基于视觉的航天电连接器的智能识别与装配引导

为提高操作空间狭小的精密航天产品的手工装配效率,提出一种基于视觉的航天电连接器的智能识别与装配引导方法。利用肤色特征与零件的轮廓特征提取原始图像中零件所在的区域。提取电连接器的斑点特征和尺度不变特征变换特征放入支持向量机的分类器,训练得到零件训练模型。借助Hough变换与零件训练模型实现了电连接器的在线分类识别,整个识别过程无需人工干预。通过预先构建完善的三维装配工艺信息模型,利用识别结果实时触发并调取对应零件的装配工艺信息,用于指导装配。实例验证表明,零件识别平均准确率达90%以上,单幅图片识别时间在2s内,能够满足在线识别精度和效率的要求。

基于GAC^d的复杂机械产品狭小空间维修操作可行性研究

为提高复杂机械产品狭小空间中维修方案的设计效率,提出一种基于几何计算的维修操作可行性分析方法。该方法利用已有带深度信息全局可接近锥(GAC^d)的研究成果,考虑维修人员手持工具进行操作这一因素构建操作简化模型,对维修工具与人体手臂的几何属性和操作特性进行描述;采用优化过的三角面片投影法分别构建维修工具与人体手臂的GAC^d;通过计算GAC^d与操作简化模型的空间几何关系对维修操作可行性进行分析,并构建充裕度指数来衡量操作空间的充足程度,对人体手臂狭小操作空间的可行性进行分析。以模拟的航天电子舱维修拆卸为例,对几何计算和仿真方法进行比较,结果表明所提方法合理有效,能提高维修方案的设计效率。

螺钉机工艺智能化设计与仿真方法研究

针对自动螺钉机工艺方案设计效率低,质量差等问题,基于Tecnomatix平台开发螺钉机工艺方案设计与仿真系统。借助图像识别技术获得螺钉孔位置,使用雷达式螺旋算法、改进的遗传算法优化螺钉拧紧次序,通过与Tecnomatix平台的集成,在三维虚拟环境中进行干涉仿真评估。应用案例表明,图像识别坐标的偏差符合仿真的要求;自适应变异有助于加快遗传算法求解速度与跳出局部最优解;雷达式螺旋算法、改进的遗传算法既可以提高拧紧次序的求解速度,又可以在满足工艺要求的基础上,缩短拧紧路径。

制造业正迈入大数据时代

制造业服务化不是"去制造业"或单纯地转向生产性服务业,而是制造企业实现价值增值、增强核心竞争力的重要途径。我国制造业服务化转型还处于加速推进阶段,认真研究发达国家推动制造业服务化的相关政策和做法,有利于推动我国制造业转型升级和提质增效。

某种专业制造过程中间产品数据模型及CPS研究

针对船舶小组立装焊作业过程信息数据繁杂,数据关系模糊,数据不完备,导致调度计划难度大,生产现场管理混乱,生产效率低下的问题,首先,采用系统建模语言(Systems Modeling Language, SysML),从需求、结构、行为、参数四个方面建立船舶小组立生产过程的数据模型,对繁多、异构、多源的非结构化数据进行统一结构化描述;其次,提出面向船舶制造系统的综合评价方法,梳理人、机、料、法、环等生产要素之间的关联关系,挖掘关键要素及指标;最后,通过物联网技术搭建生产现场、数据模型和应用系统相互连接的信息物理融合系统(Cyber-Physical Systems, CPS),对现场运行状态进行实时监控和分析决策。此外,该模型及系统可以应用到船舶制造领域的其他中间产品。

汽车核心零部件设计数据管理方法应用研究

为解决汽车核心零部件企业在产品设计时无法实现数据共享、流程规范、标准化等业务瓶颈,从企业产品设计业务需求出发,提出新产品开发新流程,并从功能模块、逻辑结构和物理布局三方面描述汽车核心零部件设计数据管理系统框架,最终进行示例应用展示功能效果。

面向手工装配的线缆目标图像分割方法

线缆手工敷设的弯曲程度是影响线缆敷设质量一项关键指标.为获取手工敷设过程中所操作的线缆区域,即线缆目标图像区域,提出一种面向手工装配的线缆目标图像的分割方法.首先对于第一视角下线缆手工装配现场图像在HSV颜色空间下分割线缆连通区域,根据区域轮廓得到线缆目标区域的最小矩形包围盒;然后利用YCrCb颜色空间分割出线缆手工装配时双手区域,对该区域应用曲率分析法获取双手拇指信息;再基于二维方向包围盒相交原理分析双手拇指点与所有最小矩形包围盒的位置关系,求得线缆目标包围盒;最后对线缆目标图像轮廓,采用漫水填充算法制作掩模图像,得到线缆目标图像.实验结果证明,该方法能较好地分割手工装配操作过程中线缆目标图像,并用于分析装配线缆弯曲的程度.

基于MIP-SLA的叶片陶瓷型芯光固化成型技术

为解决航空发动机空心涡轮叶片陶瓷型芯的3D打印难题,研究基于图像投影的复杂结构陶瓷型芯光固化成型(mask-image projection stereolithography,MIP-SLA)方法。搭建MIP-SLA工艺系统平台,对陶瓷浆料的制备和打印工艺参数的配置进行研究。分析利用球磨机将光敏树脂和陶瓷颗粒进行混合制备陶瓷浆料时,光敏树脂类型、固相含量、陶瓷颗粒粒径、分散剂含量和球磨时间对陶瓷浆料性能的影响。对不同配置参数下的打印效果进行对比分析,对确定的最佳打印工艺参数进行打印效果验证。

面向AR辅助引导的线缆敷设质量一致性视觉检测方法

航天线缆的敷设质量直接影响产品整机性能的发挥,为解决线缆手工敷设工艺一致性问题,提出了基于头戴式深度视觉信息的线缆敷设质量实时检测和工艺引导信息的增强现实(AR)推送方法。基于手工装配特点分割线缆目标图像,获得了线缆图像二维骨架及深度信息,评估线缆弯曲程度;提取了线缆敷设现场图像局部特征子,并进行了图像特征匹配,评估了线缆敷设走向;建立了用于线缆敷设过程检测与引导的产品信息模型,提供了检测判断依据和AR引导信息。开发了基于AR技术的线缆敷设质量一致性视觉检测系统,并通过模拟圆筒电子舱线缆敷设案例,验证了方法的可行性和有效性。

基于产品特征网络的变更传播评价方法

针对零部件特征划分组合不唯一的问题,提出“三维实体+2D特征+连接关系”表达的零件特征划分方法;定义了特征之间的强弱连接关系,并构造了产品特征网络模型。基于特征强弱连接网络模型,定义了特征节点的3种离散状态,给出了变更传播指数的含义,分析了产品特征变更传播的两种类型及其概率计算方法,并对产品特征网络变更影响程度进行了评估。通过某航天产品的阀体的特征网络构建及其变更实例分析,验证了所提评估模型的可行性。

不确定环境下项目型装配系统重调度研究

在项目型装配系统中,物料配送不及时、零件返工、工艺变更等不确定因素的发生常常会导致原有计划无法执行。此时需要进行重调度以控制实际生产的进度和状态。针对此问题,以最小化项目成本和最小化重调度前后计划变动为目标,建立了项目型装配系统重调度的整数规划模型,并提出了一种基于帝国竞争机制的双目标算法进行工人配置以及工序开工时间的重调度求解。算法中引入了快速非支配排序方法,以期在一次运行中就得到Pareto近似解集。将文中提出的算法与快速非支配排序遗传算法(NSGAII)以及加强Pareto进化算法(SPEA)进行了比较,结果表明文中算法得到的解要显著地优于NSGAII以及SPEA。最后将文中模型与算法应用于某汽轮机厂的阀门装配系统。

基于改进的连续型深度信念网络的晶圆良率预测方法

晶圆良率是衡量半导体产品质量的关键指标,对其进行稳定、准确的预测能够帮助发现晶圆加工工艺缺陷、提高芯片质量、控制芯片生产成本。针对晶圆良率的影响因素多、数据体量大、数据间关系复杂等特点,以晶圆加工过程中的电性测试参数为依据,提出一种基于改进的连续型深度信念网络的晶圆良率预测方法。首先提出晶圆电性测试参数的两阶段数据预处理方法,第一阶段对晶圆电性测试参数中的缺失值、异常值进行数据清洗,第二阶段对晶圆电性测试测试参数间的多重共线性关系进行主成分分析,以获取预测模型的输入变量。然后设计了基于深度信念网络的晶圆良率预测模型,通过改进隐藏层的连续型受限制玻尔兹曼机,实现了关键特征的自动提取,利用输出层的误差反向传播机制,实现了晶圆良率的准确预测。采用实例数据,对比了所提方法与现有文献方法的预测准确率,从而验证了所提方法的有效性。

变化环境下汽轮机总装逆调度技术研究

汽轮机总装有严格的交货期,但装配过程中存在物料配送延迟和返工作业等干扰因素,导致原有装配计划无法执行。若频繁地调整装配作业顺序,则会加剧装配作业混乱,降低效率。针对汽轮机总装过程异常干扰影响装配作业计划问题,分析了工人和行车等约束,在满足交货期前提下,以最小化工人成本为目标,以装配工人分配和加班计划作为调整参数,建立多项目汽轮机总装逆调度模型。在此基础上,提出基于粒子群的装配工人动态分配和基于禁忌搜索的加班动态配置相融合的逆调度算法。通过案例测试,同时考虑工人分配与加班计划能够最大程度避免项目延期,同时降低装配成本。

汽车产品数据管理与数字化工艺应用云平台体系结构分析

为满足汽车制造业企业的研发设计数据管理和工艺管理要求,在工业云平台体系架构的支撑下,结合传统的汽车数据管理系统与工艺管理系统架构,研究并解决了基于工业云平台的汽车产品数据管理与数字化工艺管理集成问题;并在此基础上提出了一种面向网络化、智能化、服务化的汽车产品数据管理与数字化工艺应用云平台架构,以满足低成本、高效率、智能化的汽车产品数据管理和工艺管理,并最终通过某汽车公司云平台项目实例验证了该架构的可实施性。

AR辅助装配中基体及零件位姿组合估计方法

增强现实装配引导技术应用于复杂工业产品的装配引导中,可以提高装配操作人员装配效率。在产品增强现实装配引导过程中,对装配基体及装配零部件的位姿估计是实现真实场景中增强现实装配引导信息注册的关键技术环节。为同时对装配基体以及零部件进行位姿估计,实时获取装配基体与零部件的相对位置关系进行位置检测,针对装配过程中装配基体与装配零部件的不同特点,分别采用不同的位姿估计方法:使用SIFT特征点匹配和PNP方法对装配基体位姿进行位姿估计;使用LINEMOD算法对装配零部件进行位姿估计。本研究以汽车车门板状连接件及车窗驱动电机的装配为例,说明了该位姿估计方法对真实场景中虚拟装配引导信息注册的有效性,能够应用于产品增强现实装配引导中。

基于船舶全生命周期的创新生态系统运作机制研究

从全生命周期的视角分析了船袖供应商的资源池、业务链、价值链以及创新链,基于全生命周期的核心需求,提出针对性强、应用性强的创新方案,并建立包含资源环境层、生命周期层、需求层、方案层以及生态层的船舶创新生态系统的运作机制,倡导构建生态共建、资源共享、系统共生、共生共赢的船舶创新生态系统。

面向增强现实引导的设备维修工艺知识管理方法

针对设备故障维修领域信息管理不规范、结构性差、可视化表达不直观的问题,文中提出了一种面向增强现实环境的设备维修工艺知识管理方法。采用E-R图建立维修工艺信息模型,并根据此模型建立数控机床维修工艺知识库,实现维修工艺知识的建模、索引与增强可视化;开发增强现实环境下的维修指导系统,可视化引导维修工艺流程;最后通过数控机床“刀库原点丢失”故障维修案例进行应用验证,验证表明提出的维修工艺知识管理方法满足增强现实引导需求,提高了维修效率。