离散制造业射频识别技术导入的多层决策模型

为提高中小离散制造企业射频识别技术(RFID)导入的效率和成功率,提出了一种关键成功因素/能力成熟度/技术接受度(CSF/CMM/TAM)为核心的多层次模型.分析了RFID导入障碍,比较了RFID与其他企业信息系统之间的区别,研究了针对RFID导入的关键成功因素、能力成熟度模型和技术接受模型.在此基础上构建了由业务层、应用层、管理层、因素层、能力层、用户层、方法层、实施层、集成层和目标层组成的多层次RFID导入模型,并用形式化语言描述了其作用机理.为简化计算,开发了RFID导入辅助分析平台.某服装制造企业的实际应用表明,该模型能满足中小离散制造企业导入RFID的要求.

超低频振动实验室设计及应用

根据超低频振动标准装置的研究现状和应用需求,研究和建立了四川省地震局振动标准装置,其频率范围为0.002~160 Hz、振幅为峰-峰0.1 m、承载15 kg、波形失真度优于1%。介绍了超低频振动实验室设计定位与相关参数选择,装置的结构组成以及基础设计。最后对装置的实测,结果表明:装置能够满足四川省地震局对地震计检定的要求。

基于数字孪生的复杂产品设计制造一体化开发框架与关键技术

数字孪生是实现物理信息深度融合的一个重要抓手,复杂产品设计和制造信息物理融合是其中最重要的环节,为最终智能制造的落地提供了有效途径。当前,针对数字孪生技术的研究与应用主要集中在车间运行和产品运维等方面,而将数字孪生技术应用于复杂产品设计与制造融合的研究较少。产品设计是智能制造的第一个环节,也是产生数字孪生体的第一个环节,研究基于数字孪生的复杂产品设计制造一体化开发对实现后续的智能加工、装配和运维等具有重要影响。为此,分析了基于数字孪生的复杂产品设计制造一体化开发内涵,提出了基于数字孪生的复杂产品环形设计框架;基于所提出的框架,从需求分析、概念设计、个性化配置设计、虚拟样机、多学科融合设计和数据管理等方面,探索了基于数字孪生的复杂产品设计制造一体化开发中的关键技术;通过两个典型应用案例,展示了数字孪生关键技术在复杂产品设计制造一体化开发中的应用场景。

非制冷红外热成像测温关键技术研究

非制冷红外热成像测温过程受环境温度、测温距离和大气湿度等诸多因素影响,因此在复杂环境中实现高精度测温颇具挑战。为了满足复杂环境中精确测温的需求,分析并研究了非制冷红外热成像测温误差的主要影响因素和关键补偿技术。首先,针对非制冷红外探测器输出辐射温度易受环境影响的问题,设计了基于粒子群算法优化反向传播神经网络的非制冷红外探测器辐射温度预测算法,实现了不同工作温度下辐射温度的精确预测;其次,针对测温过程中的红外辐射大气衰减现象,设计了基于大气传输软件的近地红外辐射大气透射率计算方法,实现了大气透射率的准确、快速、便捷计算;最后,整合关键误差补偿技术形成了完整的非制冷红外热成像测温方法,并实验验证了以上关键技术对于提高红外测温精度和环境适应性的有效性。

超声谐振式盲文点显胞元的挤压膜建模及实验研究

目前传统的盲文书籍已经难以满足盲人的阅读需求,本文基于超声振动产生的挤压膜提出了一种超声谐振式盲文点显胞元。理论推导了决定挤压膜气动力学特性的Reynolds方程,利用挤压膜的“活塞效应”得到了输出托浮力的力学模型及近似解,利用搭建的实验平台开展了盲文点显胞元的振动特性测试和输出性能测试。结果表明:该盲文点显胞元的谐振频率为30.8 kHz,激励电压峰峰值在130~200 Vpp时,可以形成稳定且具备一定托浮能力的挤压膜。理论计算值与实验实测数据基本吻合,实验中三种不同质量的试样可被托起13.92~47.71μm的高度,盲文点显胞元具备足够的输出性能。

水下大振幅压电纤维致动柔性结构的非线性流体动力特性及实验

水下智能材料驱动柔性结构在机器鱼、水下航行器及精密医疗等领域具有广阔应用前景。本文研究了水下大振幅压电纤维(Macro Fiber Composite,MFC)致动柔性结构的非线性流体动力特性,建立了流固耦合振动模型,并进行了实验验证。通过参数化的二维CFD分析了不同特征振动频率及振幅下柔性结构周围流场的分布演化规律,发现随着柔性结构特征振幅增大,其周围流场逐渐出现了涡旋脱落及对流现象,且流体阻尼效应的非线性随之增强。提出了由特征振动频率和振幅共同确定的非线性修正流体动力函数解析表达式,分析结果表明:在小振幅情况下,修正流体动力函数虚部也就是流体阻尼效应随着特征振动频率的增大而减小;而当特征振幅增大到一定值后,流体阻尼效应随着特征振动频率的增大却呈现出先减小后增大的变化规律,具有强烈的非线性特性。开展了水下MFC致动柔性结构振动特性验证实验,证实柔性结构在MFC主动激励下的实测幅频、相频特性与理论预测结果基本一致,验证了所提修正流体动力函数表达式及流固耦合振动模型的有效性。

先进制造业的典型生产模式对于建筑设计平台架构的启示

建筑设计行业对于自身转型升级的需求催生了在行业中建立建筑设计平台的诉求。建立建筑设计平台的核心任务是实现建筑设计平台架构,这种平台架构可以将制造业平台作为参照主体,将先进制造业的生产模式作为参照内容。本文围绕建筑设计平台架构这一主题,以先进制造业的生产模式为借鉴对象,通过解析先进制造业的四种典型生产模式,从数字化思维、设计资源信息化、设计流程再造、模型虚拟仿真等方面探讨了这四种模式对于建筑设计平台架构的启示,为建筑设计平台的架构以及建筑设计行业的转型升级提供关联于先进制造业的跨学科思路和视野。

基于贝叶斯网络的平面磨削状态智能监测技术研究

为解决平面磨削过程中工件表面粗糙度预测和砂轮钝化监测困难的问题,利用贝叶斯网络建立了平面磨削状态智能监测模型。该模型在获取系统磨削用量和工件材料的基础上,在线提取磨削声发射信号的峭度系数,可以有效预测工件粗糙度和识别砂轮钝化状态,为数控系统调节加工参数提供参考。该模型在平面磨床的磨削监测试验中取得了良好的效果。

产品模块化是中国成为制造强国的必由之路——解读《机电产品模块化设计方法和案例》

当前新一轮科技革命主导的新一轮工业革命正在到来,中国将此看做是中国从制造大国走向制造强国的历史性机遇。制造强国的主要特征是:(1)创新。产品模块化可以有效支持创新,尤其是协同创新、分布式创新;(2)大批量定制。产品模块化是大批量定制的主要基石之一;(3)绿色制造。产品模块化本身是一种绿色设计技术,同时可以有效促进绿色制造。中国不仅要通过创新,跟上工业4.0这新一轮工业革命,还要利用新一代信息技术帮助补工业2.0、3.0的课,缩短工业化进程。产品模块化是重要的补课内容,因此推荐浙江大学、中国标准化研究院共同策划出版的《机电产品模块化设计方法和案例》^([1])一书,及与其相应起草发布的国家标准GB/T 31982—2015《机械产品模块化设计规范》^([2])。

小孔法中校准系数的有限元数值标定技术研究

由于小孔法中校准系数a和b的试验标定过程较为繁琐,以及ASTM E837-08给出的推荐值在实际测量中有一定的局限性,用有限元数值分析的方法模拟力学拉伸试验的校准过程,对中心圆直径为5.13 mm的A型应变花的校准系数进行标定。通过ANSYS构造试件和应变花粘合的三维模型,分别对薄试件钻通孔和厚试件钻盲孔的情况进行研究,分析试件贴片平面的边长、试件的厚度、钻孔直径和钻孔深度对a和b的影响,然后将标定得到的数据与ASTM E837-08的推荐值进行比较分析。结果表明,薄试件钻通孔时,钻孔直径是主要的影响因素,厚试件钻盲孔时,钻孔直径和钻孔深度是两个主要的影响因素,且它们对a和b的影响都有一定的规律性;通过有限元数值分析的方法标定小孔法中的校准系数得到的数值准确可靠,与ASTM E837-08的推荐值吻合较好,并对其数值做了较充分的扩展;有限元数值标定的方法快捷有效,可以取代复杂的力学拉伸试验校准的方法。

基于本体的面向业务协作的异构系统互操作关键技术

为了解决目前业务协作过程中异构系统集成困难的问题,提出了基于多层次本体的异构系统互操作框架.该框架以业务协作过程中涉及的关键要素——产品、活动和过程为出发点,为实现协作过程中多要素的语义统一问题,提出了由产品知识本体、活动本体、过程本体组成的多层次本体模型.产品知识本体支持活动本体中的产品描述;活动本体是对过程中每一个步骤或行动的概念、功能、执行情况的描述;过程本体通过控制结构将各个活动连接起来,组成业务过程.采用组合映射理论和语义相似度算法实现不同本体库之间的语义映射和语义集成,从而构成顶层本体库,并通过OWL-S顶层服务本体描述发布和请求Web服务.以服装销售的业务过程为例,采用业务协作互操作机制,通过自行开发原型系统中的本体映射和语义匹配模块,解决了不同企业的订单活动的协作问题.

透明公平的制造业发展环境探讨

创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本是中国制造2025的战略方针。针对当前员工对企业的忠诚度不高、知识共享和协同创新积极性不强、企业和员工的诚信度不高、供需匹配信息不透明等问题,认为实现这一战略方针的关键是建立一种可以追溯信用历史的透明公平的制造业发展环境,实现市场、过程、贡献、协同、诚信等的透明化。提出了实现途径,即:利用新一代信息技术支持透明化,在透明化的基础上实现公平化。探讨了面向创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本的透明公平环境建设的具体内容,结果表明:需要建立相关法规和制度,以促进制造业发展环境的透明化和公平化,这些相关制度和标准的建立和实施都需要新一代信息技术的支持。

高频振动时效的机理与实验研究

针对目前振动时效的研究仅局限于低频激振的现状,研究了高频激振条件下材料内部残余应力的变化规律.采用微观动力学理论,将构件内部材料颗粒间的关系视为多自由度有阻尼振动系统,分析了构件在发生高频共振时残余应力消除的过程;通过低阶模态振型和高阶模态振型的对比分析,研究了高频振动时效在应力均化方面的作用.通过实验验证高频振动时效的可行性,并对比了不同频率激振条件下残余应力的消除和均化结果.结果表明,高频振动时效在消除残余应力及振后构件整体应力均化方面具有较好的效果.

高频振动能量放大装置的优化设计与实验研究

为了提高高频振动时效消除残余应力的效果,优化设计一种高频振动能量放大装置。采用正交实验法结合ANSYS有限元软件,以振幅放大倍数和振幅均匀性评价因子为目标函数,结构尺寸参数为设计变量,对高频振动能量放大装置进行优化设计。通过实验研究高频振动能量放大装置的应用对高频振动时效消除AISI 1045钢淬火试样残余应力的影响;结果表明:高频振动能量放大装置的振幅放大倍数可以达到7.30、振幅均匀性评价因子可以低至0.68;高频振动能量放大装置能够显著的放大电磁式激振器的输出振幅,同时能够输出相对均匀的振幅;高频振动能量放大装置的应用显著的提高了高频振动时效消除残余应力的效果;基于正交实验法结合ANSYS有限元软件进行高频振动能量放大装置的优化设计,可以减少设计方案的数目,提高设计的效率,具有工程应用价值。

基于集对分析的制造服务需求动态挖掘方法

针对制造服务需求的复杂性特点,建立了制造服务需求动态挖掘的对象模型,该模型包括制造服务需求网络模型和制造服务价值模型,应用社会网络方法构建制造服务需求网络模型,采用集对分析理论建立制造服务价值模型,在此基础上提出制造服务价值动态挖掘算法。通过制造服务需求选择制造服务过程的历史数据分析,验证了所建立动态挖掘对象模型的有效性,以及动态挖掘算法的优越性。

压电柔性机械臂的实验辨识及最优极点配置抑振控制

研究了压电柔性臂系统的实验辨识和基于极点配置法的振动主动控制问题。针对粘贴应变传感器和压电致动器的压电柔性臂系统,提出了零点重新分布的理论传递函数模型。通过扫频实验采用频域辨识方法确立了从压电致动器控制电压输入到应变桥路电压输出的实验传递函数模型,辨识模型与实际结构响应吻合程度达94.8%。并通过多频激励实验证实了辨识模型与实际结构具有较高的一致性。利用辨识得到的传递函数模型建立了系统状态方程表达式,提出了一种移动距离最短、满足系统闭环阻尼要求的闭环极点位置确立方法。不同闭环极点下的数值仿真和实验结果均证明了采用的最优极点配置方法的有效性。实验结果表明,柔性臂在特定激励和外界干扰激励下产生的弹性振动均得到了有效抑制。所提出的模型辨识方法和极点配置策略是可行的。

高压隔离开关分合闸过程触指压力检测技术与应用

针对高压隔离开关安装过程中触指压力的检测需求,提出了一种可在分合闸过程中实时连续测力的新型触头。采用机械原理,推导了触头受力和触指变形之间的关系。在考虑实际工况的前提下,给出了测力触头的结构设计。最后在所建的高压隔离开关试验平台上对隔离开关分合闸运动过程中的触头压力进行了测试。试验结果表明:设计的测力触头可以对触指压力进行实时连续检测,连杆长度的变化会使触头触指啮合位置不正,触指单边压力增大;根据触指压力变化曲线可以判断单相导电臂分合闸同步性和三相同期性检测。因此,该新型测力触头可对高压隔离开关的安装提供帮助指导。

制造／再制造模式下的产品-精度建模研究

分析了制造/再制造模式下的产品精度信息特点,将公差项目分成互参考公差和自参考公差2大类,以TTRS为理论基础,在产品模型中增加了公差信息描述;研究了功能失效与精度散失的关系,分析了再制造零件-精度模型的建立过程,提出了制造/再制造模式下产品-精度建模过程;采用该建模方法对发动机活塞和汽缸内壁组成的圆柱副进行了实例研究,给出了该圆柱副的产品-公差模型,并将仿真分析获取的圆柱副精度散失信息添加到产品-公差模型中,形成制造/再制造模式下的发动机汽缸运动副产品-精度模型;该建模方法能够为产品制造/再制造提供所需的各种信息,并能方便地在CAX系统中实现.

基于应变振型的振动时效激振频率的确定方法与实验研究

为了获得较为理想的振动时效效果,提出基于应变振型的振动时效激振频率的确定方法。采用ANSYS有限元软件,对构件进行数值模态分析,通过分析应变振型和残余应力的分布规律,确定了基于应变振型的振动时效激振频率的确定方法和步骤,并在此基础上进行了振动时效的实验研究,验证该方法的提出对振动时效效果改善的有效性。结果表明:对于激振频率的选择应以构件表面的残余应力分布为依据,共振应变函数ψr为准则;通过该方法合理选择振动时效的激振频率,能够获得较为理想的振动时效效果。基于应变振型的振动时效激振频率的确定方法的提出,为振动时效激振频率的确定提供了技术思路,改善了振动时效的效果,具有一定的工程应用价值。

基于本体的专利检索技术

为了提高专利信息检索的效率和检索结果的完整性,提出一种基于本体的专利检索方法.介绍了本体的基本概念和本体的建模过程,给出了基于本体的专利信息描述和专利信息本体库的建立方法.采用以专利申请号为关联标识,将本体以及本体的实例和现有的专利信息数据库关联起来的关联本体方法,提高了建立本体的速度,减轻了本体的维护和更新工作.为了减少领域本体专家的投入,使得建立的本体更加适合企业的需求,利用一个关联本体库的自组织建立方法,描述了专利关联本体库的自组织进化过程.通过一个具体的专利信息检索过程说明了关联本体方法的可行性.