课程教学框架,并以"伺服系统稳态设计"章节进行了阐述。课程还针对案例导学方针,结合了现场教学、信息技术、专题BBS等手段,化抽象生涩理论为生动的感性认识,收到了非常好的教学效果,也加速了伺服技术人才培养过程。