圆结构光系统深孔圆度测量方法研究

圆结构光系统测量深孔(通孔)圆度时存在激光器、相机和深孔难以保持平行或同轴的问题,导致无法测量准确的圆截面,从而产生系统误差。搭建了基于圆结构光的测量系统,分析了系统误差的产生机理并提出了一种基于圆结构光系统测量圆度的方法,可对系统误差进行一定补偿:首先,获取待测深孔的内表面高分辨率三维点云,拟合点云轴线,通过刚体变换将三维点云变换到深孔轴线与相机光轴平行的位置;然后,选定一个测量截面,搜索该截面上的点和与该截面范围较近的点作为圆度评定点;最后,采用网格搜索算法完成圆度评定。测量实验的结果表明,该方法对于圆度误差的补偿效果良好,其中测量不确定度为4.78μm。

基于深度学习的目标识别与抓取研究

针对机械臂抓取在工业生产中的复杂作业环境、不同零件之间存在干扰的问题,文章提出了一种基于深度学习的目标识别及抓取方法,以此来减少抓取场景中物体位置的不确定性,提高检测和抓取成功率。采用卷积注意力机制模块(convolutional block attention module,CBAM)对YOLO-V5进行改进,加强卷积网络对图像特征的关注和提取能力,提高检测精度。改进之后的网络平均识别率提高了5.26%,证明了改进是有效且成功的。通过AUBO-i5机械臂、电动夹爪、相机以及六轴力传感器等设备搭建了一套机械臂抓取系统,实验结果表明所提出的方法在实际抓取中可以适应不同的抓取场景,减少外界干扰,提高抓取成功率,具有良好的应用前景。

基于改进YOLOv5s的工件识别检测算法

针对机器人在抓取目标工件的过程中由于光线强度变化、图像环境复杂和拍摄设备移动等造成的工件识别精度低的问题,文章提出一种改进YOLOv5s的工件识别检测算法。首先,通过数据增强扩充数据集并进行预处理;其次,使用改进的k-means聚类算法重新生成更有效的预设锚框,缩短收敛路径;然后,在特征融合网络中添加CBAM注意力机制,有效抑制背景信息干扰,提高特征提取速度;此外,将特征融合模块中原有的特征金字塔结构替换成加权双向特征金字塔Bi-FPN结构,实现高效的加权特征融合和双向跨尺度连接,提高网络对不同尺度特征的融合效率;最后,通过采用α-IoU作为边界框回归损失函数,提高模型的定位效果。结果表明,改进后的YOLOv5s算法对工件检测的mAP值提升了6.03%,检测速度提升了13.7 fps,验证了改进算法的有效性。

双机器人不同约束下的协调运动轨迹规划方法的研究

随着工业机器人在各行各业的广泛使用,单个机器人已不能满足大规模工件的搬运、复杂焊接和孔轴组装等要求。在双机器人的研究中,最重要的问题就是如何保证双机器人间的运动满足时间和空间约束,也就是双机器人的多重运动协调。文章用两台机械臂协同搬运和协同写字的实例分别分析了紧约束和松约束下的协同运动,对其运动学协调关系进行分析,通过工件或主体运动轨迹研究机器人约束关系,构建两双机协同体系;在Matlab中进行稳定性验证,并对所提出的理论进行可靠性验证。

基于改进YOLO v3的轴承端面缺陷检测算法

为提高轴承端面缺陷检测的速度以及检测精度,提出一种基于改进YOLO v3的轴承端面缺陷检测算法。首先,对图像数据集进行数据增强处理以防止产生过拟合现象;其次,通过改进K-means聚类算法重新聚类出目标检测的Anchor Boxes,并引入SKNet注意力机制模块对原网络结构以及输出层结构进行改进;最后对改进的YOLO v3算法进行实验验证,并与原YOLO v3算法进行对比分析。结果表明,改进后的YOLO v3算法相比原YOLO v3算法对轴承端面缺陷检测的mAP值提升了7.03%,检测速度提升了34.7帧/s,验证了改进算法的有效性。

面向数字孪生的机械臂抓取系统碰撞检测方法的研究

机械臂运行过程中,机械臂之间及机械臂与外部环境中的人和物易发生碰撞,造成财产损失或人员受伤甚至死亡。针对此,在对比分析目前主流的路径规划算法后,将卷积神经网络与RRT Connect算法进行融合,弥补了原始算法随机性强、算法执行效率慢等缺点;同时将数字孪生引入到碰撞检测过程中,建立起虚实系统之间的数据交互,实现对抓取系统的实时监测。最后,基于CoppeliaSim软件搭建了机械臂孪生仿真平台并开展了仿真实验。结果表明:提出的检测方法具有抓取精度高、稳定性强及可靠性高的优势。

基于机器视觉的轴承识别与定位算法研究

针对运用视觉技术对轴承进行质量检测与尺寸测量时,能够准确地识别定位到目标轴承,提出一种基于机器视觉的轴承识别与定位算法。通过对采集到的轴承图像进行预处理,分割出目标图像并提取图像的外轮廓边缘特征;设置轴承的模板图像,结合图像的Hu不变矩特征对轴承进行识别匹配;通过最小二乘法对图像边缘点进行圆拟合并采用迭代法进行修正,通过计算圆心的位置坐标,实现对轴承的定位。实验结果为:轴承的识别匹配度在0~0.03之间,定位误差在0.5像素以内,满足系统对轴承的识别定位精度要求。

面向数字孪生的工业机械臂手眼标定方法的研究

针对传统机械臂视觉系统标定方法存在标定误差大、精度低以及标定过程复杂的问题,提出一种面向数字孪生的手眼标定方法,通过分析标定原理给出标定方法以及搭建机械臂孪生虚拟平台,实现虚实空间的数据交互。结果表明:提出的手眼标定方法具有抓取精度高、抓取性能良好的优势。

基于改进粒子群算法的六自由度机械臂时间最优轨迹规划

针对六自由度机械臂时间最优轨迹规划问题,提出一种基于改进粒子群算法的4-3-4混合多项式插值轨迹规划算法。算法采用自适应惯性权重,它能根据搜索过程的各个阶段采用相应大小的权重,有利于跳出局部最优陷阱,保持粒子群多样性;以非线性学习因子代替传统粒子群算法中固定的学习因子,有效提高算法的收敛速度和求解精度。通过MATLAB进行仿真验证,结果表明改进粒子群算法收敛速度提高46%,寻优精度提高38%,同时机械臂轨迹规划时间缩短了大约36%,充分地证明了该轨迹规划算法的可靠性和优越性。

“大班授课+小班研讨”为核心的机械基础课程混合教学模式研究

"大班授课+小班研讨"为核心的机械基础课程混合教学模式,主要目的在于改变目前传统的教学模式,让学生在教师的组织和指导下有目的地相对独立地提前进行自主学习,"大班授课"中教师主要讲共性问题和思维方法,"小班研讨"主要解决个性化培养问题,从而促进学生思维水平的发展,提高学生运用知识解决实际问题的能力。

基于机器视觉的工件识别与定位算法

针对表面贴装生产线上,机器人在抓取工件的过程之中能够实时地更新调整工件的位置信息,达到准确抓取工件的目的,该文提出了一种基于机器视觉的工件识别与定位算法。通过对工件图像进行预处理并提取出图像的边缘特征,结合图像的Hu矩特征对工件进行识别判断,然后对工件图像外轮廓进行分割,结合图像最小外接矩形的中心点与分割点对工件图像进行定位计算。实验结果为工件的识别匹配度在0~0.02之间,位置定位误差在0.5像素以内,角度定位误差小于0.3°,满足工件的识别定位精度要求。

空间RSSR机构运动分析的研究

以RSSR机构为例研究了运动分析结果的可视化问题,首先使用解析法对RSSR机构建立运动分析模型,得到运动分析方程,并通过Matlab函数绘制了输出构件的角位移、角速度、角加速度图;其次基于SolidWorks平台三维建模,使用COSMOSMotion进行运动仿真,也得到对应的运动分析结果。通过运动分析的结果对比是完全相同的,但是采用三维参数化软件进行机构运动分析方法过程简单方便,是空间机构运动分析的发展方向。

汽车变速器综合试验台的研制

介绍了汽车变速器试验台系统的总体设计、工作原理、特点及系统实现,它能实现4种型号的汽车变速器的综合性能测试。

机械系统概念设计方案评价方法研究

机械系统概念设计方案评价是概念设计中重要的一步,决定着概念设计的成败。概念设计方案评价既有定性指标存在,又有定量指标存在,是一个典型的半结构型的问题,很难从中选出一个最优方案。因此,本文提出了基于工程模糊集理论的评价模型。首先对概念设计方案评价的指标体系进行了层次分析,以指标体系为依据划分了若干个评价单元。将方案系统的整体评价问题转换为一系列基本单元的评价和基本评价单元的综合问题,其次结合工程模糊集理论、模糊识别理论建立方案评价的模糊多级识别模型,通过模糊识别给出了概念设计方案对各个给定级别的相对隶属度矩阵,以此作为方案排序的依据。实践表明,本文所提出的评价方法,符合概念设计评价的特点,是非常有效的评价方法,具有很好的应用前景。

基于电流变减振器的深孔机床振动模糊控制

针对深孔加工中的切削颤振问题,提出了一种基于电流变减振器的半主动模糊控制方法。设计了一套混合模式的电流变减振器,建立了电流变减振器阻尼力的数学模型。在深孔机床系统的动力学模型基础上,采用模糊控制策略对切削颤振进行半主动控制,设计了模糊控制算法。利用MATLAB/Sinmulink对模糊控制和被动控制进行仿真对比。仿真结果表明,模糊控制与被动控制相比,机床主振体振动的位移幅值明显减小,加速度幅值也略有减小。因此,模糊控制的减振效果要明显优于被动控制。

BTA钻杆系统的涡动偏心及压电控制研究

对BTA钻杆系统偏心运动的控制方法进行了研究,分析了钻杆系统的偏心运动方式和受力情况。基于线性二次型(LQR)最优模态控制,提出了一种压电主动控制方法。利用压电BTA钻杆理论,结合MATLAB软件对涡动控制进行仿真。仿真结果验证了压电主动控制方法的合理性,对BTA钻杆系统的运动稳定性控制的研究具有理论意义。

基于SolidWorks平台的斜齿轮的三维造型

基于SolidWorks平台提出一种斜齿轮三维造型化通用设计方法.该方法利用SolidWorks软件的相关功能,生成斜齿轮的端面和法面轮廓线,并沿螺旋线扫描获得斜齿轮廓面,最终使用VC++6.0和SolidWorks软件API实现对斜齿轮的三维精确建模.此方法具有造型速度快,精度高的优点,为机械产品的快速设计奠定了基础.

装配图中自动绘制明细栏

目的 提高装配图中绘制明细栏的效率 .方法 利用 Auto CAD图块和图块属性的概念以及 Au-to CAD提供的开发工具 .结果 基于 Auto CAD2 0 0 0开发了明细栏自动生成程序 .结论 软件具有较好的实用价值 .

参数化图形管理系统

目的讨论参数化图形管理系统ＰＤＭＳ（ＰａｒａｍｅｔｒｉｃＤｒａｗｉｎｇＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ）的原理和关键技术．方法本系统采用交互式绘制草图方式定义零件原型图，对原型图进行参数化处理，从参数图中可以生成不同尺寸参数值的零件图．结果本系统不仅可以建立参数化标准件库，而且可用于建立复杂结构的参数化非标准件库．结论本系统运行良好。

基于差分算法的平面连杆机构再现函数综合

主要研究平面连杆机构函数综合问题。根据平面连杆机构函数综合的特点和优化的思想,以杆长和初始角作为设计变量,转角误差和约束条件构造代价函数建立机构优化的数学模型。通过研究差分算法,提出了一种基于差分算法的平面连杆机构函数综合优化设计的新方法。该方法与其它的智能优化设计方法相比较,算法简单,收敛速度快,所需领域知识少,比较适合于解决复杂的优化问题。最后设计实例表明了该方法的可行性和有效性。