基于图神经网络的零件机加工特征识别方法

针对现有基于深度学习的方法存在的难以识别相交特征、无法精确确定加工特征面的问题,提出基于图神经网络的加工特征识别方法.通过压缩激励模块提取节点与邻接边的特征,构建节点级与邻接边级的双层注意力网络,分割每个节点对应的加工特征.该方法充分利用了零件模型的面特征与边特征,结合零件模型的拓扑结构,基于注意力机制对特征信息进行深度学习,可以有效地解决非面合并相交特征的识别问题.在多加工特征零件数据集上,将该方法与其他3种特征识别方法进行实验对比,在准确率、平均类准确率和交并比3项指标上均取得最优结果,识别准确率高于95%.

基于机器视觉的移动缝补技术开发大尺寸构件3D打印设备

该文针对3D打印大尺寸构件受限于加工设备容腔体积的问题,提出了一种结合机器视觉的移动缝补3D打印设备开发方法。首先,基于Delta型3D打印机与三轮全向小车构建移动打印机器人实验平台,开发移动机器人3D打印分布式控制系统。然后,根据移动缝补技术与模型分割策略,使用Open CV软件定义了机器人手眼标定与图像处理的方法,并将视觉信息映射至打印路径规划中。最后,根据设计方案进行大尺寸构件的移动缝补打印试验。该设备已成功应用于学生创新实践,为大尺寸构件的3D打印提供一种更具适用性和扩展性的方法。

面向电弧增材的单线激光扫描路径规划

为了在电弧增材制造(WAAM)过程中获取零件的形貌尺寸信息,以CAD模型作为输入,通过实验分析单线激光扫描仪的工作约束条件,实现基于单线激光的零件外形扫描路径生成算法,开展仿真与实验验证.通过多组实验获取合适的扫描距离和扫描角度作为路径规划约束,针对输入模型迭代使用最大连通区域求解算法、求解最小投影矩形、等重叠路径规划等多种方法生成单次扫描路径.对单条路径优化,使用最近点搜索和碰撞检测算法,串联生成机器人末端运动轨迹,借助仿真对轨迹进行修正.实验结果证明,该路径规划方法对电弧增材零件能够达到较好的测量精度、效率及覆盖率.测量结果可以为后续增减材复合制造过程提供丰富的轮廓信息.

基于ARM和DS18B20的数字测温系统

介绍了一种采用SAMSUNG公司的32位ARM微控制器S3C44BOX的新型测温系统，利用单总线数字温度传感器DS18820作为分布式测温元件，实现多路温度采集。系统外围电路简单，精度好，可靠性高。主要介绍DS18820测温原理及系统的软硬件设计。

基于轴向自适应的曲线插补算法

高速加工中各运动轴上的动力学状态将直接影响机床运行的平稳性和工件尺寸精度,而传统的自由曲线插补算法没有很好地考虑插补运动在各轴上的影响.为此提出一种新的非均匀有理B样条(NURBS)曲线插补算法(ALANI).该算法在保证插补轮廓精度的基础上,将各轴上的加速度分量严格控制在相应轴伺服系统加速能力范围内,同时控制加加速度分量,以保证在加工中的任意时刻不会出现过大冲击和振动.通过运动学定性分析,设计一种稳定的插补策略修正算法,对曲线状况进行前瞻计算,在发现危险点后灵活、高效地追溯原数据,并对速度曲线进行修正.与同类算法的仿真对比实验表明,该算法能够获得更好的加工特性.

五轴数控机床旋转轴几何误差辨识新方法

为了系统、快速方便地测量五轴数控机床2个旋转轴所有的几何误差项,提出一种基于球杆仪测量的六圈法几何误差辨识方法.基于五轴数控机床几何误差模型分析旋转轴几何误差项对机床综合几何误差的影响,与平动轴9线法辨识原理比较,并结合球杆仪测量的特点,建立六圈法辨识方法.该方法根据旋转轴各个几何误差项的性质可辨识得到每个旋转轴包括垂直度误差和安装误差的全部10项几何误差.为了提高六圈法辨识精度,分析球杆仪安装误差对测量数据的影响,并用最小二乘法得到球杆仪安装误差,从测量数据中剔除安装误差的影响,仿真结果验证了消除安装误差方法的正确性.采用六圈法测量辨识机床旋转轴误差,并比较补偿旋转轴误差前后的测量数据,补偿后误差降低了50%到80%,实验结果表明,六圈法辨识精度高,系统性好,可以测量不同的旋转轴.

数控机床热误差补偿技术的发展状况

热变形误差补偿是提高精密数控机床加工精度的关键技术之一,热误差补偿控制设备已成为现代高档数控机床必备的智能模块。

精密数控机床多主轴系统热平衡试验

对现有的精密数控机床主轴系统进行常规工况实验和空运转实验,提出一种数控机床热平衡试验方法,通过该实验方法可以获得数控机床主轴系统的热敏感点、温度场数据和热位移场数据以及热平衡时间等热态特性,以校验理论仿真分析,并建立误差模型,从而实现对主轴系统热特性的快速校核与加工误差补偿.在具有3个独立磨头主轴系统的直线滚动导轨精密曲面成形数控磨床上,开展多主轴系统热平衡试验方法的具体案例研究,获得了其中两个理论上相同的立式磨头的主轴系统温升变化曲线、热变形变化曲线和热平衡时间等不同的热态特性,论证了多主轴热平衡实验对于消除多主轴机床差异性上的重要性,弥补了多轴系统热态特性分析在理论上分析的不足.通过将热平衡试验获得多主轴系统的热态特性结果用于指导热误差补偿工作,减小了机床热误差控制及补偿难度,提高了机床加工直线导轨曲面精度与工作效率.

创客教育理念驱动下的工程训练课程改革与探索

在国家着力推动“大众创业,万众创新”的现实背景下,工程训练在培养创新能力、服务大学生创业方面有能力也有义务承担起更大的社会责任。浙江大学工程训练课程教学团队在创客教育理念引导下,开展了工程训练课程改革探索,通过建立新机制,应用新载体,建设新平台,解决了当前工程训练教学过程中存在的四大突出问题,取得了良好的教学成果,为创客教育理念在高校工程训练课程中的贯彻实践提供了有益参考。

基于模糊控制的容积式泵工作性能测试系统研究

针对植保机械用容积式泵工作性能测试系统中环境、温度、水质的不确定性和满足分级测试的需求问题,设计了以气动隔膜调节阀、进出水回路调节系统等部件组成的测试系统,并运用质量法进行了测定。研究了在测试过程中如何调节气动隔膜保持容积式泵出水压力恒定的控制方法,提出了一种自适应模糊PID控制策略,设计了模糊PID控制器,并应用于基于组态软件、可编程控制器和高精度仪表的恒压力控制系统;通过PLC编程,分别实现了传统PID控制和模糊PID控制,并对两种控制方法分别进行了测试。研究结果表明:与传统PID的测试系统相比,基于模糊PID的测试系统响应速度快,超调量降低近20%左右,工作效率提升近30%左右,各项指标均符合测试要求,且测试系统稳定可靠。

基于曲率球的参数曲面自适应三角化方法研究

参数曲面的三角化算法是有限元分析和数控机床路径规划的基础。文中提出了一种新的基于分层递推思想的三角化算法,直接在曲面上生成三角网格。根据曲面微分几何定义相对保守的曲率球概念,将局部曲面近似成曲率球面,在球面上建立三角形边和面片的误差模型和递推关系,计算三角形各个顶点在欧式空间以及参数空间的坐标。然后采用逐层递推的方法,从曲线边界开始,逐层生成三角形网格,直至满足收敛准则。文章最后将此算法用C++程序语言编程并通过NURBS曲面进行实例验证,结果表明该算法能够较好的对参数曲面进行三角网格划分。

浙江大学IBE双创实践基地建设初探

随着“互联网+”时代的到来,越来越多在校学生投入到“互联网+”的创业潮流中。面对这种需求,浙江大学IBE(Innovation-based Entrepreneurship,IBE)双创实践基地利用学校已有资源,从贯穿创新创业实践过程的核心流程入手,着重创新创意设计、创新产品实现、创新能力培养、双创环境构建4个核心环节;重点建设面向创意产品的创新设计云中心、服务于创新应用实现的数字化制造中心、面向智能制造的虚实融合实践中心、双创教育服务引导下的综合双创空间4个中心,为提升学校人才培养核心竞争力打下坚实基础。

高速干式滚齿切削热力耦合与工艺参数分析

为了方便优化高速干式切削工艺,对高速干式滚齿机切削进行热力耦合和工艺参数影响分析。首先结合高速干式滚齿加工的技术特点,对干式滚齿中切削力和切削温度场进行了理论建模。在此基础上,对滚刀单个刀齿的切削温度场进行有限元仿真分析,以获得滚刀前刀面的切削温度分布情况,实现仿真研究滚齿切削的可能性。然后以最高切削温度为研究目标,分析进给量、滚刀转速等工艺参数对滚齿加工过程的影响。最后在滚齿机上展开了干式滚齿切削实验。结果表明:随着滚刀转速的提升机床切削温度快速升高后慢慢降低并趋于稳定,且高转速有利于节约能耗;研究结果可对切削工艺的优化策略提供指导,为滚齿机的设计制造提供理论基础。

智能制造实训教学研究与探索

智能制造实训课程是一门针对具有一定工作经验的制造专业研究生进行专业实训的课程,课程以智能制造为主体,围绕智能化工业机器人及其相关的知识,培养智能制造基础设备和软件的操作能力,培养智能制造系统多层次要素设计能力,培养设计与生产过程中的现场调试能力,探索智能制造实训的课程体系。

工程训练中心的创新体系建设

当前高等院校对创新教育和创新型人才的培养十分重视,而工程训练中心的特点决定了其应该也可以在创新教育和创新型人才的培养过程中发挥重要而独特的作用,但现阶段讨论较普遍的是单一性的创新活动和教育。通过浙江大学工程训练中心在创新教育上多年努力和探索的基础上,提出了工程训练中心的三层次创新体系建设,以期能够使工程训练中心在创新教育和创新型人才的培养上发挥更大的作用。

基于NURBS控制点重构的加工误差在机测量方法

在基于在机测量结果的基础上,提出新的获得自由曲面加工误差的方法,对曲面的面轮廓度误差进行评定.该方法利用在机测量加工曲面上少量测点的坐标数据,通过重构NURBS曲面控制点拟合加工曲面.考虑求解优化问题的适应性,利用最速下降法优化计算加工曲面到理论曲面的距离,获得曲面的加工误差,对曲面的面轮廓度误差进行评定.采用该方法在NURBS曲面工件上进行实验验证.结果表明,基于在机测量NURBS曲面控制点重构的方法能够有效、快速地进行自由曲面加工误差的分析和评定.

基于NURBS曲面敏感点的曲面检测测点优化

基于NURBS曲面控制点重构的加工误差在机测量方法,提出测点优化选择方法.通过对NURBS曲面进行分析,将曲面上控制点影响最强点和曲面极值点定义为曲面的敏感点,利用曲面敏感点的在机测量数据对NURBS曲面控制点进行重构,得到拟合加工曲面.比较加工曲面和设计曲面可以得到曲面的加工误差,对曲面的加工精度进行评估,指导曲面的误差补偿.实验过程对一自由曲面进行实际加工,通过在机测量和三坐标测量得到曲面的加工误差,分别利用均布法、等参数法和敏感点法对测点进行选择,得到相应的拟合加工曲面.分析结果表明,采用提出的测点优化选择方法获得的加工曲面具有更好的拟合精度.

碳纤维基储能构件及3D打印个性化封装

该文围绕“新能源+储能”发展新模式,开展双电层碳纤维基储能构件设计制造及三维打印(3D打印)个性化封装研究。采用真空抽滤吸附碳纳米管工艺,制备了高比表面积碳纤维布电极;调配不同浓度聚合物电解质溶液,探索了电解质溶液浓度对碳纤维基储能构件充放电性能的影响;建立基于熔融沉积成型3D打印工艺的个性化封装设计制造方法,解决了双电层储能构件个性化封装成本高且周期长的问题。结果表明:引入碳纳米管可极大提高双电层储能构件的储能性能,电解质溶液浓度对储能构件峰值电压影响不大而对峰值电流具有显著影响,3D打印技术可助力储能构件快速实现个性化封装。研究成果可为新工科背景下的大学生工程训练教学改革与新技术应用提供借鉴与参考。

模块化异质多材料原位增材制造实验平台研制

针对复杂热塑性高分子材料及其复合材料构件制造和实验教学需求,结合分层叠加制造工艺,融合模块化设计思想,研制了模块化异质多材料原位可控增材制造实验平台,包括双喷头打印模块、变姿态成形平台、驱动模块及控制系统等;以连续碳纤维与连续玻璃纤维为增强材料,聚乳酸与聚氨酯为热塑性材料,进行了平台功能、性能测试与验证。结果表明,该平台可实现纯热塑性材料结构、连续纤维与热塑性材料混合结构的可控打印以及连续纤维多方向增强结构件制造,为异质多材料结构件快速制造提供了一种新工艺和新设备。

三维打印与真空辅助融合的复合材料成型探索

针对纤维复合材料真空辅助成型工艺中模具制造周期较长的问题,提出一种三维打印与真空辅助融合的纤维复合材料成型技术。将数字化设计方法与三维打印技术应用于成型模具的设计制造,极大地缩短了模具的设计制造时间,特别是复杂模具的快速制造。通过流道与模具的一体化设计制造,简化传统真空辅助成型工艺中流道优化布置工序,无需额外配置真空阀及快速接头等部件,节约生产成本。以熔融沉积成型三维打印工艺为例,采用单向连续碳纤维与碳纤维布为增强材料、双组份环氧树脂胶为复合材料基体、聚乳酸为模具材料,对上述方法进行实验验证。结果表明,所提方法可实现复合材料成型模具的快速制造,有效缩短纤维复合材料产品的成型制造周期。