基于改进PID算法的船舶零件数控加工系统设计

船舶制造是国家工业实力的重要体现,船舶零件加工需要电机精确定位,但传统PID算法存在超调以及稳定时间过长的问题,因而难以满足现代造船业的需要。本文将PID算法和模糊控制进行有效结合,分析改进PID算法的基本原理,并对改进的PID算法进行建模和仿真。在此基础上提出船舶五轴零件数控加工系统的设计目标,并设计硬件的整体结构框架。测试结果表明,五轴数控系统的加工平面度、轮廓度以及加工精度均能够满足设计要求,系统具有较好的可靠性和稳定性。

基于轮廓匹配算法的非标准件在线检测系统研究

随着机器视觉在标准件检测中的应用,基于机器视觉的非标准件检测研究受到越来越多的关注。对符合非标准件在线检测要求的视觉检测方法进行了研究。利用视觉系统,采集非标准件的图像。通过轮廓提取算法,提取工件的轮廓和相应的计算机辅助设计(CAD)模型的轮廓。计算工件轮廓和相应CAD模型轮廓的图形不变矩。比较图像不变矩的近似程度并判断该工件是否符合造型要求。在验证试验中,随机选取19件冲压模具镶块进行了检测方法的检验并在各工件间进行交叉验证。试验结果表明,检测正确率为100%、平均检测用时为1.4 s/件。以CAD图形为基准进行检测,无需事先收集工件的图像。基于图形不变矩进行相似度匹配,对检测环境要求低,硬件的可配置性强。由于只匹配轮廓信息,检测效率高,能满足非标准件在线检测的多样化应用需求。

数控机床零件轮廓加工精度的分析与控制

本文研究了数控机床零件轮廓加工精度的分析与控制问题,介绍了数控机床零件轮廓加工的基本流程,分析了影响零件轮廓加工精度的因素,并提出了相应的控制方法。通过实验验证了本文提出的控制方法的有效性。研究结果表明,本文提出的控制方法可以有效提高数控机床零件轮廓加工的精度,为数控机床零件加工的优化提供了重要参考。

基于展开轮廓三轴代码转换的轴类零件四轴加工研究

以具备复杂展开轮廓外圆柱面的轴类零件为研究对象,针对复杂展开轮廓外圆柱面四轴数控加工代码生成的不稳定、耗时长及效率低的问题,研究其展开轮廓三轴代码转换四轴代码的方法。基于四轴数控机床结构及运动控制机制,分析UG软件中复杂展开轮廓外圆柱面的数控代码生成方法。研究复杂展开轮廓三轴代码的刀位坐标与四轴代码的数据转换关系,开发轴类零件外圆柱面展开轮廓的四轴代码转换软件。通过UG及所开发代码转换软件,生成轴类零件复杂展开轮廓外圆柱面的四轴数控加工代码,并于Vericut软件中仿真验证。测试结果表明:所研究方法可直接实现轴类零件复杂展开轮廓外圆柱面的四轴数控代码生成,具备稳定性与速度效率的优势。

东巴轮廓型字素可视化部件提取算法研究

东巴文是一种十分原始的图画象形文字,提取东巴基本字素的可视化部件对于设计高效的东巴字识别算法,研究东巴字的结构、笔画、偏旁部首等有着非常重要的意义。因此,以部件表示法为理论基础,结合文字的可视化特征及东巴字特征曲线提取及简化算法给出了适用于东巴轮廓型字素的可视化部件提取算法,该算法简单、直观、易于实现,不仅解决了两类东巴基本字素在整体和局部上的一致性表示问题,还可以有效提高文字识别算法的健壮性和精确度。准确性、健壮性和对比性实验表明,该算法准确性高、健壮性好,具有良好的尺度、平移和旋转不变性。

X-C直驱平台平面曲线轮廓磨削廓形误差非线性耦合控制

为提高X-C平台的曲线轮廓加工精度,引入了双轴联动耦合控制思想。根据切点跟踪加工原理,提出X,C轴跟踪误差耦合形成廓形误差的计算模型,在此基础上设计了X-C直驱加工耦合控制系统。为削弱曲线轮廓X-C磨削过程中轮廓轨迹、加工速度变化、磨削力变化、控制参数等因素对轮廓精度的影响,研究非线性PID调节的控制策略来补偿控制X,C轴跟踪误差引起的廓形误差。建立了直线电机与力矩电机构成的X-C直驱加工平台仿真模型,并以凸轮加工为例进行非线性交叉耦合廓形误差补偿控制仿真实验。结果表明:与常规加工相比,所设计的非线性交叉耦合控制器能够在一定程度上提高X-C直驱平台曲线轮廓的加工精度。

附约束条件的零件轮廓线的多特征提取

在常用的多特征提取方法的基础上提出一种附加约束条件的零件轮廓线的多特征提取方法,即在已有方法提取的多特征结果上附加轮廓上圆弧与直线相切、相邻圆弧与圆弧相切等约束条件,对轮廓上的特征进行迭代精确提取,将组成轮廓的各特征如直线、圆弧和圆,进行精确分段识别,获得各特征的参数。最后使用模拟图像和实际的工业零件图像分别进行了试验验证,结果证明约束关系的引入能够有效地提高轮廓线多特征提取的精确度。

一种计算冲压零件轮廓相似度的快速算法

为了适应网络应用对轮廓相似度计算在速度和数据传输量方面的要求,文中提出了一种非离散的快速算法,该算法采用直线和圆弧来表达轮廓曲线.在对图形进行范化处理后,将待匹配轮廓按照一定步距进行旋转.然后依次以待匹配轮廓或目标轮廓作为模板,计算模板的所有顶点与其在另一个轮廓中对应点的距离平方的平均值.在所有角度中,平均值之和的最小值即为两个轮廓的匹配度.该算法同时适用于凸多边形和凹多边形,并具有较好的区分度和匹配准确性.和以往的离散方式相比,该算法减少了需要传递的数据量,提高了运算速度.

基于边界矩的机械零件图像轮廓特征提取技术

为实现机械零件的有效分类,针对零件具有比较明显的轮廓特征的特点,提出了基于边界矩的零件图像轮廓特征提取方法。首先采用轮廓提取算法,提取零件二值图像的轮廓,在进行水平倾斜校正后,以零件的质心为中心,将轮廓图像划分为若干个扇形子区域。利用改进的边界矩计算方法,分别计算出各子区域的边界矩,从而得出零件轮廓图像边界矩的分布特性。最后,采用K均值聚类算法对提取的零件轮廓特征进行分类,实验结果证明了该方法的有效性。

CAD中任意复杂装配图成图原理

本文介绍了ＣＡＤ中任意复杂装配图生成的技术关键。讨论了零部件的统一表示模式、零件的分类及处理策略，提出了一种新的轮廓识别算法。实现了以零件生成为前提、集合运算和轮廓识别为基本手段的装配算法，其中包括定位问题的处理，装配关系的提取，以及轮廓线、细实线、点划线、剖面线的综合处理方法。本方法作为商品化软件ＰＬＡＧＥ的重要组成部分，已应用于工厂设计中。

基于知识的部分匹配方法研究

针对Super提出的基于知识的部分匹配方法中,直接以坐标值描述部分轮廓的方法容易受形变或扭曲等干扰因素的影响,基于SIFT描述思想提出了一种新的BSIFT轮廓描述子,用于改进Super的坐标值描述方法。首先介绍了基于知识的部分匹配方法的基本思想、特点及实现过程;然后详细阐述了BSIFT描述子的构建方法;最后,通过实验验证了该方法具有更好的鲁棒性,部分匹配的准确度更高,匹配的部分轮廓更有意义。

一种基于启发式算法的等高线局部内插方法

在基于启发式内插等高线算法的基础上提出了一种局部内插方法。首先利用Douglas-Peucker算法提取等高线的特征点,根据特征点判断等高线之间的相似性程度,找出导致等高线出现异常的特征点;然后将相似性程度很低的两条等高线自动分解为若干简单等高线再进行内插。有效地解决了局部弯曲很大、马鞍型地貌等复杂等高线的内插问题。算法已经在以Microstation为平台的数字制图系统中实现并逐渐实用化。

一种三维零件精确成型及参数校准方法

在三维打印过程中,由于打印机、打印材料、黏结剂特性以及打印参数等的影响,使成型后的三维零件与原始零件的轮廓误差较大。以标准正方体为对象,研究在3DP制造室中不同成型区,试件在X,Y和Z方向上的轮廓误差。结果表明:当黏结剂的饱和度水平和铺粉层厚度一定时,采用渗出补偿方法获得在不同方向上的补偿值来校准打印参数,达到较低的轮廓误差;通过摆线针轮三维打印进行验证,该方法在三维零件打印过程中可以有效补偿轮廓误差。

机器视觉的薄片零件尺寸检测系统

对基于机器视觉的薄片零件尺寸检测系统进行研究。针对计算机硬盘弹性臂薄片零件的尺寸检测,采用线阵工业相机扫描获取待检零件图像,根据扫描特性提出了标定算法,同时提出了一种轮廓矢量化算法。将经过滤波、标定、二值化、边缘提取和细化的图像进行轮廓矢量化得到待检零件的尺寸参数,并与从设计图DXF文件中读取的零件的相应尺寸参数进行对比,判断零件制造质量。实测结果表明,检测系统的轮廓矢量化精度达到1 pixel,检测精度达到1μm,平均每个零件的检测时间为1 s,该检测系统是可行的。

基于红外图像的飞机目标关键攻击部位识别

针对红外成像制导空空导弹增强攻击毁伤效果的要求,提出了一种基于红外图像的飞机飞行姿态识别和飞机目标几何轮廓分析的关键攻击部位识别方法。该方法利用模糊C均值聚类算法将经过降噪处理的红外飞机图像分割成背景、飞机机身和尾焰三部分;分别计算飞机目标的Hu矩和归一化转动惯量来构成组合不变矩,同时结合分割图像的面积比特征来实现飞机飞行姿态的识别;通过对飞机机头、机轴、机翼或尾翼的提取并依照相应的比例关系,来实现对飞机关键攻击部位如驾驶舱的识别。为了提高关键攻击部位的识别速度和精度,利用当前帧获得的稳定判别参数来指导后续帧图像的处理。试验结果表明,提出的方法能够准确有效地识别红外飞机目标的关键部位,可为空空导弹的精确打击提供必要的支持。

OpenCV耦合三目视觉的标准件目标定位研究与应用

在制造业自动化生产过程中,需要对标准件上某些目标进行定位,从而以此为依据对生产件进行校准。由于标准件为金属物品,且表面粗糙,打光成像后,目标背景复杂,而当前的图像目标定位算法不稳定。对此,文章提出了一个基于Open CV与三目视觉的标准件定位机制。首先基于三个Basler工业相机实现图像采集;然后基于形态学处理与阈值分割处理得到目标的大致区域,再通过轮廓匹配得到目标的精确坐标,轮廓特征有周长、长宽比、长宽差。最后引入特征判断机制,实现不良检测。最后测试了该机制性能,结果表明:与普通的图像目标定位算法相比,在图像目标特征不明显,且背景复杂时,该机制具有更好的定位与检测效果,准确定位出图像目标的轮廓。

非圆曲面XY直驱加工廓形误差交叉耦合控制

XY直驱平台加工非圆零件时,X、Y轴跟踪误差并不能直接反映廓形误差,且廓形误差的方向与跟随误差及轮廓的凹凸性密切相关,廓形误差补偿困难。针对该问题,分析了XY平台非圆零件加工机理,提出了外表面与内表面廓形加工X、Y轴跟踪误差耦合形成廓形误差的计算模型,并根据该模型设计了前馈交叉耦合控制器补偿廓形误差。建立了直线电机XY加工仿真模型,以修正心形曲面外表面与内表面轮廓加工为例,进行了常规加工与前馈交叉耦合廓形误差补偿控制对比仿真实验,并采用刀具轨迹法对仿真结果进行了进一步验证。结果表明,耦合误差计算模型具有很高的准确性,所设计的前馈交叉耦合控制器能够有效提高XY直驱平台的非圆轮廓加工精度。

基于轮廓分层描述的目标识别算法研究

有效的目标轮廓分段是描述目标局部特征的关键环节.针对现有轮廓描述算法存在轮廓分段不合理的问题,本文基于认知心理学,提出了分层描述的轮廓描述算法.算法思想是首先根据角点特征将整个轮廓划分成一些轮廓分段,接着对轮廓分段的分布特点提出价值尺度,然后将多级轮廓分段按照价值尺度原则合并得到有限个能够完整描述目标轮廓的特征分段,最后将特征分段综合考虑长度尺度应用到Shape Context相似度检测模型中进行目标识别.通过对MPEG-7图像数据库中的图像进行实验分析表明该算法能够完整描述目标图像的形状特征,提高了目标识别率和形状检索率,并对部分遮挡的目标也具有良好的鲁棒性.基本满足目标识别识别和形状检索对准确率、稳定性、抗遮挡能力等方面的要求.

3D激光轮廓扫描仪在木制部件表面粗糙度测定中的应用

3D激光轮廓扫描仪是由一个线激光扫描仪从产品表面扫过,形成三维立体图像,可以检测扫描区域的各个点高度、体积、截面积、瑕疵等;通过对3D激光轮廓扫描仪获得的3D扫描图像,运用图像处理技术从光切显微图像中提取出表面轮廓断面图形,计算出木制部件表面粗糙度;采用3D激光轮廓扫描仪检测木制部件表面粗糙度,相对于触针式粗糙度检测仪,其检测受木材自身构造影响小,数据易保存,一经扫描完成,便可以反复测量、分析。

基于路径轮廓的三维目标识别

骨架能更有效地反映出目标的拓扑结构和细节变化,因而在三维目标识别中得到广泛应用,但存在的基于骨架的识别方法均要求骨架端点位于轮廓曲线上,并且识别精度受骨架端点排序的影响。针对该问题,提出了一种新的基于路径轮廓的三维目标识别算法。该算法首先定义了一种新的特征点———骨切点,并根据骨切点在轮廓曲线上的顺序关系,对骨架端点进行排序;然后利用路径轮廓对目标轮廓进行分割;再构造一种新的局部不变特征,并结合hash表以识别三维目标。实验结果表明,该算法对存在部分遮挡或缺损的三维目标仍有较好的识别效果。