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基于点云数据的增材制造模型结构优化方法

中国机械工程 2023年第20期34卷 2482-2488页

作者：薛凯郭润兰黄晖阳黄华兰州理工大学机电工程学院兰州730050

增材制造因其逐层累加的特点,在进行结构优化时,需要考虑悬垂结构在成形过程中正确成形,避免在过程中形成冗余支撑结构。提出了一种三维模型结构优化方法,利用点云数据方法对三维模型进行处理获得其轮廓特征,将模型按照不同特征分割,针... 详细信息

增材制造因其逐层累加的特点,在进行结构优化时,需要考虑悬垂结构在成形过程中正确成形,避免在过程中形成冗余支撑结构。提出了一种三维模型结构优化方法,利用点云数据方法对三维模型进行处理获得其轮廓特征,将模型按照不同特征分割,针对其不同外部特征建立对应的内部椭球结构,同时在其内部重新构建自支撑结构,以保证优化后的结构成形过程中不会因为结构特殊而生成额外的支撑。实验结果表明,以四个不同特征模型为例,提出的方法在保证实体模型性能的前提下,平均减少了16.4%的成形时间及12%的材料成本。

关键词：增材制造点云数据结构优化自支撑算法

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玻璃幕墙清洗机器人内螺旋完全遍历路径规划研究

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哈尔滨工程大学学报 2024年第6期45卷 1170-1178页

作者：史方青黄华张昊郭润兰兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050

针对高空复杂环境下玻璃幕墙清洗机器人的全方位无死角清洗问题,本文提出了一种基于改进蚁群算法的内螺旋完全遍历路径规划方法。首先在融合视觉传感器识别定位结果的基础上构建环境栅格地图;针对机器人全方位无死角遍历问题,以最大覆... 详细信息

针对高空复杂环境下玻璃幕墙清洗机器人的全方位无死角清洗问题,本文提出了一种基于改进蚁群算法的内螺旋完全遍历路径规划方法。首先在融合视觉传感器识别定位结果的基础上构建环境栅格地图;针对机器人全方位无死角遍历问题,以最大覆盖面积、最小重复路径及最大安全性为目标,通过内螺旋完全遍历算法实现清洗路径规划。在此基础上,针对机器人完全遍历易陷入死区问题,以最快规划、最少拐点及最快收敛为目标,通过改进蚁群算法规划出最优逃逸死区路线。改进方向以机器人4方位4领域移动为主,在启发函数中引入A^(*)算法的代价函数,同时在信息素更新中引入惩罚函数的思想。最后通过2种算法结合完成清洗区域的完全遍历,仿真结果表明:机器人在已知地图上通过4次规划后清洗覆盖率达到100%,行进重复率达到3.15%,实现了完全遍历。

关键词：玻璃幕墙机器人路径规划蚁群算法内螺旋覆盖算法 A^(*)算法启发函数惩罚函数

基于扩展有限元方法的自愈微胶囊和基体力学性能适配的研究

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材料导报 2024年第13期38卷 272-279页

作者：李辉郭润兰黄华黄晖阳兰州理工大学机电工程学院兰州730000

微胶囊自修复树脂矿物复合材料作为一种自愈合智能材料得到了广泛的应用。微胶囊及时开裂,释放愈合剂从而修复基体中产生的微裂纹,是确保其自愈性能的关键。本工作基于扩展有限元方法结合内聚力模型,分析在不同偏置裂纹下微胶囊和环氧... 详细信息

微胶囊自修复树脂矿物复合材料作为一种自愈合智能材料得到了广泛的应用。微胶囊及时开裂,释放愈合剂从而修复基体中产生的微裂纹,是确保其自愈性能的关键。本工作基于扩展有限元方法结合内聚力模型,分析在不同偏置裂纹下微胶囊和环氧树脂基体之间的力学性能配比以及界面性能对裂纹扩展路径和微胶囊可裂性的影响。研究结果表明:(1)裂纹的扩展路径主要取决于微胶囊与基体的断裂性能配比,而弹性性能配比起次要作用。(2)当界面具有足够的粘结强度时,相对于断裂韧性配比,微胶囊与基体的断裂强度配比是影响微胶囊开裂的主要因素。(3)裂纹的偏置距离越大,裂纹越容易发生偏转,微胶囊越不容易开裂。(4)界面缺陷的存在有利于界面裂纹的产生,不利于微胶囊的开裂。研究结果可为自修复材料在工程中的应用提供理论依据。

关键词：树脂矿物复合材料自修复偏置裂纹扩展有限元内聚力模型

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国外新鲜果蔬的保鲜包装新技术

食品工业科技 2005年第8期26卷 137-138,140页

作者：郭润兰张丙云兰州理工大学甘肃兰州730050

论述了国外新鲜果蔬的保鲜包装新技术,其涉及到许多高新保鲜包装技术以及国外先进的保鲜包装技术。新鲜果蔬的保鲜包装新技术是多种保鲜包装方法的综合应用。

关键词：果蔬保鲜包装气调包装CAP

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基于深度SSDAE网络的刀具磨损状态识别

振动．测试与诊断 2024年第2期44卷 305-312,410,411页

作者：郭润兰尉卫卫王广书黄华兰州理工大学机电工程学院兰州730050

针对刀具磨损状态识别过程中采集数据量大、干扰信号复杂且需人为选择特征参数的问题,为提高刀具磨损状态识别模型的鲁棒性与泛化性,提出了一种数据驱动下深度堆叠稀疏降噪自编码(stacking sparse denoising auto-encoder,简称SSDAE)网... 详细信息

针对刀具磨损状态识别过程中采集数据量大、干扰信号复杂且需人为选择特征参数的问题,为提高刀具磨损状态识别模型的鲁棒性与泛化性,提出了一种数据驱动下深度堆叠稀疏降噪自编码(stacking sparse denoising auto-encoder,简称SSDAE)网络的刀具磨损状态识别方法,实现隐藏在数据中深层次的数据特征自动挖掘。首先,将原始振动信号分解为一系列固有模态分量(intrinsic mode function,简称IMF),并采用皮尔逊相关系数法选取了最优固有模态来组合一个新的信号;其次,采用SSDAE网络自适应提取特征后对刀具磨损阶段进行了状态识别,识别精度达到98%;最后,对网络模型进行实验验证,并与最常用的刀具磨损状态识别方法进行了对比。实验结果表明,所提出的方法能够很好地处理非平稳振动信号,对不同刀具磨损阶段状态的识别效果良好,并具有较好的泛化性能和可靠性。

关键词：深度堆叠稀疏自编码网络变分模态分解 K-最近邻分类器自适应特征提取状态识别

基于空间动力学优化的机床结构件质量匹配设计

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浙江大学学报（工学版） 2020年第10期54卷 2009-2017页

作者：黄华邓文强李源郭润兰兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730000

提出基于整机空间动力学预测模型、以移动结构件质量为设计变量的多目标匹配设计方法.基于机床移动件的工作行程构建整机工作空间,运用正交试验法进行空间位姿试验设计,建立整机空间固有频率预测模型;在工作空间内对机床进行动力学性能... 详细信息

提出基于整机空间动力学预测模型、以移动结构件质量为设计变量的多目标匹配设计方法.基于机床移动件的工作行程构建整机工作空间,运用正交试验法进行空间位姿试验设计,建立整机空间固有频率预测模型;在工作空间内对机床进行动力学性能的灵敏度分析,识别动力学的最优位姿和最差位姿;以最差位姿机床固有频率为优化目标,采用多目标质量匹配法对移动部件的质量进行最佳分布设计;重新计算优化后机床的固有频率,通过频率响应分析,比较优化前、后机床在最差和最优位姿下的动力学性能.结果表明,经过多目标质量匹配优化后,机床的固有频率得到了提高,刀尖节点的最大频响振幅明显降低,机床的整机动力学性能有了较大程度的改善.

关键词：空间位姿预测模型动态特性多目标优化质量匹配

整体变分算法在数码喷墨印花图像修补中的应用研究

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整体变分算法在数码喷墨印花图像修补中的应用研究

作者：郭润兰西安理工大学

学位级别：硕士

数字图像修复是图像恢复领域的一个重要分支,即用一定数学算法使受损的图像恢复、移走或取代照片中被选择的物体等。其主要目的是使观察者获得更好的视觉效果。其主要工作原理是利用数字图像待修补区的邻域或受损连续影像的前后帧信息... 详细信息

数字图像修复是图像恢复领域的一个重要分支,即用一定数学算法使受损的图像恢复、移走或取代照片中被选择的物体等。其主要目的是使观察者获得更好的视觉效果。其主要工作原理是利用数字图像待修补区的邻域或受损连续影像的前后帧信息填充图像的受损区域或指定的待修补区。数码喷墨印花技术是一种纺织印花高新技术,本课题主要针对喷墨印花中的受损图像,利用整体变分模型(TV)的图像修补技术进行修补,以提高喷墨印花质量,整体变分算法在数码喷墨印花中的应用研究具有十分重要的意义。本文概括了图像处理理论在图像修补中的应用,讨论了整体变分算法的相关理论,以最佳猜测原理和贝叶斯结构体系为理论框架,建立了基于整体变分(TV)算法的图像修补模型,利用整体变分算法在去噪的同时能够保持图像局部边缘的特点,同时结合窄条形空白待修补区域的特点,对待修补区域大小变化时对修补边缘效果影响和扩散程度的关键参数进行了改进,减少了迭代过程中的误差累计,提高了算法效率,改进了修补结果。通过实验对受损的喷墨印花图像进行修补,并取得较好的修补效果。

关键词：数码喷墨印花图像修补整体变分(TV)

变曲率立面自适应爬壁机器人结构的设计与分析

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机器人 2024年第5期46卷 576-590页

作者：胡晓林郭润兰黄华张存东兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730000

针对爬壁机器人在变曲率壁面作业时稳定性差和自适应能力不足等问题,设计了一种自适应模块与机身相对独立的分离式结构爬壁机器人,并研究它在壁面上的移动性能。首先根据机器人的壁面运动原理建立力学模型,计算无滑移和无倾覆时纵/横移... 详细信息

针对爬壁机器人在变曲率壁面作业时稳定性差和自适应能力不足等问题,设计了一种自适应模块与机身相对独立的分离式结构爬壁机器人,并研究它在壁面上的移动性能。首先根据机器人的壁面运动原理建立力学模型,计算无滑移和无倾覆时纵/横移动方向切换、沿壁面移动和越障所需的吸附力,并分析在周向曲面和径向曲面上纵向移动和横向移动时机身姿态的变化情况。然后通过永磁体装置的磁路设计和参数化仿真,分析气隙间距和壁面厚度对吸附力的影响,对机器人在不同曲面和不同运动模式下的吸附力进行仿真,优化永磁体的设计。最后通过实验验证了爬壁机器人在不同变曲率壁面上的移动性能和自适应性能。结果表明,所设计的爬壁机器人具有纵/横切换移动灵活、吸附稳定、变曲率壁面自适应能力强的特点,最小可适应曲率为0.46 m的壁面,且在90°壁面可承载7.2 kg的设备。

关键词：爬壁机器人永磁吸附变曲率立面运动分析

整体变分法在羊绒织物喷墨印花图像修补中的应用

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毛纺科技 2008年第4期36卷 41-44页

作者：郭润兰艾宏玲兰州理工大学甘肃兰州730050

数字图像修复是图像恢复领域的一个重要分支,即用一定数学算法使受损的图像恢复、移走或取代照片中被选择的物体等。文章讨论了整体变分算法的相关理论,分析研究了如何利用整体变分算法进行图像修补。实验结果表明:整体变分算法对羊绒... 详细信息

数字图像修复是图像恢复领域的一个重要分支,即用一定数学算法使受损的图像恢复、移走或取代照片中被选择的物体等。文章讨论了整体变分算法的相关理论,分析研究了如何利用整体变分算法进行图像修补。实验结果表明:整体变分算法对羊绒织物喷墨印花图像中的细小斑点、划痕等的修补有非常理想的效果。

关键词：羊绒织物喷墨印花图像修补整体变分