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融合LPA^(*)和DWA算法的导向辊生产车间AGV组合路径规划方法研究

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中国造纸 2024年第6期43卷 175-184页

作者：刘嘉琪刘善慧任慧冉陈宇宏季海阳西安理工大学陕西西安710048 富联精密电子(郑州)有限公司河南郑州450000

针对造纸类机械的导向辊生产线存在的多车间室内外导航精度不足、多车间运输通道共用、单车间产线交叉等问题,提出了融合LPA*和DWA算法的导向辊生产车间自动引导车(Automated Guided Vehicle,AGV)组合路径规划方法。首先建立了AGV本体... 详细信息

针对造纸类机械的导向辊生产线存在的多车间室内外导航精度不足、多车间运输通道共用、单车间产线交叉等问题,提出了融合LPA*和DWA算法的导向辊生产车间自动引导车(Automated Guided Vehicle,AGV)组合路径规划方法。首先建立了AGV本体运动模型和导向辊生产车间模型;然后提出了局部与全局组合的路径规划方法,采用LPA^(*)算法进行全局路径规划解决了全局最优路径的问题,采用DWA算法进行局部路径规划解决了避障问题;最后通过实验验证将本研究提出的组合路径规划算法与传统路径规划算法对比,组合路径规划算法较大缩短了路径搜索的时间,效率更高。

关键词：造纸类机械导向辊生产车间 AGV 路径规划

面向印刷工程的《机械控制工程基础》课程教学改革实践

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包装工程 2024年

作者：刘善慧郭铮铮卫延斌江祖勇马利娥西安理工大学印刷包装与数字媒体学院

印刷行业所涉产业是国民经济的支柱性产业之一，正处于向绿色化、数字化、智能化、融合化全面高质量发展的历史时期，亟需大量的印刷工程专业高端技术人才。然而，作为印刷工程核心专业基础课程，《机械控制工程基础》课程在教学过程中... 详细信息

印刷行业所涉产业是国民经济的支柱性产业之一，正处于向绿色化、数字化、智能化、融合化全面高质量发展的历史时期，亟需大量的印刷工程专业高端技术人才。然而，作为印刷工程核心专业基础课程，《机械控制工程基础》课程在教学过程中依然存在内容与印刷装备行业产教融合度不高、行业内课程思政元素挖掘不深、支撑大学生创新创业力度不足等问题，无法满足培养行业专业人才的教学需求。为此，西安理工大学印刷包装与数字媒体学院面向印刷工程专业人才培养目标，从以印刷装备控制领域典型案例挖掘与融入、印刷领域课程思政育人要素的挖掘与融入、基于印刷装备控制案例的课程实验设计3个方面，对《机械控制工程基础》课程教学进行系统性改革，取得了良好的效果，提升了学生综合运用专业知识和解决工程实际问题的能力。

关键词：印刷工程控制工程基础教学改革教学实践

基于视觉的导向辊生产车间AGV定位算法设计

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包装工程 2024年第15期45卷 233-240页

作者：任慧冉刘善慧边旭陈宇宏刘嘉琪西安理工大学西安710048 西安交通大学西安710049 富联精密电子(郑州)有限公司郑州450001

目的解决导向辊生产车间物料输送AGV的激光传感器存在的信息复杂度低、重复率高,且在不断迭代重采样过程中极易丢失正确位姿附近粒子造成定位失败等问题。方法提出一种基于视觉的自适应蒙特卡洛定位算法。建立相机观测模型和自动导引运... 详细信息

目的解决导向辊生产车间物料输送AGV的激光传感器存在的信息复杂度低、重复率高,且在不断迭代重采样过程中极易丢失正确位姿附近粒子造成定位失败等问题。方法提出一种基于视觉的自适应蒙特卡洛定位算法。建立相机观测模型和自动导引运输车本体运动模型,对观测模型进行去畸变处理,完成相机标定;设计基于视觉的自适应蒙特卡洛算法,获取特征信息,并用词袋模型进行分类,使用激光雷达构建2D栅格地图,采用特征点匹配估计位姿,实现AGV自我精确定位。结果仿真实验结果表明,本文所提算法与传统自适应蒙特卡洛定位(Adaptive Monte Carlo Localization,AMCL)算法相比,可使机器人更加快速地收敛到精度较高的位姿,具有更好的定位性能。结论基于视觉的AMCL算法设计,实现了导向辊生产车间机器人的高精度定位,优化了作业流程,提高了生产线系统智能化运行水平,可为其他场景定位应用提供参考。

关键词：导向辊生产车间物料输送AGV SLAM 词袋模型 AMCL定位

卫星式柔印机中心压印滚筒螺旋流道冷却性能研究

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包装工程 2024年第7期45卷 205-213页

作者：王洁刘健刘善慧苏舟林晓婷侯和平许小静西安理工大学印刷包装与数字媒体学院西安710054 西安航天华阳机电装备有限公司西安710100

目的探究卫星式柔印机在印刷过程中,中心压印滚筒内部冷却水流道结构对其冷却效果的影响。方法以双层中心压印滚筒为研究对象,采用数值模拟方法分析螺旋流道内冷却水的速度场和外滚筒的温度场,并与无螺旋流道的中心压印滚筒进行对比;探... 详细信息

目的探究卫星式柔印机在印刷过程中,中心压印滚筒内部冷却水流道结构对其冷却效果的影响。方法以双层中心压印滚筒为研究对象,采用数值模拟方法分析螺旋流道内冷却水的速度场和外滚筒的温度场,并与无螺旋流道的中心压印滚筒进行对比;探究流道截面形状对滚筒表面轴向温差的影响规律。结果有螺旋流道的滚筒的表面温度整体较低,且轴向温差(4.2℃)更小。在相同的入口流速条件下,横截面高宽比大的螺旋流道滚筒表面轴向温差更小。在入口冷却水流速为2.5 m/s的条件下,横截面高宽比为0.6的螺旋流道对应的滚筒表面轴向温差为2.46℃。结论采用高宽比较大的矩形截面螺旋流道,有利于缩小中心压印滚筒表面的轴向温差,从而改善滚筒的冷却效果。

关键词：中心压印滚筒冷却水流道数值模拟温度场轴向温差

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考虑资源需求差异的印包设备网络协同制造资源匹配方法

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包装工程 2024年第9期45卷 225-231页

作者：王博朝陈菊红李彦锋习大润焦飞强刘善慧西安理工大学经济与管理学院西安710048 西安理工大学包装印刷与数字媒体学院西安710048 陕西北人印刷机械有限责任公司陕西渭南714000

目的包装印刷装备行业存在制造资源分散、产业协同不足和效率低等问题,针对网络协同制造中的制造资源匹配问题提出一种有效方法。方法从不同子任务资源需求差异视角出发,构建基于TQCS制造资源评价指标体系及制造任务约束体系,通过层次... 详细信息

目的包装印刷装备行业存在制造资源分散、产业协同不足和效率低等问题,针对网络协同制造中的制造资源匹配问题提出一种有效方法。方法从不同子任务资源需求差异视角出发,构建基于TQCS制造资源评价指标体系及制造任务约束体系,通过层次分析法计算不同子任务的权重,以资源与任务的匹配度最大为目标函数,提出基于莱维飞行–遗传算法的网络协同制造资源匹配方法。结果改进的资源匹配方法相较于传统方法,能够得到成本更低、时间更短的方案,并且改进的遗传算法的寻优能力更高。结论相较于传统方法,改进的制造资源匹配方法的目标函数更合理、权重取值更客观、寻优能力更好,能够得到更为合理的制造资源匹配方案。

关键词：印包设备协同制造资源匹配遗传算法莱维飞行

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基于响应面法的涂布机烘箱风嘴结构优化研究

中国造纸 2024年第8期 137-146页

作者：孙玉香侯和平邝沿刘善慧雷晓明西安理工大学印刷包装与数字媒体学院渭南正奇印刷包装机械有限公司

为提升涂布机烘箱的干燥特性，本研究针对风嘴结构及其附近区域展开研究，分析风嘴多结构参数对内部流场特性的交互影响。借助有限元分析和响应面法，建立烘箱风嘴多结构参数交互影响下的流场特性数学回归模型，基于此进行风嘴结构的优... 详细信息

为提升涂布机烘箱的干燥特性，本研究针对风嘴结构及其附近区域展开研究，分析风嘴多结构参数对内部流场特性的交互影响。借助有限元分析和响应面法，建立烘箱风嘴多结构参数交互影响下的流场特性数学回归模型，基于此进行风嘴结构的优化设计，并将优化结果与仿真值进行误差比较，验证所构建回归模型的准确性。结果表明，构建的含有多结构参数的风嘴流场特性回归模型拟合度较好，基材温度、基材表面风速、基材压力3组响应值的预测值和仿真实验值误差均小于3%，能够较好描述风嘴局部流场特性变化规律。

关键词：涂布机烘箱风嘴有限元响应面法结构优化

来源：博看期刊

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EB胶印机中心压印滚筒动力学特性研究

机械科学与技术 2023年

作者：郝蕊侯和平芮童童刘善慧雷晓飞西安理工大学印刷包装与数字媒体学院

EB胶印技术是从根源上解决包装印刷业中污染问题的绿色印刷方式，中心滚筒是卫星式EB胶印机核心部件之一，为整机振动的主要来源，其动态特性直接影响着印品质量及生产效率。因此本文以卫星式EB胶印机中心滚筒为研究对象进行了动力学特... 详细信息

EB胶印技术是从根源上解决包装印刷业中污染问题的绿色印刷方式，中心滚筒是卫星式EB胶印机核心部件之一，为整机振动的主要来源，其动态特性直接影响着印品质量及生产效率。因此本文以卫星式EB胶印机中心滚筒为研究对象进行了动力学特性研究：首先建立中心压印滚筒的轴承-转子系统动力学微分方程；其次，研究不同参数对转子系统振动特性以及稳定性的影响规律；最后，研究中心滚筒内外壁之间的循环冷却水对滚筒结构造成的影响。其研究结果为EB胶印机中心滚筒的故障诊断、结构优化及稳定性分析提供了理论依据。

关键词：中心压印滚筒动力学建模数值解析方法流固耦合仿真模态参数

FDM直齿轮尺寸偏差的试验研究与工艺参数优化

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机械科学与技术 2023年第8期42卷 1270-1276页

作者：刘健王紫贤王晨悦刘善慧侯和平西安理工大学印刷包装与数字媒体学院西安710054

熔融沉积成型(FDM)过程中热塑性材料的热胀冷缩是影响成型件尺寸精度的重要因素。本文以分层厚度、喷头温度、打印速度、底板温度这4个打印参数为控制变量,利用正交试验研究了打印参数对聚合物直齿轮尺寸精度的影响,运用三维扫描技术对... 详细信息

熔融沉积成型(FDM)过程中热塑性材料的热胀冷缩是影响成型件尺寸精度的重要因素。本文以分层厚度、喷头温度、打印速度、底板温度这4个打印参数为控制变量,利用正交试验研究了打印参数对聚合物直齿轮尺寸精度的影响,运用三维扫描技术对聚合物直齿轮打印件进行测量,分析了齿轮各部位的变形特征,进而计算出不同打印参数组合下的齿廓总偏差。采用齿距仪测量了聚合物直齿轮打印件的齿距偏差。运用极差法分析了打印参数对齿廓总偏差和齿距偏差的影响顺序。最后,采用综合平衡法获得了最优工艺参数组合:喷头温度230℃、底板温度87℃、打印速度40 mm/s、层厚0.1 mm。

关键词：熔融沉积成型齿轮模型齿廓总偏差齿距偏差三维扫描

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凹版印刷基材烘干温度对张力的影响机理分析

西安交通大学学报 2018年第12期52卷 145-151页

作者：何奎陶涛刘善慧西安交通大学机械工程学院西安710049 河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 西安理工大学印刷包装与数字媒体学院西安710048

为了提高凹版印刷中料带张力的控制精度,需要对凹版印刷中的张力模型进行深入研究,建立更加精确的张力模型,重点研究电子轴凹版印刷烘干温度对印刷部分张力系统的影响。首先根据质量守恒定律建立了包含温度因素的印刷部分张力模型,该数... 详细信息

为了提高凹版印刷中料带张力的控制精度,需要对凹版印刷中的张力模型进行深入研究,建立更加精确的张力模型,重点研究电子轴凹版印刷烘干温度对印刷部分张力系统的影响。首先根据质量守恒定律建立了包含温度因素的印刷部分张力模型,该数学模型首次考虑了干燥系统造成的料带温度不均匀分布状态;然后从系统输入和输出关系出发,采用MATLAB/Simulink软件对张力模型进行数值仿真,并在电子轴凹版印刷设备上进行实验研究,验证张力模型和数值仿真的正确性;最后分析了烘干温度对张力系统特性的影响规律。研究表明:烘干温度对张力系统稳态性能没有影响,而对系统的瞬态特性影响显著,瞬态过渡过程时间随着烘干温度增高而增长;在电子轴凹版印刷机工作条件下,烘干温度为60～80℃时,瞬态过渡过程时间相比于无干燥系统增长了41%～82%。该研究成果为电子轴凹版印刷张力系统和套准系统的理论研究提供了重要基础,有利于提高电子轴凹版印刷产品质量。

关键词：电子轴凹版印刷烘干温度料带张力