基于FLOOD Fill算法的迷宫路径求解方法研究

目前国际电脑鼠走迷宫竞赛中常采用的FLOOD Fill迷宫搜索算法存在硬件系统资源消耗较多和无法实现最短路径求解及判定等问题。根据FLOOD Fill算法和FLOOD Fill迷宫搜索算法的工作原理,提出修正的FLOOD Fill迷宫搜索算法及相应的最短路径求解算法。通过判断更新必要迷宫格编码值提高迷宫搜索算法的执行效率,建立"有墙迷宫"和"无墙迷宫"完成迷宫搜索后最短路径的最优性判定和迷宫搜索次数的决策。MATLAB平台的仿真分析和IEEE标准迷宫的实际测试结果表明,相对于FLOOD Fill迷宫搜索算法,该方法不仅减少了97%的冗余编码值更新,而且能够准确地求解出搜索后的迷宫最短路径。

Ni60/WC涂层表面圆凹坑皮秒激光加工关键参数研究

目的优化激光路径填充方式以减少皮秒加工圆凹坑底部的堆积现象,并探究基于该激光路径填充方式的皮秒激光关键参数对Ni60/WC涂层表面圆形凹坑形貌参数的影响规律。方法采用搭建的紫外皮秒激光微加工平台在Ni60/WC涂层表面加工预先规划的直径为230μm的圆凹坑,通过白光干涉仪测试加工所得圆凹坑的整体三维形貌对圆凹坑底部形貌进行表征。采用同心圆网格复合激光路径填充方式对圆凹坑底部堆积现象进行优化,并通过单因素法分析该路径下皮秒激光关键参数,即加工功率、扫描次数、扫描速度对圆形凹坑深度、直径和圆度系数的影响规律。结果通过优化的同心圆网格复合激光路径填充方式加工所得圆凹坑材料去除体积为7.59×106μm3,轮廓算术平均高度为21.37μm,对比原始的网格激光路径填充方式,加工的圆凹坑底部无明显堆积;基于此激光路径填充方式,在测试工艺参数范围内,圆凹坑深度、直径和圆度系数随激光功率的增大呈二次函数增大;随着扫描速度的增大,圆凹坑深度、直径呈线性减小,圆度系数呈线性增大;圆凹坑深度、直径和圆度系数随扫描次数的增加均呈线性增大。结论同心圆网格复合激光路径填充方式可以有效改善Ni60/WC涂层表面皮秒加工圆凹坑底部堆积现象,针对直径(230±5)μm、深度(30±5)μm的圆凹坑,优选出的皮秒激光加工参数范围为:激光功率6~7 W,扫描速度6000~8000 mm/s,扫描次数1~2次。

基于Q-learning的轻量化填充结构3D打印路径规划

针对轻量化填充结构模型,提出了一种基于Q-learning算法的3D打印路径规划方法,来改善该结构路径规划中转弯与启停次数较多的问题。首先对填充和分层处理后的模型切片进行预处理,然后以减少打印头转弯和启停动作为目标,构建相对应的马尔可夫决策过程数学模型,多次迭代动作价值函数至其收敛,求解出一组取得最大回报值的动作策略,按照所设定的数学模型将该策略转义输出为打印路径,最后通过对比实验进行验证。实验结果表明:该方法能有效减少打印头的转弯和启停次数,增加打印路径的连续性,节省打印时间,同时可以在一定程度上提升打印质量。

掘进应力路径下充填和非充填裂隙岩石的破裂特征研究

充填裂隙岩体在超前注浆巷道开挖后起主要承载作用。本文通过对开挖过程的数值模拟获得掘进应力路径,分别在常规压缩及掘进应力路径下对含充填裂隙岩石进行加载;同时采用数字图像相关法及声发射设备对岩石破裂过程进行监测。结果表明掘进应力路径对含充填裂隙岩石有三种影响:1)压密;2)裂隙附近的强度异化;3)裂隙尖端形成预裂。压密导致树脂充填试件起裂角减小。裂隙附近强度的异化导致在未充填试件裂隙靠近长边的区域拉伸和压缩变形交替出现,水泥充填试件由突然变形转为渐进变形,树脂充填试件则相反。预裂减弱了未充填试件的强度,改变了水泥充填试件剪切裂纹的传播方向。

基于表面网格与流长搜索的浇口位置优化设计

注射成型的浇口位置对获得高质量的注塑零件至关重要。为了提高浇口位置搜索的效率,提出了一种基于流动路径长度搜索的计算方法。该方法利用表面网格数据结合Dijkstra算法计算熔体在型腔内的流动路径,通过缩短浇口到最远边界点的流动路径的长度,减小目标函数,从而达到了模具型腔内充填平衡的目的。分别使用压力梯度搜索法和流长搜索法对2个研究算例进行分析。结果表明,与压力梯度搜索法和穷举法相比,使用流长搜索法对流动路径长度的极差进行优化的运算速度提升了77.3%以上。使用提出的方法充分利用了注塑模具的表面网格数据,有效地提高了浇口位置的搜索效率。

基于RRT^(*)的弹药装填双机器人路径规划

针对当前双机器人路径规划复杂的问题,提出了基于RRT^(*)(rapidly-exploring random trees,RRT^(*))算法的弹药装填双机器人路径规划方法。首先,建立双机器人运动学模型并对其工作空间进行分析,确定了双机器人运动过程中发生干涉的可能性;其次,采用RRT^(*)算法,以主机器人末端执行器的路径为障碍物,对从机器人末端路径进行规划,得到从机器人初始路径后,利用碰撞检测算法对路径节点处机器人实际构型进行碰撞检测,反复迭代直至规划出无碰撞机器人路径。最后进行仿真实验,相对于传统RRT^(*)算法,规划出的路径长度缩短,双机器人可以进行无碰撞运动。结果表明本文所提出的双机器人路径规划算法的有效性。

某高寒高海拔铜矿采矿方法优化与应用

某高寒高海拔铜矿属分群展布、大致平行产出的急倾斜薄至中厚矿体,自投产以来采用分段空场嗣后充填法以及浅孔留矿嗣后充填法进行开采,所设计方案上下盘围岩暴露面积大、对矿体形态变化适应性差、合采矿脉间的夹石无法剔除、采场布置和回采顺序的灵活性差、胶结充填成本高,难以满足矿山生产能力的要求。通过综合研究矿山开采技术条件及生产现状,确定采用机械化盘区上向进路充填法开采,并使用大型无轨设备进行采掘作业。经对比,优化后的开采方案生产能力、回采率、机械化程度均得到了提高,采场安全性得到加强,采矿工艺对矿体的适应性增强,贫化率大幅度降低,并极大地减少了胶结充填的比例。主要经济技术指标为盘区生产能力提高6.16%,综合回采率提高13.78%,综合贫化率降低72.91%。

建筑电气电缆桥架数字化设计探索

电缆桥架数字化设计旨在减少建筑电气设计过程中的人工计算工作量,采用三维数字化设计可提升设计效率,提高图纸质量。通过对电缆桥架及线缆数据的收集,自主研发基于EasyBIM-E技术的桥架自动计算及布置软件模块,为平台型EasyBIM-E数字化设计软件提供中间环节支持。

压实全风化红层泥岩填料力学特性及其影响因素

将全风化红层泥岩压实后用作高速铁路路基填料可以有效缓解西南地区优质填料缺乏的现状,但前期变形路径对压实全风化红层泥岩填料力学特性的影响规律尚不明确。为此,采用一维膨胀试验、直剪试验及压汞试验,研究前期变形路径对压实全风化红层泥岩填料力学特性的影响规律,并揭示其影响机理。结果表明:压实全风化红层泥岩填料在浸水后的膨胀变形可分为初次膨胀、二次膨胀及变形稳定3个阶段,初始干密度越大、初始含水率越低、竖向荷载越小,膨胀率和二次变形系数越大;初始状态相同时,膨胀-固结路径下压实全风化红层泥岩填料的膨胀率和膨胀力大于固结-膨胀路径下的;前期变形路径对抗剪强度的影响较小,但固结-膨胀路径下填料应力-位移曲线由软化向硬化的过渡较膨胀-固结路径表现出明显的滞后性;固结-膨胀路径下压实全风化红层泥岩填料特征孔径比膨胀-固结路径下的分布密度更低、数量更少。

六边形环带排布的共光路复眼光学系统设计

为解决仿生复眼系统目前普遍存在的空间利用率较低、子眼孔径较小问题,本文提出一种六边形环带排布的大孔径复眼系统设计方法,通过引入填充因子理论,以传统曲面圆周式排布为对照组,论证了六边形环带排布模型可有效提高大孔径复眼系统的空间利用率。针对单波段复眼系统获取目标信息量有限的问题,设计采用红外双波段共光路的成像结构形式,辅以红外双色探测器接收,增强了复眼系统获取目标信息的多维度能力,同时建立了六边形环带排布方式的子孔径定位数学模型。仿生复眼系统共由91个子孔径组成,子孔径入瞳为16 mm,焦距为48 mm,视场角为9°,子孔径合成总视场为96°×85°,中继转像系统焦距为6.14 mm,子眼系统和中继转像系统在-40℃~+60℃温度变化范围内无热差影响,探测器冷反射效应可忽略。对复眼系统进行组合,仿真结果表明:各个光学子通道均方根(RMS)半径均小于艾里斑,光学畸变值均小于0.1%,边缘子通道红外中波/长波波段调制传递函数(MTF)在17 lp/mm处均达到0.5以上。该系统结构紧凑、探测能力强,可用于复杂环境中多目标的探测与识别。

弯扭作用下椭圆钢管混凝土构件有限元分析

为了研究椭圆钢管混凝土构件(Elliptical Tubes Filled Concrete,即ETFC)在弯扭作用下的力学性能,利用有限元软件ABAQUS建立弯扭作用下ETFC有限元分析模型,研究不同加载路径对于荷载-位移曲线的影响。采用典型加载方式Ⅲ,研究各种参数包括:钢管强度、混凝土强度、钢管厚度等对构件弯扭力学性能的影响。研究结果表明:不同加载路径对于椭圆钢管混凝土构件在弯扭作用下的力学性能的影响程度较小,其荷载-位移曲线分为三个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段。随着钢管强度、混凝土强度、钢管厚度的增加,椭圆钢管混凝土构件的承载力不断提高。

基于视野域的快速动态路径规划

针对目前蚁群算法在路径规划策略中存在的易陷入凹陷、迭代时间长、转角多、避碰时等待时间长等缺点,提出了一种基于视野域的动态快速路径规划的蚁群算法。首先,采用栅格填充法对建立的栅格图中复杂形状障碍物存在的过多凹陷进行填充;其次,采用改进的负反馈的蚁群算法来减少蚁群在无法找到有效终点方向的后续搜索;再次,模拟给蚂蚁加上视觉以便在特定区域搜索而减少过多的转折点,从而更快速地找出最优路径。同时,在行走过程中若存在障碍物动态变化,则结合动态窗口算法重新规划局部的最优路径。实验表明采用该规划算法可使路径长度减少11%,转角和行走时间减少45.4%和32.3%。所以该智能算法能够为机器在动态环境的自主规划与导航中提供一种可行的解决方法。

考虑潜在起点的RP路径排序问题研究

充分考虑路径排序问题的一般性,建立了快速成形中扫描填充加工路径排序优化问题的两种完整数学计算模型,提出并证明了路径的遍历策略及简化定理。引入路径潜在起点的概念,设计了基于所有路径潜在起点(而非仅仅原始起点)的全局贪婪搜索求解算法。该算法不仅适用于所有路径排序问题,而且因为扩大了搜索范围,避免了一般贪婪算法对路径内节点初始排列次序的依赖性,求出了路径排序问题的全局更优解。

数字化砂箱型砂填充路径规划及工艺试验研究

为实现自硬树脂砂砂型数字化柔性近净成形过程中型砂填充砂箱路径的合理规划和提高砂型造型质量,研究了填砂路径间距,获得了填砂路径间距的有效范围和常见的填砂路径。通过仿真和试验分析了填砂器运动速度与砂型充型效果之间的关系,为提高砂型造型效率和优化砂型造型质量提供了理论依据。

复合式路径填充算法的熔融沉积制造

熔融沉积制造(FDM)是一种用填充方式来得到每层截面的快速成形工艺。因为填充路径的好坏直接影响着制件的质量和加工效率,所以选择一种合适的路径填充算法就显得非常重要。在众多路径生成算法中,复合式扫描法由于在制件精度和加工效率上的诸多优势,成为近期的研究热点。针对凹多边形凸分解得到的子区,应用一种偏置与直线复合式算法,对多边形轮廓进行填充。复合式路径填充算法作为FDM快速成形路径生成软件的核心算法之一,已成功应用在实际加工中。

快速成形中层片填充路径的优化处理

快速成形机直接处理的是二维层片数据,其中层片填充数据是工艺要求的填充信息。填充数据按照扫描线的顺序,通过计算扫描线与多边形的交点来确定。对于扫描线与顶点相交的异常情况,采用合并相同点和剔除相同点2种方法处理。通过以上数学分析,采用十字形扫描方式,并用Z字扫描对填充路径进行优化。基于Windows操作系统,应用VC++6.0和ObjectARX开发了AutoCAD环境下该算法的运行程序,可以快速求出CAD模型的任一层轮廓的填充路径。

大构件相贯线焊接机器人多层多道焊轨迹规划

为了提高大型相贯线焊接构件在使用机器人做埋弧多层多道焊接时的示教和焊接效率,提出了一种焊道轨迹规划方法.设计了一种焊缝填充策略,即各焊层的焊接高度一致,每层中的焊道数与所在层数相同,所有焊道的横截面积相等;推导出多层多道焊的焊道轨迹规划公式,对第二层的第一道焊缝进行示教一次,其余焊道的轨迹即可通过公式求出;按照焊缝搭接的原则,对每个焊道的起弧点的位置进行规划,并详细设计了搭接轨迹的方案.仿真结果显示,该方法能够满足多层多道焊缝填充规划的要求,为机器人焊接时的离线编程提供了理论基础.

并行栅格扫描填充路径及其规划算法

深入分析快速成形制件翘曲变形的原因后,提出一种全新的扫描填充路径——并行栅格路径及其规划算法.按照这种路径能够近似、并行地完成整个待成形二维平面区域的扫描填充过程,在减小XY向温度梯度的同时,均匀化不同位置材料成形后的冷却收缩约束力,使得不同位置材料的冷却收缩趋于同步和均匀,减小了制件的整体翘曲变形量.实验表明,该算法能够在与其他类型路径的规划算法大致相当的时间和空间复杂度下,获得扫描填充性能更加优越的路径.

干旱条件下绵阳26小麦籽粒灌浆特性分析

[目的]探讨大田干旱情况下绵阳26及其姊妹系小麦籽粒灌浆过程及其影响因素。[方法]在大田持续干旱条件下,以绵阳26及其姊妹系共10个小麦品种(系)为试验材料,用Logistic方程对籽粒灌浆过程拟合,并推导出一系列次级参数,用相关、逐步回归与通径分析方法对不同灌浆参数与粒重关系进行分析。[结果]在干旱条件下,绵阳26及其姊妹系小麦的平均灌浆时间相对缩短;籽粒灌浆速率对小麦粒重形成作用明显,而灌浆持续时间与粒重形成无明显的相关关系;逐步回归分析和通径分析表明,灌浆持续期对千粒重可通过间接作用产生影响。[结论]在大田持续干旱条件下,绵阳26及其姊妹系小麦可通过不同的策略达到较高的千粒重。

道面结构刚度和地基不均匀性对飞机荷载下道基附加应力的影响

以B737-800客机为例,通过半解析?有限元方法计算分析刚性和柔性2种道面结构形式下,由飞机移动引起的道基土体动力响应。研究结果表明:2种道面结构下附加应力在道基浅层的横向分布均呈“马鞍形”,随着道基深度增加,附加应力分布趋于平缓,近似呈“抛物线形”;柔性道面结构道基中的动力响应普遍大于刚性道面结构的动力响应,在柔性道面结构下,鞍脊和鞍桥应力差异更大,竖向应力的影响深度达6.2 m,是刚性道面结构下的1.29倍,但其纵、横向影响宽度不及刚性道面结构;当跑道的道基为挖填交替的不均匀道基时,在挖填交界面处均发生应力突变,2种道面结构下的应力突变幅值差异不大,但与均匀道基相比,交界面处应力响应时间变短;挖填交替道基中竖向正应力对飞机移动速度的变化更敏感,尤其当飞机移动速度接近填方土体剪切波速时,竖向正应力出现较大增长,填方土体中主应力轴显著旋转。