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自由曲面均匀喷涂的机器人轨迹规划方法

清华大学学报（自然科学版） 2013年第10期53卷 1418-1423页

作者：缪东晶王国磊吴聊杨向东陈恳清华大学精密仪器与机械学系机器人及其自动化实验室北京100084

为了提高产品的质量和性能,往往需要在许多产品表面涂覆一层均匀涂层。该文针对自由曲面的均匀喷涂问题,研究了喷涂机器人喷枪的路径规划与速度优化。首先利用数控加工过程与喷涂作业过程的相似性,提出一种利用数控刀位轨迹生成喷枪路... 详细信息

为了提高产品的质量和性能,往往需要在许多产品表面涂覆一层均匀涂层。该文针对自由曲面的均匀喷涂问题,研究了喷涂机器人喷枪的路径规划与速度优化。首先利用数控加工过程与喷涂作业过程的相似性,提出一种利用数控刀位轨迹生成喷枪路径的方法。该方法具有计算速度快、易于实现的优点。以提高涂层的均匀度为目标,对喷枪的变速喷涂进行研究,给出了一种优化喷枪速度的方法。该方法在保证喷枪速度满足要求的同时,使涂层的厚度方差最小。仿真计算结果表明:该喷枪路径规划与速度优化方法是有效的。

关键词：自由曲面涂层均匀度机器人轨迹规划

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制动片钢背数控铲钩机及其数控系统的研究

制动片钢背数控铲钩机及其数控系统的研究

作者：缪东晶吉林大学

学位级别：硕士

摩擦制动是汽车制动的主要方式,摩擦式制动片的性能与结构直接影响制动器的性能,进而影响车辆的安全性。剪切强度是制动片最重要的性能之一,制动片设计人员不断寻找各种方法提高制动片的抗剪性能,如选用新型材料的粘结剂,以防止制动衬... 详细信息

摩擦制动是汽车制动的主要方式,摩擦式制动片的性能与结构直接影响制动器的性能,进而影响车辆的安全性。剪切强度是制动片最重要的性能之一,制动片设计人员不断寻找各种方法提高制动片的抗剪性能,如选用新型材料的粘结剂,以防止制动衬片脱落的事故发生,但效果并不尽如人意。国外提出了一种新的方法来提高制动片的剪切强度,即在制动片钢背上加工出数量众多的钩刺状凸起,钩刺可以大幅提高制动片钢背与制动衬片的接触面积,从而提高制动片的剪切强度。国内的制动片生产企业迫切的需要有种应对多品种、中小批量的生产设备来实现带钩刺状凸起钢背的加工。本文针对汽车行业的需求,研究用于加工钩刺状凸起的专用数控机床――制动片钢背数控铲钩机,使其经济而高效的应用于实际生产。本文通过对钩刺状凸起形成机理的分析,得出钩刺状凸起的形成主要依赖于刀具运动轨迹的结论。对铲钩机的总体布局进行了设计;对铲钩机的关键部分――刀具运动机构进行了设计;对当前数控技术的研究热点――开放式数控系统进行了研究,从硬件和软件两方面对铲钩机的数控系统进行了整体规划:硬件方面在对比了开放式数控系统的三种结构形式的基础上,采用了NC嵌入PC型结构,即“PC+运动控制卡”的形式;软件方面对铲钩机系统软件的特定功能进行了分析,介绍了数控系统软件的开发语言和开发环境。在对开放式数控系统研究的基础上,开发了铲钩机的数控系统软件。在研制的铲钩机上,以具体规格的制动片钢背为样品进行了实际加工试验。试验结果表明,铲钩机工作平稳可靠,操作简洁,能够按照预先设定的数控加工程序对各种形状的钢背进行加工,加工出的钩刺完全符合预期要求。铲钩机近期已经投入到企业的实际使用,在山东某汽车零部件制造有限公司的工业现场完成了数十万片制动片钢背的加工。用户对其合理的结构设计,稳定的生产性能、便捷的操作感到非常满意,产生了很好的经济效益和社会效益。在天津第十届国际摩擦密封材料技术交流暨产品展示会上展出时,得到了国内外业界同行的认可和好评。铲钩机的研制对改善汽车制动片的性能、提高汽车驾驶的安全性方面具有重要意义。铲钩机作为我国首台自主研制的在制动片钢背上加工出钩刺状凸起的生产设备,填补了国内空白,具有很好的推广应用前景。

关键词：开放式数控系统铲钩机运动控制卡钩刺状凸起

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面向飞机表面喷涂的多层次控制程序结构

航空学报 2013年第4期34卷 928-935页

作者：王朝晖陈恳吴聊缪东晶清华大学精密仪器与机械学系北京100084

为实现飞机外表面的机器人自动化喷涂,根据飞机外表面的几何特征,提出了飞机表面喷涂轨迹的规划方案和自动化喷涂作业的定位方法。根据该方法制订了多层次的喷涂控制程序结构,包括主逻辑层、控制程序层、辅助功能层3个层次。主逻辑层负... 详细信息

为实现飞机外表面的机器人自动化喷涂,根据飞机外表面的几何特征,提出了飞机表面喷涂轨迹的规划方案和自动化喷涂作业的定位方法。根据该方法制订了多层次的喷涂控制程序结构,包括主逻辑层、控制程序层、辅助功能层3个层次。主逻辑层负责整个程序体系运行的调度,即调用控制程序层和辅助功能层中的功能模块;控制程序层包含飞机表面的分区及相应的喷涂控制程序模块;辅助功能层包括喷涂工艺参数、运动参数、系统默认参数等内容。为快速生成多层次喷涂程序体系,提出了面向飞机外表面喷涂的离线编程技术方案。以飞机模型表面喷涂为例,验证了方法的有效性和可维护性。

关键词：喷涂机器人轨迹规划离线编程分布式控制程序结构

系统参数标定过程对多边坐标测量系统测量不确定度的影响

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仪器仪表学报 2020年第11期41卷 50-57页

作者：孙威缪东晶李建双姚燕钟文中国计量大学计量测试工程学院杭州310018 中国计量科学研究院北京100029

坐标测量结果的不确定度评定是多边坐标测量系统待解决的关键问题之一。实际应用中,系统通常需标定系统参数后再进行测量,因此系统参数标定过程会对测量结果产生重要影响,但目前还缺乏相关研究。为了对其准确评定,建立了多边坐标测量模... 详细信息

坐标测量结果的不确定度评定是多边坐标测量系统待解决的关键问题之一。实际应用中,系统通常需标定系统参数后再进行测量,因此系统参数标定过程会对测量结果产生重要影响,但目前还缺乏相关研究。为了对其准确评定,建立了多边坐标测量模型,分析了测量不确定度的空间分布特性,重点研究了系统参数标定的影响并评定了整体测量不确定度。结果表明,目标点的x坐标、y坐标、z坐标测量不确定度分别优于0.004 0 mm、0.003 8 mm、0.005 3 mm,且测量不确定度的空间分布呈现径向、轴向不同的特点。进行了坐标测量精度验证实验,结果表明,两目标点间测距量不确定度优于0.005 3 mm,各组En值均小于1,验证了评定结果的准确性。研究了各不确定度分量对总体测量不确定度的影响,其不确定性主要来源是反射镜的光学中心偏差以及系统参数标定不确定度,表明系统参数标定过程对多边坐标测量系统测量不确定度的影响不容忽视。

关键词：系统参数标定多边法坐标测量不确定度评定

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飞机表面自动喷涂机器人系统与喷涂作业规划

吉林大学学报（工学版） 2015年第2期45卷 547-553页

作者：缪东晶吴聊徐静陈恳谢颖刘志清华大学机械工程系机器人及其自动化研究室北京100084 中国计量科学研究院北京100029 清华大学摩擦学国家重点实验室北京100084

提出了一种适用于飞机等具有大型自由曲面产品自动喷涂的机器人系统,介绍了该系统的机械结构布局与控制系统结构,在分析喷涂作业流程的基础上,对喷涂作业规划方法中的关键技术如飞机位姿标定、喷枪轨迹规划等进行了研究,并基于CATIA二... 详细信息

提出了一种适用于飞机等具有大型自由曲面产品自动喷涂的机器人系统,介绍了该系统的机械结构布局与控制系统结构,在分析喷涂作业流程的基础上,对喷涂作业规划方法中的关键技术如飞机位姿标定、喷枪轨迹规划等进行了研究,并基于CATIA二次开发技术,开发了控制系统软件,将喷涂作业的所有环节对应的软件操作均无缝地集成到CATIA平台中。在模拟工件上进行喷涂试验,结果表明:该机器人系统自动化程度高,运行稳定可靠,能有效提高涂层质量。

关键词：工业机器人技术大型自由曲面自动化喷涂喷枪轨迹规划

测站数量对多边法坐标测量系统测量精度的影响

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仪器仪表学报 2020年第7期41卷 38-44页

作者：缪东晶孙威李建双姚燕钟文中国计量科学研究院北京100029 中国计量大学计量测试工程学院杭州310018

增加测站数量是提高多边法坐标测量精度的潜在手段之一,为了研究测站数量对坐标测量精度的影响,建立了不同测站数量组合的坐标测量系统,推导了测站数量与所需标定动点数的关系。进行了4~7台测站的坐标测量系统仿真,仿真实验发现,随着测... 详细信息

增加测站数量是提高多边法坐标测量精度的潜在手段之一,为了研究测站数量对坐标测量精度的影响,建立了不同测站数量组合的坐标测量系统,推导了测站数量与所需标定动点数的关系。进行了4~7台测站的坐标测量系统仿真,仿真实验发现,随着测站数量从4台逐步增加至7台,测量精度依次改善了74.3%、17.5%、8.2%,系统测量误差平均值由111.1μm逐渐降为11.1μm,精度改善明显,且改善趋势逐渐减缓。进行了坐标测量精度验证实验,结果表明,随着测站数量的逐步增加,测量精度依次改善了83.9%、11.4%、4.7%,系统的测量误差值显著降低,精度改善趋势与仿真结果一致,表明多边法坐标测量系统中,适当增加测站数可以有效改善系统的测量精度。

关键词：多边法坐标测量测站数量测量精度

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面向机器人喷涂的多变量涂层厚度分布模型

清华大学学报（自然科学版） 2017年第3期57卷 324-330页

作者：王国磊伊强缪东晶陈恳王力强清华大学机械工程系北京100084 成都飞机工业(集团)有限责任公司成都610091

为了解决传统机器人喷涂模型在喷涂工艺参数改变时会失效的问题,该文将喷涂工艺参数作为模型变量,研究多变量喷涂模型的建模方法。首先,提出了一种基于β分布的涂层生长速率函数,并通过对其进行积分推导出涂层厚度分布方程;其次,通过分... 详细信息

为了解决传统机器人喷涂模型在喷涂工艺参数改变时会失效的问题,该文将喷涂工艺参数作为模型变量,研究多变量喷涂模型的建模方法。首先,提出了一种基于β分布的涂层生长速率函数,并通过对其进行积分推导出涂层厚度分布方程;其次,通过分析、拟合喷涂实验数据,分别建立喷枪流量、喷涂距离与涂层生长率最大值的关系式,以及喷枪流量、空气压力与喷幅宽度的关系式,并将其代入到涂层厚度分布方程中,建立了以5种常变喷涂工艺参数为自变量的涂层厚度分布泛化模型;最后,通过实验对模型进行验证。结果表明:该模型能够根据工艺参数的变化预测相应的涂层厚度分布,且平均预测误差小于4.3%。

关键词：工业机器人机器人喷涂涂层生长速率涂层厚度分布可变喷涂参数多变量模型

外差干涉相位测量中信号串扰误差与补偿方法研究

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中国激光 2023年第10期50卷 75-86页

作者：杨伟雷刘洋赫明钊缪东晶陈本永谢志奇李建双浙江理工大学纳米测量技术实验室浙江杭州310018 中国计量科学研究院北京100029 中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018

为了解决外差干涉相位测量中多通道采样信号间的串扰误差对相位测量精度的影响,提出了一种基于采样信号频谱分析的预补偿方法来实现信号串扰误差的补偿和消除。首先建立基于锁相放大的正交鉴相法的信号串扰误差理论模型,阐明了串扰系数... 详细信息

为了解决外差干涉相位测量中多通道采样信号间的串扰误差对相位测量精度的影响,提出了一种基于采样信号频谱分析的预补偿方法来实现信号串扰误差的补偿和消除。首先建立基于锁相放大的正交鉴相法的信号串扰误差理论模型,阐明了串扰系数、输入信号幅值比和串扰信号相位偏移对相位测量误差的影响;设计仿真实验验证了该误差模型和补偿方法的有效性;然后基于紧凑型FPGA开发平台设计了相位测量实验,结果表明该补偿方法能够有效消除信号串扰误差的影响,补偿后相位测量的最大误差从0.34°下降到0.01°;最后搭建了外差干涉仪并与高精度的压电位移平台进行比对,实验结果表明补偿后的信号处理系统能够满足外差干涉测量的应用需求。

关键词：测量外差干涉正交鉴相信号串扰频谱分析位移测量

双光梳非线性异步光学采样测距中关键参数的数值分析

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物理学报 2021年第18期70卷 47-56页

作者：夏文泽刘洋赫明钊曹士英杨伟雷张福民缪东晶李建双天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072 中国计量科学研究院北京100029 浙江理工大学纳米测量技术实验室杭州310018

双光梳异步光学采样的绝对测距方法具有量程大、测速快和精度高等特点,在几何量精密测量领域具有广泛的应用前景.特别地,结合异步光学采样和非线性强度互相关的倍频信号时域探测方法,可以有效避免测量过程中载波包络偏移频率对测距精度... 详细信息

双光梳异步光学采样的绝对测距方法具有量程大、测速快和精度高等特点,在几何量精密测量领域具有广泛的应用前景.特别地,结合异步光学采样和非线性强度互相关的倍频信号时域探测方法,可以有效避免测量过程中载波包络偏移频率对测距精度的影响.本文针对双光梳非线性异步光学采样绝对测距系统,对影响其测距精度的理论模型和关键参数进行数值模拟研究.对双光梳异步光学采样的理论模型进行分析后,分别研究了双光梳光源参数(重复频率和重复频率差)、倍频信号精细拟合及脉冲时间抖动对测距精度的影响.数值分析结果表明:选择合理的重复频率和重复频率差有利于提升测距精度,此外适当提高测量速度可以有效降低脉冲时间抖动对测距误差的影响.

关键词：绝对测距光学频率梳异步光学采样数值分析