专业文化引领专业建设的探析——以湖北工业大学测控技术与仪器专业为例

专业文化作为专业的灵魂,在专业建设、人才培养等方面有重要的引领和促进作用。专业文化能够提升专业的品质和竞争力,帮助专业在培养目标的制定、师资队伍的建设和专业内涵式发展中指明方面;在人才培养方面,能够引导学生树立正确的价值观,增强学生专业认同感和自信心,形成良好的行为准则。专业品牌文化活动,作为专业文化的载体,能够从德智体美劳五个方面推进“五育”融合育人,促进人才的全面发展。专业文化建设的层次与品位直接影响着专业的声誉和培养人才的品质,因此应重视专业文化的建设,形成专业独有的灵魂。

稳步推进试点学院改革 全面提升人才培养质量——湖北工业大学机械类人才培养模式改革

湖北工业大学贯彻党的十八大精神——“推动高等教育内涵式发展”，围绕学校确立的建成高水平工业大学目标任务，坚持“严谨务实、谋划创新”，改革现有人才培养模式，构建以学生为主体、以教师为主导、以全面提升学生创新创业与实践能力为核心，提升学生的工程实践能力、创新能力和国际竞争力的人才培养模式，不断深化教育教学改革，在“产学研”合作培养、分类人才培养等方面取得突破进展，全面提高应用型人才培养的质量。

湖北工业大学苏晨设计作品选

设计说明：瓦楞纸生产线设计，运用点、线、面的手法使凌乱的设备变得整体划一，在上部观察走道上运用舰桥元素设计增强其上部的防卫及安全感，滚齿部采用玻璃防护体与舰桥走到遥遥相呼应，自然简洁统一。局部检查维修部分经人机分析采用切斜角处理，减少人员碰撞受伤，体现人为关怀及对机械设备与现代设计审美之间的完美融合，充分体现出生产线现代感与科技感及体量感。在色彩上以蓝白相间突出产品的高新技术，蓝色带具有产品走向的指示性。

湖北工业大学周红宇设计作品选

设计说明：本设计初衷是针对物流转运进行的再设计,提升设备在使用过程中的易操作性,并能通过设计提升人性关怀。设备作为物流转运设备,其主要工作场所在室内,基于其频繁的移动特性,外观颜色使用警示性较强的黄色能很好的起到提醒作用，也增加设备使用的安全性。设备整体形态饱满，两条主轮廓线体现设备的张力，强调了设备本身的可靠性。同时设计也从以下几个方面表现其特征：主操作板的易于观察和美观；起重工作时安全防护玻璃挡板：设备充电接口与外接孔设计。

基于嵌入式设备的低功耗工业读码器系统设计

针对目前国内读码器产品种类稀少、成本过高,功耗和热量过高、识别率低等问题,提出了一种结构紧凑、性价比高、功耗低、稳定性强的智能读码器系统设计方案。该系统方案主要基于ARM平台和Linux系统开发,硬件方面采用NXP MX8Mini作为主控芯片,搭载XILINX的XC7A50T FPGA器件,配置2G容量的LDDR4内存用来做图像预处理工作,采用AR0144CS芯片作为图像传感器,并支持多种通讯协议和扩展。软件方面,主要介绍了系统FPGA图像预处理及高斯滤波具体实现、ARM与FPGA的通讯、上位机功能设计。经过测试,该读码器系统运行稳定、体积小、功耗低,一维码8mil Code128识别率达到99.99%,为当前国产读码器市场提供了一种新的解决方案。

凿岩机械臂逆运动学解流形分析及优化

针对一款位姿强耦合的七自由度凿岩机械臂,提出一种基于旋量理论和微分流形理论的逆运动学求解算法。利用Paden-Kahan子问题和几何法得到该冗余机械臂的全部逆解。由于冗余关节的存在,通过末端执行器所需位姿进行求解可以得到无穷组关节逆解,其呈现出光滑流形结构,根据自运动流形的特点,将其分别映射到位置关节空间和姿态关节空间。随后根据实际作业需要,建立多目标优化泛函,对机械臂的解空间进行优化,得到优化解流形。最后针对优化解流形的一组关节逆解进行五次多项式轨迹规划。结果表明:选取的最优解使凿岩机械臂在整个定位过程中运动稳定,位姿误差较小,从而验证了逆运动学解法和优化流形的正确性。

考虑双资源约束的柔性机械加工车间逆调度问题研究

为提高机械加工车间在动态生产环境下的效率和稳定性,建立了考虑机器与工人约束的柔性机械加工车间逆调度问题模型。该模型以最小化完工时间、机器能耗和逆偏差指数为目标,通过调整工件排产、工人作业以及机加工工艺参数对原始调度方案进行优化。针对问题特征,提出了一种差分进化算法。在算法中,设计了混合双层编码方式以降低搜索难度;提出了两种基于调度规则的初始化方式以提高种群质量;为加强和平衡全局与局部搜索,设计了自适应遗传操作以及基于精英选择的局部搜索策略;改进了哈明距离,并提出了一种拥挤度算子以反映种群真实多样性。在实验中构建了33组测试算例,并将所提算法与其他7种算法进行对比,验证了所提算法性能。最后,分析了某液压缸生产车间在两种不同动态环境下的真实逆调度案例,结果表明,所提算法能够在较小程度改变原始调度的情况下缩短4.2%的完工时间、降低20.2%的机器能耗。

闭链级混联式液压机械臂运动控制方法

针对含有多个闭链结构的液压机械臂非线性强、控制精度低等特点,采用了虚拟分解控制方法消除了系统非线性引入的误差,以提高其控制精度。首先,根据驱动方式不同将整个机械臂分解为四类结构,针对每一类结构再将其虚拟分割成每一子系统,对每个子系统分别建立了刚体动力学模型、液压执行器流体动力学模型;然后,基于刚体动力学模型和流体动力学模型分别设计了刚性连杆控制律和液压执行器控制律,其前馈控制量和误差反馈量是高精度控制的基础;最后,使用Simulink的Simscape模块建立了该机械臂的多物理域混合模型,进行了轨迹跟踪效果验证,同时引入了控制性能指标,在不同机械臂的液压执行器空间进行了计算。研究结果表明:相比于比例-积分-微分控制器,基于虚拟分解控制理论搭建的控制器控制精度提升较大,单关节平均绝对误差最大降低了88.9%,且控制效果与其他较先进液压控制器的性能指标相近。针对含复杂闭链结构的混联式液压机械臂,采用虚拟分解控制理论能有效提升控制精度。

基于生成对抗网络的工业场景低质图像增强算法

针对工业场景下图像模糊、分辨率低、边缘细节不明显等问题,提出一种基于生成对抗网络的低质图像增强算法。首先,设计退化网络获得与真实场景更为接近的低质图像,以此与现实高清图像获得特征映射关系;其次,在使用密集残差块(residual in residual dense block,RRDB)的基础上添加卷积注意力模块,增强RRDB网络的特征表达能力,以有效地捕获关键特征信息;最后,设计边缘增强网络模块结合改进的RRDB作为生成器,图像细节信息的捕捉与还原能力得到显著提升,并与判别器对抗生成更高质量的图像。实验结果表明,相较于现有常用的图像增强算法,所提算法能有效提升工业场景图像清晰度、保留图像细节并减少失真。定量指标峰值信噪比平均提升10.45%,结构相似性平均提升15.92%,运行速度快,能满足工业生产需求。

机械工程教改方向与原则的探讨

为促进我国机械工程教育教学质量的提升,该作者以机械工程教改方向与原则的探讨为课题,从机械工程改革的必要性入手,对其进行了简要地分析,并在此基础上全面而深入地探究了机械工程教学改革原则与方向。希望对推动我国机械工程教育领域发展起到一定的积极作用。

基于近似模型的蓄电池工程车电池布局优化

蓄电池工程车中蓄电池的重量大、数量多,其布局对车辆的整体性能影响较大。为优化车架的电池布局以及解决优化过程中频繁调用有限元仿真的问题,提出了一种响应面近似模型与多岛遗传算法相结合的蓄电池布局优化设计方法。首先建立了蓄电池工程车车架的参数优化模型、设计变量与目标函数的二阶响应面近似模型,然后采用多岛遗传算法对优化模型进行求解,使用动力学指标评定解的优劣,并选择一个最优解作为最优电池布局方案,最后使用缩尺车架模型对优化结果进行了试验验证。结果表明:蓄电池优化后的车架最大变形减小50.9%,最大等效应力减小37.9%,最大垂向振动加速度减小了14.6%,仿真与试验结果的误差为7.1%,达到了优化设计的目的。

基于改进RRT-Connect算法的机械臂运动规划

针对双向快速拓展随机树(RRT-Connect)算法在多障碍物复杂环境下算法收敛速度慢、搜索效率低、采样具有随机性等问题,提出一种基于椭球子集采样的RRT-Connect算法,首先在传统的RRT-Connect算法的基础上,结合目标偏执采样策略和椭球子集采样的优势,构造一种新的采样方法,对采样区域进行约束,在此基础上找到从起始点到目标点的最优路径点集合,并将该路径作为初始路径,通过引入基于三角不等式的路径修剪算法,在迭代过程中对路径不断优化,得到一条从起始点到目标点的代价小、无碰撞路径,最后结合五次多项式差值算法进行路径优化,生成一条路径平滑且曲率连续的优化路径,从而使机械臂沿着该最优路径快速、准确、稳定的到达目标点。实验结果表明,对比原始的RRT-Connect算法,平均规划时间效率提高了30.5%、平均采样点减少了76.74%、平均路径长度缩短了13.22%,该算法在规划过程中收敛速度更快、搜索效率更高、路径优化效果更显著。

基于威布尔分布的机械加速寿命试验优化与可靠性统计分析

机电产品加速寿命试验中存在试验效率不高,且试验数据有效性较低的问题,为此,对基于威布尔分布型机械产品恒定应力加速寿命试验进行了优化设计方面的研究。首先,假定威布尔分布型试验样品在各试验应力水平下失效机理保持不变,且其特征寿命与各试验应力水平之间符合广义对数线性方程,在此基础上建立了定时截尾恒定应力加速寿命试验可靠性统计模型;然后,在试验样本总量保持一定的情况下,以各应力水平下的试样分配比例及试验应力水平数为优化变量,同时根据D-最优设计理论,以“各试验应力下得到的Fisher信息矩阵最大,且机械产品中位寿命估计值的方差最小”为优化目标,对威布尔分布型机械产品定时截尾恒定应力加速寿命试验方案进行了优化设计;最后,以某型机械产品为例进行了仿真模拟试验与算例分析,以验证加速寿命试验优化方法的有效性与可行性。研究结果表明:所提出的定时截尾恒定应力加速寿命试验优化设计方法是可行和有效的。

基于NSGA-Ⅱ的热压系统上下料机械手结构优化设计

为实现热压系统上下料装置的轻量化设计,提出将响应面法和NSGA-Ⅱ算法相结合的多目标优化方法。以上下料机械手结构质量、最大变形和二阶模态固有频率作为优化目标,以机械手支撑立柱的壁厚、边长和取件手臂壁厚、宽度作为优化参数,进行参数化建模,采用Box-Behnken方法设计4因素3水平试验,并通过ANSYS Workbench有限元软件得到仿真结果。采用二阶响应面法,对目标函数与变量参数之间的非线性关系进行预测,并将预测数据与实际值比较,验证该方法具有良好的准确性和可行性。采用NSGA-Ⅱ算法对多目标优化的Pareto前沿解进行搜索,选择Pareto解集中的第55组解,即支撑立柱的壁厚为5 mm,边长为89 mm,取件手臂壁厚为7 mm,宽度为78 mm,宽度取整为80 mm。经过仿真证明,上下料机械手模型质量从307.89 kg减小到223.72 kg,减重比高达27.34%。优化后结构的最大变形量从0.394 mm增大到0.475 mm,满足最大变形量不超过1 mm的设计要求。二阶模态固有频率从47.57 Hz减小到46.19 Hz,降幅较小。运用ADAMS软件对上下料装置进行运动学仿真,得到机械手速度、加速度曲线,优化后该装置运动过程平稳,运动过程无明显冲击和振动。

关于工业工程成本管理与控制的探究

随着我国经济的快速发展,建筑市场竞争日趋激烈。建筑成本是建筑企业生存发展的关键,加强建筑工程成本管理对降低企业经营成本、提高企业效益具有十分重要的作用。本文对这些问题进行了简单的分析,并探究了工业工程成本的管理与控制策略。

工程机械的智能化趋势与发展对策分析

分析工程机械的智能化发展趋势及未来的发展方向,提出推动工程机械智能化发展的对策,以传统混凝土桥梁悬浇挂篮装备智能化改造为案例,分析科学技术对工程机械智能化发展的作用,采用智能化控制技术,推动工程机械的智能化发展。

机电设备自动化监控技术在冶金机械制造业中的应用

随着我国经济的迅速发展,冶金机械制造领域中的理论体系与实践体系也得到了持续的完善。基于此,冶金机械制造工作者需要不断提升自身的专业素质。由孙学强编著,机械工业出版社2020年4月出版的《机械制造基础》一书,是冶金机械制造领域中重要的研究成果,该书使用专业理论联系实际案例的方式,对机械制造基础系统的介绍,重点阐述了机电设备自动化监控技术等内容,能够在冶金机械制造中发挥出重要的参考价值。

基于工业机器人的焊缝参数自适应控制方法

针对焊接机器人作业过程中焊接参数不能实时调整的问题,提出一种自适应焊接系统,能根据不同的焊缝间隙实时改变焊机的电流电压及焊接速度。探讨焊缝间隙的实时测量,分别对不同间隙情况的DC03板材进行不同焊接速度以及不同送丝速度下的焊接实验,,并对其对接焊缝进行抗拉强度分析,得到了最佳参数。试验验证,自适应系统在焊接过程中能自动调整相关参数,找出不同间隙板材与送丝速度、焊接电流与焊接电压变化的最佳值,获得最优焊接质量。

机械制造技术在冶金设备中的应用

随着我国经济的进步与发展,机械制造技术领域中的理论体系与实践体系也得到了持续的完善。基于此,冶金设备制造工作者需要不断提升自身的专业素质。由黄筱调、赵松年编著,机械工业出版社于2004年6月出版的《机电一体化技术基础及应用》一书,是冶金设备制造领域中重要的研究成果,该书使用专业理论联系实际案例的方式,对机电一体化技术基础及应用系统的介绍,重点阐述了机电一体化技术等内容,能够在冶金设备制造中发挥出重要的参考价值。

基于CFD-DEM的物料转运过程诱导风流场与产尘因素分析

为了揭示颗粒物料在皮带机转运过程中的粉尘运移规律问题,推导了含有水平初速度的颗粒物料转运过程中的诱导气流方程,并采用CFD-DEM耦合方法对转运过程中的颗粒分布与诱导风流场特性进行了研究,分析了颗粒物料的落料高度、质量流量和初速度对颗粒逸散与诱导气流的影响。结果表明:颗粒在弧形下落阶段速度逐渐提高,挤压碰撞阶段颗粒速度先降低后提高,最后趋于稳定,部分颗粒出现逸散现象;含尘气流在颗粒物料弧形下落阶段和挤压碰撞阶段扩散较为明显;诱导气流速度与颗粒物料质量流量和初始速度呈正比关系,颗粒物料质量流量与诱导气流速度呈幂函数关系,拟合曲线幂指数为0.6~0.74。