基于机器视觉技术的智能投饵方法研究

传统的投饵机大多采用定时定量的下料方式,投饵模式相对固定,投饵系统不能根据具体的养殖情况适时调整,近年来随着海洋养殖业的不断发展,此方式已经远远不能满足养殖要求。此外,由于传统投饵机未能感知养殖对象的摄食规律及习性等因素,会造成饵料不必要的浪费及环境污染等问题,使研究高效智能化的投饵系统成为降低养殖成本的关键任务。分析养殖对象在摄食过程中的摄食规律即聚集程度及饥饱程度等,从而决定投喂量,是解决这一问题的有效途径。本文提出利用机器视觉方法对投饵过程中拍摄的水面摄食图像进行分析,提取能够反映鱼群聚集规律的特征参数,同时分析提取出图像中有鱼部分以及鱼群摄食引起的水花部分作为特征区域,将特征区域的面积比率参数作为研究鱼群摄食规律的特征参数。根据参数特征绘制随时间变化的曲线,可以直观地研究鱼群摄食规律的变化特点。根据曲线所反映的变化规律,提出了新的投饵量计算模型,并且根据摄食规律构建了一种智能化的投饵方法。对比实验研究表明,基于鱼群摄食规律研究的投饵方法使投饵过程更加符合鱼群的摄食需求,不仅节约了饵料和养殖成本,而且可降低对环境的污染。

落叶清扫机器人的研制

针对吸尘式清扫机器人耗能大的问题,设计了一种新型结构的落叶清扫机器人,介绍了机器人的结构设计及控制电路设计。该机器人的两个行走车轮分别由一个直流电机驱动,行走车轮与一个清扫毛刷通过链传动连接,实现了在街道上或花园里行走的同时进行清扫,并将落叶收集于一个容器内。在机器人上还安装了红外传感器,实现了机器人主动避障。测试结果证明,该机器人具有能耗低、可靠性好、操作方便等优点。

齿轮蜗杆减速机效率动态测量

根据磁电转换和相位差原理,利用JZ型转矩转速传感器将齿轮蜗杆减速机的转矩、转速机械量转换成两路有一定相位差的电压信号,进一步通过微机处理计算后,得出齿轮蜗杆减速机的效率。

非球面数控气囊研抛力/位解耦控制

针对非球面研抛过程中的力/位耦合问题,本文通过磁流变液力矩伺服控制装置进行力的控制,由数控车床完成位置及速度等工艺参数的控制,实现了力/位解耦,从而提高了研抛的精度。根据Preston研抛控制机理,建立了力控制的实现模型,在确定了研抛过程的工艺参数后,进行了研抛实验研究。通过计算椭球面研抛过程的驻留时间,进而确定了不同位置的时间与研抛力的对应关系,通过控制磁流变液力矩伺服装置的电流输出得到相应的研抛控制力,使其与数控机床给定的进给速度及位置进行匹配。实验结果表明:通过驻留时间进行力控制的方法可以实现高效率研抛加工中力的控制。

非球面精密数控研抛中研抛力的控制

提出了一种基于磁流变力矩伺服装置(MRT)的研抛力控制方法来控制非球面数控研抛系统中的研抛力以实现恒压力研抛。研究了该方法的原理、模型、影响因素并研发了相应的实验研究系统。阐述了基于磁流变力矩伺服装置的研抛力控制原理;应用Preston方程分析了恒压力控制的重要性并基于Hertz理论建立了研抛压力模型,进而建立了研抛力控制模型,探讨了影响研抛力控制的主要因素;最后,规划了系统的研抛压力并进行了实验研究。实验结果表明,在研抛用时均为90min的情况下,恒力研抛得到的非球面表面粗糙度为0.067μm,表面粗糙度不均匀度为94.4%,而恒压力研抛得到的表面粗糙度为0.028μm,表面粗糙度不均匀度为11.4%,研抛质量和效率显著提高。该方法能够独立、主动、实时地控制研抛过程中的研抛力和研抛压力,实现非球面超精密、高效、低成本数控研抛。

基于机器视觉实时决策的智能投饵系统研究

随着海洋养殖业的不断发展,传统投饵方式与设备已不能满足日益增长的需求.鱼群摄食具有一定的规律,实时判别鱼群摄食状态并用于控制投饵具有重要意义.采用机器视觉技术与嵌入式系统构建了实时图像采集和处理系统,通过实时图像处理技术提取了鱼群位置、数量特征值,得到了鱼群的摄食规律;建立了投饵机下料和抛料等执行机构运动学与动力学模型;结合实时图像处理结果得到的鱼群摄食规律和投饵机的执行机构模型构建了智能投饵系统,并对投饵效果进行了实验验证.实验结果表明,所开发的基于机器视觉实时决策的智能投饵系统能按照鱼群生长需求进行投饵,可提高饵料利用率,降低残余饵料对水体的污染,节约养殖成本,提升鱼类品质.

水平轴潮流能捕获桨叶水动力研究

基于叶素动量理论和伯努利原理建立桨叶动力学模型,从能量捕获效率最大化原则出发,采用非线性优化方法求解得到桨叶外形参数,并制作出桨叶进行实验测试。结果表明,优化后的桨叶在设计流速附近运行时能获得更大的功率,并更接近理论预测值,可验证该动力学模型的正确性和有效性。

基于PROFIBUS注塑车间分布式监控系统的研究

随着塑料产品产量的增加,许多企业都建有一定规模的注塑车间.对车间内的注塑机进行有效的计算机监控管理,能及时掌握注塑机的运行状况,提高生产效率,提升企业信息化程度.采用一种基于PROFIBUS现场的总线技术,给出了注塑车间分布式监控系统的硬件组成原理、监控系统的功能及系统组态的实现,该系统可同时对多台注塑机进行现场及远程监控.

非球面件数控研抛力、研抛工具位置和姿态解耦技术

为解决非球面自动研抛系统中普遍存在的研抛力-研抛工具的位置-研抛工具的姿态(以下简称力-位-姿)相互耦合问题,提出一种基于磁流变力矩伺服装置(MRT)的非球面数控研抛力-位-姿解耦技术。基于Hertz接触理论和摩擦学原理,分析研抛过程中的力-位-姿耦合机理,建立了耦合模型。阐述基于MRT的数控研抛力-位-姿解耦原理,开发相应的实验研究系统,建立系统研抛力模型。规划了研抛工具的路径。试验得到0.025μm粗糙度的镜面表面。试验表明该技术能独立、主动、实时地控制研抛过程中的研抛力、研抛工具的位置和姿态。

多学分跨暑期工作型生产实习模式的改革与实施

在分析传统的机械类专业生产实习组织模式存在的弊端的基础上,结合宁波市制造类企业对毕业生的需求情况,提出了一种跨暑期工作型的生产实习模式。该模式通过校企合作的方式,针对学生就业竞争能力、工程实践能力和创新素质的培养,安排学生在暑假期间以及后续时间进入合作企业,历时两到四个月时间在实际生产环境下真刀真枪地实习。文章还从学生、企业和学校三方面论述了该实习模式的优越性,并展望了该模式在机械工程类专业实践教学体系里的推广价值。

磁流变差动阻尼器的设计与有限元分析

针对旋转式磁流变液阻尼的磁滞性问题以及由于磁滞性而造成的旋转式磁流变液阻尼器输出力矩不稳定的问题,设计了一种差动式阻尼器,不仅可以使输出的力矩可控性更好,而且有效地克服了磁滞现象的影响。在通过理论计算得到磁流变液差动阻尼器输出力矩模型的基础上,利用ANSYS有限元分析软件对磁流变液差动阻尼器进行了磁场分析,得到了磁流变液的磁感强度与磁流变液差动阻尼器线圈中的控制电流之间的关系,结合数值分析软件得到了磁流变液差动阻尼器的输出力矩与线圈中的控制电流之间的关系。研究结果表明,通过控制磁流变液差动阻尼器的控制电流可以实时调整差动阻尼器的输出力矩大小及方向,对磁流变液阻尼器作为精确控制的力矩控制元件奠定了理论基础。

大型浮绳式围拦网养殖设施的网衣结构受力分析

大型浮绳式围拦网养殖设施作为一种海上新型养殖装备,其抗风浪能力是首要解决的问题,因而围拦网设施网衣结构的受力分析就尤为重要。依据正弦波理论和莫里森方法理论分析了围拦网设施局部网衣结构在垂直方向上的受力情况,利用网面等效法和集中质量法对局部网衣结构进行了仿真模拟,并将数值模拟结果与理论分析结果进行了对比,结果显示两者基本一致,平均误差在19%以内,其中,局部网衣结构所受的垂直波浪力随着波浪波高的增大而增大,浮子所受的浮力和垂直波浪力始终是围拦网设施垂直方向受力的主要因素。依据计算的结果,构建了大型围拦网养殖设施,顺利完成了海上抗风浪测试,结果表明围拦网设施整体结构设计的合理性,对网衣结构垂直方向上的受力分析在围拦网设施贴底系统和系泊系统的设计中具有一定的参考价值。

注塑机群的远程监控系统

采用PROFIBUS现场总线技术、组态监控技术和互连网络技术,研究并实施了注塑机群的远程监控。监控系统采用生产现场底层设备监控级、采用现场总线的生产车间注塑机群集中监控级和基于Internet的远程监控级三级递阶结构,对生产车间注塑机群的生产运行状况进行实时、集中及远程监控,并对监控数据进行实时采集、处理和归档,为企业生产和设备的科学管理、调度、使用和维护提供了先进的手段。

回转式MRF阻尼器性能测试实验系统

针对回转式磁流变液(MRF)阻尼器研究的需要,以通用工控机为硬件平台,以LabVIEW为开发工具,研究开发了阻尼器性能测试实验系统。该系统综合应用计算机、虚拟仪器、传感检测、变频调速、自动控制等技术,实现了回转式MRF阻尼器测试实验过程的自动控制,包含电机转速自动调节,励磁电流自动扫描,阻尼器转速、转矩、温度信号的自动采集、显示、存储、分析等功能,具有人机界面友好、系统维护与功能扩充容易等特点。实际应用结果表明,该测试实验系统可以显著缩短测试实验时间,提高了测试实验精度和效率,为回转式MRF阻尼器的研究提供了有效的手段。

基于碳纤维复合材料的机器人臂杆优化设计

为了提高机器人的负载自重比,采用碳纤维复合材料替换铝合金材料,对机器人臂杆进行优化设计。通过准各向同性铺层方式测试碳纤维复合材料机器人臂杆的性能,并与铝合金材料机器人臂杆进行对比,确定碳纤维复合材料机器人臂杆的铺层厚度。使用邻域培植遗传算法对铺层角度进行优化,根据铺层设计的经验性原则筛选得到最优解。通过对比确认,优化设计后机器人臂杆的质量减小39.6%,轻量化效果明显。

碳纤维复合材料机器人手臂壳体的成形质量

为提高碳纤维复合材料机器人手臂壳体的综合性能,基于ABAQUS建立了复合材料机械臂壳体的有限元分析模型。应用试验设计方法,以机械臂加栽后的最大形变位移、最大失效因子和质量为正交试验指标,研究了机械臂壳体成形质量的影响因素(总铺层厚度、铺层厚度比、铺层角度比)以及交互作用对机械臂壳体正交试验指标综合影响规律,对成形工艺参数进行优化,得出最优工艺参数为:总铺层厚度为3.5 mm,铺层厚度比为20:6,铺层角度比为2:2:12:2。制备了碳纤维复合材料机械臂壳体,进行了工况实验,实验结果与仿真结果基本一致,验证了有限元分析的可靠性。此项研究可为复合材料在工业机器人上的应用提供理论指导和依据。