公差仿真教学系统的设计与实现

针对当前公差教学中存在的问题,设计实现了一个面向公差教学的三维仿真系统,通过将公差的参数化演示功能、评价应用功能、实验实训功能有机地整合在一起,实现了在演示维度上、教学深度上和实验广度上的开拓与延伸,解决了当前公差教学中存在的多媒体演示功能不足、教具笨重且功能单一、实验实训难以开展等问题,弥补了当前公差教学中的不足,丰富了公差相关教学内容,探索了新的教学方式和方法,为相关课程提供了一个适合辅助教学的工具。

光学双基站空间定位测量系统在核电厂波动管安装中的应用研究

在核电厂运行过程中,作为稳压器与主管道热段连接的通道,稳压器可通过波动管调节主回路系统冷却剂的工作压力,避免因压力过高或过低而引发事故。波动管安装施工涉及管线长,焊口多,安装精度要求高,需要进行精确的组对和安装过程控制。本文主要描述了采用自主研发的高精密光学双基站空间定位测量系统实现波动管安装的工艺方法,从测量控制网布设、波动管本体尺寸测量、接管管嘴测量、模拟组对等方面开展应用研究,通过模拟组对可提前确定管道坡口的预制加工尺寸,相较于实际拼接后再进行手工量取的传统方式,能够大幅缩短现场施工工期,同时对波动管本体尺寸进行了重复性测量,其3次测量结果互差最大为0.11 mm,满足核电厂三维测量两次互差小于0.3 mm的精度要求,验证了该系统能够较好地满足现场使用需求。

基于轴线局部搜索的曲轴轴径视觉测量方法

采用传统的机器视觉测量方法对曲轴的几何特征进行测量时,存在测量精度偏低的问题,为此,提出了一种基于轴线局部搜索的曲轴轴径视觉测量方法(测量系统)。首先,依据待测零件所需的要求,进行了硬件选型和机器视觉测量平台的搭建,校正了镜头畸变,提高了其精度;对所获取的图像进行了预处理,包括形态学滤波处理、二值化处理等操作;其次,通过定位算法像素级坐标,获取了曲轴旋转轴线位置,使其与相机移动轴线相重合;运用亚像素细分算法提取了亚像素边缘坐标,计算了其像素当量,完成了像素与实际尺寸之间的转换,实现了对轴径进行高精度测量的目的;最后,进行了测量实验的对比,对基于轴线局部搜索的轴径测量方法的准确性和实用性进行了验证。研究结果表明:轴线局部搜索法测量轴径平均误差为0.003 mm,且测量的稳定性较好,证明了该算法及其测量系统的准确性和实用性,可以适用于对曲轴轴径进行有效检测。

基于数字孪生的雷达天线测量调控系统设计

文章针对基于数字孪生的雷达天线阵面测量调控需求,开发出集测量、分析、调控于一体的数字孪生系统,完成通用系统框架设计开发、系统交互逻辑设计开发、集成模块接口设计开发、数字孪生模型数据库构建、系统集成联调测试等工作,实现天线阵面变形的监控、仿真、可视化与数据存储,对于提升天线装配测量调控能力,缩短装配测量调控周期,提高天线阵面精度装配质量和电性能指标具有重要意义。

基于Unity3D的机械零件测绘虚拟仿真实验

在“新工科”建设与疫情防控常态化管理的双重背景下,由于实验教学拓展性低,实验设备维护成本高等原因,工科实验中精密测量教学难以达到较好效果,为此提出一种使用虚拟仿真实现操作大型精密设备进行测绘实验的方法。该方法基于Unity 3D、SolidWorks和3Ds Max搭建可视化交互场景,以万能工具显微镜为原型,使用C++、C#脚本语言进行虚拟仿真实验系统的搭建,再进行测试并生成WebGL文件进行B/S架构部署。本虚拟仿真实验操作方便快捷,兼容性强,不仅满足了针对此实验的线上教学需求,而且也对未来虚拟仿真实验设计探索具有重要参考价值。

基于碲锌镉探测器的高精度毫米级厚度测量技术研究

目前厚度测量精度不高或者测量方式复杂,为设计一套操作简单、高效、无损、适用范围广的高精度厚度测量装置,本研究利用^(241)Am放射源和碲锌镉(CZT)探测器,开发一套高精度厚度测量系统,同时提出采用测量条件补偿法实现样品无损、高精度在线测量。利用Geant4程序对厚度测量系统进行模拟设计,确定准直孔尺寸、源与探测器相对位置和屏蔽层厚度等关键参数。利用搭建的厚度测量系统测量纸张、圆台型样品、陶瓷和高速钢等样品。结果表明,该系统对厚度精度在百微米量级时,可以实现高效、实时在线厚度测量;当对测量精度要求提高时,通过延长测量时间、采用测量条件补偿法等,可实现高精度测量。对于1 mm厚的物质,测量精度可达1μm;该系统长时间工作稳定,24 h内相对标准偏差约为0.057%。

高精度多通道飞行器结构载荷测量系统设计方法

飞行器是在大气层内或大气层外空间飞行的器械,包括航空器、航天器、火箭和导弹。飞行器在机动过程中,飞行器结构的截面载荷是结构设计的重要依据,截面载荷测量结果的准确度直接关系到结构设计的可靠性。针对导弹在飞行过程中结构内部应力难以测量的问题,提出了利用载荷测试仪实测应变载荷与LS-DYNA软件结合仿真分析的方法,该方法通过对单个桁条组件的应力性能进行有限元仿真验证,确认每个桁条组件的测点布局,设计载荷测试仪进行高精度载荷测量,测试仪由8通道应变测量模块与6通道温度测量模块组成,系统由单片机与FPGA共同控制,通过应变信号调理电路与温度信号调理电路提升信号的线性度,采用Flash实现大量数据的存储,通过RS422转USB将数据上传至上位机。通过上述工作验证了载荷测试仪高精度采集方案,结果表明载荷测试仪采集到的应变数据与温度数据呈高线性度,对导弹的弹体结构设计有一定的参考价值。

卫星大部件二维转台装配工艺方法

为了满足某卫星大部件二维转台在地面重力状态装配后,保证其在轨解锁前精度一致性,提出了二维转台装配工艺优化方法。首先通过模拟载荷配重试验,探索转台星上接口重力下变化规律,保证结构板组合加工偏差,优化卫星层板组合加工工艺方法;其次分析二维转台机构变形,采用卸载装星工装,并对二维转台卸载装配前后关键变形进行精测对比。二维转台通过模拟试验和卸载装配后,保证了地面重力压紧状态和卸载状态下装配精度均在设计指标内,满足卫星二维转台装配要求。通过模拟试验确定结构加工公差余量,在进行卸载装配时,对卸载前后精度精测对比,是卫星大部件载荷装配工艺的正确方法。

自由曲面光学元件的设计、加工及面形测量的集成制造技术

针对自由曲面光学组件的超精密制造这门崭新技术,开发出从自由曲面光学设计、CAD连续数据转化、自由曲面模型重构、多轴加工仿真与切削优化、加工误差补偿到自由曲面面形测量的集成制造信息平台。所开发的集成技术,能有效减少在同类多轴机床编写复杂数控程序的时间,优化加工条件与切削策略,针对不同类型的自由曲面光学零件的主工艺,进行数字化仿真,避免昂贵的反复试切试验,以及提高产品的面形精度。并通过一系列的试验来验证该集成平台的稳定性和有效性。

脉冲激光测距时间间隔测量技术

在脉冲激光测距系统中,为提高时间间隔测量的精度,采用插值法进行时间间隔测量。在分析传统的数字计数法测量原理与误差的基础上,重点研究了插值法。其测量对象针对传统数字计数法中待测脉冲上升沿与下一个量化时钟脉冲上升沿之间的时间间隔。测量采用电容充放电技术,把时间间隔加入到一个时间扩展模块(通常为一只高精度的电容),实现时间上的放大,再对放大后的时间进行测量,可提高时间测量的精度。利用该方法得到的时间间隔测量精度可达到100 ps,对应于1.5 cm的测距精度。

X射线荧光光谱法在大气颗粒物无机元素分析中的应用

探讨了X射线荧光光谱法(XRF)在大气颗粒物无机元素测试中的应用。研究结果表明,测试时滤膜的有效直径对测试结果无明显影响,选择的测量直径对测试结果有一定影响,测量直径越大,能检测的元素种类越多。分别对某国产空白滤膜和某进口空白滤膜进行多次重复测样,结果国产空白滤膜的空白值总体比进口滤膜的空白值高,两种空白滤膜中Pd和Fe元素的空白值均较高;对颗粒物样品滤膜进行重复测试的相对标准偏差(RSD)在3%~17%。

衍射法细丝直径的精密测量

分析了激光衍射法测量细丝直径技术中影响精度的几个主要因素，研究了一种微弱衍射条纹的精密处理及识别技术，有效地提高了测量精度。实测结果表明，文中讨论的技术能在１０～５０μｍ的范围内实现正负０．１μｍ的重复精度，分辨力优于０．０１μｍ。

基于红外侦察告警系统的三站被动测距方法分析

介绍了红外侦察告警系统被动测距原理,针对双站被动测距方法的局限性,研究了三站被动测距方法。结合实际应用需要,分析了影响该测距算法测距精度的因素,并给出误差计算公式。给定条件下计算机仿真结果表明,三站被动测距具有很好的实用性,可实现对目标0°～360°全方位高精度测距。

激光半焦斑边缘检出技术研究

本文介绍了一种新的边缘定位方法激光半焦斑边缘检出法。这种方法综合运用了多种技术，如自适应跟踪补偿技术、激光调制和调制幅值补偿技术、微分定点采样技术以及步进电机步距细分技术等，从而达到了较高的边缘检出精度。文章还给出了激光半焦斑边缘检出的理论模型和计算机仿真结果，并介绍了一个采用激光半焦斑边缘检出技术的测径系统。

直流整流站动态无功特性解析及优化措施

受过渡期送端交流网架结构薄弱支撑能力不足、配套电源建设滞后导致局部功率大量汇集,以及强直弱交型混联电网稳定瓶颈约束等因素影响,大扰动后直流整流站动态无功特性将会显著影响交流电压和直流功率恢复,进而影响混联电网受扰稳定特性。因此,提高直流机电暂态仿真精准性,提升交直流混联电网特性认知能力,以及优化直流控制参数缓解扰动冲击,是具有重要现实意义的课题。解析了整流器和整流站的动态无功非线性轨迹特征,并分析了低压限流启动值、定功率环节测量时间常数以及整流器控制方式对动态无功轨迹的影响。华北与华中特高压交直流混联电网仿真结果表明,正确设置直流仿真参数对精准评价混联电网动态行为特性具有重要意义;验证了直流控制器参数优化缓解故障对跨区互联电网冲击的作用。

小径材小六棱柱体精准成型机的三维实体设计与仿真分析

小六棱柱体精准成型机用于将锯切加工的六棱柱体毛坯加工成尺寸精确、表面质量好的小六棱柱体,是生产大断面六棱柱体集成材最关键的设备之一。应用SolidWorks软件,进行小六棱柱体精准成型机的三维建模设计与运动仿真分析,为物理样机的制造提供依据。

全站仪在立木材积测定中的应用研究

利用全站仪无反射镜测距与特殊程序测量(遥测悬高、对边测量),能在树干可见部位任意高度准确测出高度与直径,并对其观测精度进行了分析,为立木材积和林分生长量以及生长规律的研究提供可靠依据。该法具有操作简单、速度快、精度高的特点,便于测树学的研究和应用技术的推广。

自适应圆锥体端面直径测量装置

圆锥体由于结构的特殊性导致其端面直径不易测量,设计的自适应圆锥体端面直径测量装置,可在机直接测量,不需计算,数显直读,且结构简单,测量范围大,有效地解决了生产现场检测锥体端面直径的问题,也可用于间接测量锥体的锥度。

大型物体视觉测量模拟和精度分析

视觉测量的精度受多种因素的影响,包括图像离散化误差、成像畸变模型选择、图像特征定位误差、相机与被测物体相对姿态和图像分辨率等.尽管已有不少关于视觉测量的报道,但对上述因素影响的系统性模拟评测的报道不多.文中以大型被测物体为模拟对象,针对影响视觉测量精度的上述因素进行了系统和定量分析.实验结果表明:合理的畸变模型选择是视觉测量需要首先考虑的问题;在图像分辨率较高时,图像离散误差的影响可以忽略不计,而由高分辨率导致的图像特征定位误差会对畸变参数的估计产生比较大的影响,进而影响物体的测量精度;对边长为30 m的大型平面物体的视觉测量而言,当图像分辨率为2500×2500以及特征定位误差不大于一个像素时,还很难达到10 mm级的测量精度.该实验结果对从事视觉测量的研究和应用人员有一定的参考作用.

超精密车床主轴回转精度动态测试仿真

该文提出了用两点误差分离法动态测试超精密车床主轴回转误差运动和基准轴圆度误差的方法 ,建立了数学模型并进行了仿真。仿真表明回转误差运动中的偶次分量不会影响测试精度 ,而奇次分量会影响 ,但测试原理误差主要来自三次分量 ,而三次分量的影响很小 ,所以该测试方法切实可行。