基于机器视觉的水稻秧盘育秧智能补种装置设计与试验

对于工厂化育秧作业的水稻、蔬菜、花卉等,尤其是超级杂交稻,其机械化秧盘育秧播种的理想目标为2~3粒/穴,且普遍存在空穴和单粒穴的情况,为了保证秧盘育秧成秧率,提高精密播种合格率就显得非常重要。该文基于机器视觉技术,提出了一种智能补种方法,设计并研制了智能补种装置,主要用于超级杂交稻钵体秧盘育秧播种质量检测与补种过程。首先利用CCD摄像头采集秧盘图像,对图像处理与分析后得到空穴和1粒穴位置坐标,再利用定位机构和补种机构实现从种槽取种和对秧盘指定位置动态补种等功能。应用LabVIEW图形化编程软件,针对空穴和单粒穴的补种方案,开发出秧盘播种质量在线检测与补种运动控制系统,实现了智能补种任务。由试验结果统计可知,当补种率小于2%时,双补种器能够满足450盘/h的生产需求。

基于压电陶瓷的弹性变形体频率检测系统设计

利用压电陶瓷材料的正压电效应,通过检测压电陶瓷在弹性变形体振动过程中产生的交流信号,结合实验测试和数据拟合分析,设计了一种基于压电陶瓷的频率检测系统。实验结果表明,在0~400 Hz范围内能够较准确检测振动物体的振动频率。该系统可以对弹簧片等弹性体的振动频率进行实时检测和显示,具有结构简单、成本低、检测方便等优点。

机械零件切削成形的几何学理论和方法体系研究

随着社会经济的快速发展,表面采用复杂曲面的机械零件越来越多。传统的基于发生线概念的机械零件切削成形理论和方法体系已经不能满足机床运动分析、运动控制以及加工质量控制等的需要,有必要结合几何学方法建立新的机械零件切削成形理论和方法体系。首先,分析了传统的基于发生线概念的机械零件切削成形理论和方法体系,列举了传统理论和方法体系的不足,论述了传统方法体系不能全面、严谨和精确的阐释机械零件切削成形的本质。然后,提出了一种基于几何学和刀具分类的机械零件切削成形理论和方法体系,包括:(1)使用非旋转刀具,由切削刃曲线的运动扫描形成工件表面;(2)使用旋转刀具,工件表面为刀具曲面运动所形成曲面族的包络。新理论和方法体系能全面、严谨和精确地解释机械零件切削成形的几何学本质,满足应用越来越广泛的数控加工复杂曲面时刀具轨迹控制及工件表面求解的需要。最后,针对球头刀数控铣削曲面,应用共轭曲面原理给出了刀具轨迹和工件曲面的求解方法。

汽车总装装配质量控制与工艺管理

随着社会经济的快速发展,居民生活水平不断提高,汽车应用日益普及,人们对汽车的需求量不断变大。此种背景下,现代社会汽车生产规模不断扩大,汽车专业化生产水平日益提高,特别是现代社会生产中生产协调性更加突出,流水化生产水平不断提高。企业装配过程中,汽车装配量对汽车使用期限与安全性有一定的影响。在实际的社会生产中,需要结合汽车总装配工艺与质量控制构建质量关系体系,基于汽车制造工艺保障汽车生产质量,加强工艺控制,全面提高汽车质量与工艺管理水平。文章就汽车总装装配质量控制与工艺管理展开了论述。

胶原在不同理化微环境下的动态自组装的生物力学研究

目的在生物体内胶纤维以不同的趋向特点自组装形成成了各组织特有的结构。研究牛Ⅰ型胶原蛋白在不同基底上的组装,以及不同浓度胶原在基地上的动态生长过程,并在此过程中加入透明质酸借此研究透明质酸对于胶原生长的影响。方法采用牛Ⅰ型胶原蛋白为研究对象,将不同浓度的胶原蛋白(3、10、31μg/mL)放入不同的理化和生化微环境下(基底材质或透明质酸)经在37°恒温箱中培养一定时间(2、4、8、36 h),然后利用原子力显微镜实时扫描胶原自组装的动态过程。

考虑机床几何误差的球头刀三坐标NC铣削刀位控制

机床的各种误差是影响机床加工精度的重要因素,其中机床几何误差是主要的误差来源之一。为消除机床几何误差对加工精度的影响,以球头刀三坐标数控(numerical control,NC)铣削加工为研究背景,基于齐次坐标变换理论与刚体运动学方法,结合机床运动链拓扑结构分析,将机床几何误差映射到球头刀刀心的位置误差上。根据球头刀铣削工件表面成形原理,考虑机床几何误差与球头刀刀心位置间的映射关系,构建出刀心曲面与工件表面/设计曲面之间的正逆向计算模型。通过该模型求解出消除机床几何误差的编程刀心曲面,将该曲面导入CAM软件,即可获得消除机床几何误差的NC加工程序。通过曲面实例进行计算和仿真,佐证了该方法的可行性。

机械焊接结构热变形的控制措施研究

如今,科学技术迅速发展,为了确保机械焊接构件的精度和质量,操作人员必须在焊接过程中采取高温加热或者高压的方法将金属等材料结合。不同的材料结合过程中会引起冷热交替,其弹性、强度以及热导性能都会发生很大的变化。加强焊接结构热变形控制措施研究的力度,不仅满足了机械焊接结构的质量要求,还为我国机械焊接技术水平的提高奠定了良好的基础。文章就机械焊接结构热变形的控制措施展开了研究。

iSIGHT联合仿真平台的搭建及加工中心质量分布对整机动特性的影响

加工中心结构件的合理质量分布,对于提升整机动特性有着十分重要的影响。为了研究加工中心结构件质量分布对整机动特性的影响,搭建了基于iSIGHT的CAD/CAE联合仿真平台,驱动Creo调整机床结构件的质量分布,并将调整后的整机三维模型导入到ANSYS中,运用APDL语言进行自动化的有限元分析;然后利用iSIGHT后处理统计分析大量所得仿真数据,归纳总结出加工中心结构件质量分布对整机动特性影响的一般规律。以提高整机前5阶固有频率为优化目标,以机床立柱的静刚度和床身内部结构尺寸为约束条件,得到了较合理的机床结构件质量分布,有效地提升了加工中心整机的动特性。以某800型“框中框”式加工中心为例,调整质量分布后的整机前5阶固有频率都得到了不同程度提高。

壳管式污水换热器的设计对堵塞换热的影响

壳管式换热器在污水源热泵系统中间接提取污水热源,用这种换热器作为城市污水与清水之间的换热器,间接降低污水对机组的腐蚀损害.本文采用壳管式换热器作为污水与水间的换热器,首先对其进行结构设计计算,然后根据设计参数分析污水流速对堵塞换热的影响规律.

液压助力马桶装置设计

本文主要研究目的是针对行动能力不便的老年人,设计一个助力装置来帮助其如厕.主要研究方法是使用图像采集进行数据的收集,再对得到的数据进行建立数学模型上的数据分析计算以及使用MATLAB进行对人体坐起过程的臀部运动轨迹进行最小二乘法拟合,对得到的轨迹曲线进行机构的设计,再对机构进行产品设计.最后得到一个助力装置来帮助老年人如厕结束后起身.

亚临界有机朗肯循环发电系统热经济性分析

热经济性分析是利用有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)发电技术回收低温余热设计方案的核心内容之一.利用在MATLAB软件中自编的ORC热经济性程序,计算得到了6种常见的有机工质在不同蒸发温度下亚临界ORC发电系统的系统?效率和动态投资回收期,并进行了对比分析.结果表明,对任一有机工质而言,系统?效率随蒸发温度的升高先增大后减小,动态投资回收期随蒸发温度的升高先减小后增大.有机工质R124具有最大的系统?效率,而有机工质R245fa具有最小的动态投资回收期.

汽车总装整体式自动合装工艺规划要点

随着社会经济的快速发展,汽车生产制造过程中,底盘与车身有复杂的合装工艺工序,需要耗费很长时间,是汽车总装车间自动化与节拍提高面临的首要问题。合装质量与汽车品质、生产质量、效率及产量等指标联系紧密。基于此,文章论述了汽车总装整体式自动合装工艺规划要点,希望对相关领域研究有所帮助。

骨科用球头铣刀的铣削力预测模型研究

在骨科手术中,铣削力过大会导致铣刀断裂、骨组织二次损伤等问题。本文基于ABAQUS仿真软件建立了球头铣刀铣削皮质骨有限元模型,并且验证了模型的正确性。设计了正交试验,利用极差分析法得到铣削参数对铣削力的影响程度。利用多元线性回归处理试验结果,建立了皮质骨铣削力的预测模型。研究结果表明,对铣削力影响最大的是进给速度v_(f),主轴转速n次之,刀具直径d的影响最小。实际操作中,合理选择铣削参数可以提高加工效率,通过控制切削用量可以获得最优的铣削力。

基于四阶龙格—库塔算法的NURBS曲线插补

为了提高数控机床的精密加工能力,提出了基于四阶龙格—库塔算法的NURBS曲线插补方法。该方法通过使用四阶龙格—库塔算法求解NURBS曲线节点矢量,得到更高精度的NURBS曲线节点矢量增量,并采用后向差分法代替微分求导的复杂计算过程,提高NURBS曲线插补的稳定性,通过弓高和最大加速度约束插补步长的方法对NURBS曲线插补步长进行限制,减小插补误差对该插补算法的影响。NURBS曲线插补算法过程运用MATLAB软件进行仿真及数据分析处理,验证了该NURBS曲线插补方法的合理性和可行性。

自由端集中质量对悬臂梁振动特性的影响分析

悬臂梁由于结构简单而广泛应用在各类工程结构中.然而,悬臂结构在应用中难免会受到集中质量的影响.由于悬臂梁自由端处的力臂最长,因此,其受集中质量的影响也最为显著.本文详细研究了自由端集中质量对悬臂梁的固有频率、应力分布和幅频响应等相关振动特性的影响.结果表明,自由端集中质量的会降低各阶固有频率,且低阶固有频率所受影响更为明显.此外,自由端的集中质量会使梁整体弯曲应力的分布更为均匀.在幅频响应上,大集中质量对低阶模态影响较大,而小集中质量则对高阶模态有着较大影响.

叶栅环境下凹坑气膜孔的冷却特性研究

气膜冷却技术在燃气轮机涡轮冷却叶片中得到了广泛的应用,其冷却性能与主流流动、冷气流动、孔型等相关.本文首先利用平板条件下凹坑孔的实验数据对所采用数值计算方法的有效性进行了验证,之后分别对叶片压力面、吸力面处的凹坑孔在不同吹风比下的冷却特性进行了研究,并与典型圆柱孔的冷却特性进行了对比.结果表明:无论在压力面还是吸力面,凹坑孔的面积平均冷却效率均高于圆柱孔,而总压损失系数均稍低于圆柱孔;随着吹风比的增大,压力面和吸力面处凹坑孔的总压损失系数也随之增大,而面积平均冷却效率并非随之单调增大;在任一吹风比下,吸力面处凹坑孔的面积平均冷却效率、总压损失系数均大于压力面处.

超声振动切削皮质骨切削力的仿真研究

骨钻孔手术中过大的力和扭矩易造成钻头折断、骨组织损伤等问题.在普通钻削上加载超声振动,有助于改善手术效果.将钻削过程简化为二维正交切削,研究超声振动辅助切削机理,利用Abaqus建立皮质骨切削模型,对比分析了有无超声振动的切削力情况,通过正交试验研究不同参数对切削力的影响并建立预测模型.结果表明:在超声振动条件下切削力明显小于普通切削,且切削层厚度和振幅对切削力的影响较大,切削速度和频率影响较小,合理选用参数可以降低切削力.

关节软骨缺损修复区剪切特性分析

应用有限元软件ABAQUS建立基于横观各向同性的关节软骨固液耦合双相模型,在压缩载荷作用下,研究了工程化软骨(Tissue Engineering Cartilage,TEC)的弹性模量和泊松比、修复深度、及压缩量对修复区剪应力分布的影响.模拟结果表明,缺损修复显著地改变了修复区剪应力的分布.比较而言,全层缺损修复时软骨表层修复边界处的宿主软骨和TEC剪应力差别最小,软骨不易开裂;修复区剪应力极值随TEC弹性模量增大而增大;加载初期(2 s),剪应力极值随TEC泊松比增大而减小,加载一段时间后(1 000 s),剪应力极值随泊松比增大而增大;压缩量不同时,各种修复条件下剪应力极值均随压缩量增加而增大,且压缩量增大时,软骨表层修复边界处剪应力集中现象愈加显著,易引起开裂.分析结果对临床修复具有一定的理论指导意义.

风力发电机叶片的转动特性分析研究

本文以流体力学为基础,利用Fluent对叶片周围的流体域数值计算,将风机转速、来流风速和转动力矩三个参数结合DOE方法进行响应面优化分析,为风机的转动特性分析、故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供相关数据.通过数值计算表明,风机转速与来流风速共同决定风机的转动力矩,进而影响风力发电机的功率.

一种基于柔性铰链的三维振动装置的研究

基于光学功能元件的重要应用价值以及振动辅助加工在制备方面展现的巨大发展潜力,本文设计了一种三维振动装置,采用三运动轴彼此垂直独立的串联方案,选取了直梁型柔性铰链作为导向结构,压电驱动器为动力源,可以适应不同类型的振动加工要求,并借助柔度矩阵法与有限元建模对柔性铰链机构进行了静力学分析计算与模态分析.