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基于三角网格模型的自由曲面自适应测点规划

计算机集成制造系统 2022年第6期28卷 1814-1822页

作者：郭润琪盛步云陆辛成武汉理工大学机电工程学院湖北武汉430070 湖北省数字制造重点实验室湖北武汉430070

测点自适应规划是复杂曲面类零件在加工质量数字化测量环节的关键。针对自由曲面自适应测点规划问题,开展曲面自适应布点研究。设置给定条件下的测点密度判定方法,生成样本集,再训练神经网络组合模型,构建测点密度预测模型,用于精简测... 详细信息

测点自适应规划是复杂曲面类零件在加工质量数字化测量环节的关键。针对自由曲面自适应测点规划问题,开展曲面自适应布点研究。设置给定条件下的测点密度判定方法,生成样本集,再训练神经网络组合模型,构建测点密度预测模型,用于精简测点数量;按照给定的测点密度阈值自适应获取聚类中心,并采用区域生长算法将曲面划分为测点密度大致相等的子曲面;以子曲面为基础,根据其测点密度进行局部均匀布点,提出一种基于曲面划分的自适应测点规划算法。实验结果表明,在该算法的误差结果接近样本组的情况下,所需测点数量较迭代重构算法明显减少;在相同测点数量下,该算法的误差比均匀布点算法更接近样本组。根据测点密度,将曲面由一个复杂、非规则的模型分成若干测点密度相近的子曲面可以减少测点数量;所规划的测点能较好地描述自由曲面的加工质量。

关键词：自由曲面自适应布点测点密度曲面划分

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面向复杂曲面工件的检测规划研究与系统开发

面向复杂曲面工件的检测规划研究与系统开发

作者：郭润琪武汉理工大学

学位级别：硕士

随着我国机械制造业的高速发展,传统制造业向智能制造升级已是大势所趋。目前,企业常用的离线测量难以满足智能制造的柔性生产需求,在此背景下,将加工与检测融合的在线测量技术应运而生。在线测量技术有利于减少人工干预,减少重复定位... 详细信息

随着我国机械制造业的高速发展,传统制造业向智能制造升级已是大势所趋。目前,企业常用的离线测量难以满足智能制造的柔性生产需求,在此背景下,将加工与检测融合的在线测量技术应运而生。在线测量技术有利于减少人工干预,减少重复定位误差和搬运过程,提高检测精度和效率,从而实现智能检测。在进行在线测量之前,需要针对待测工件规划检测方案。国内微小型企业多依赖检测人员进行测点分布和测量路径规划从而生成检测程序,导致检测的自动化程度普遍不高。为提高在线测量的自动化和智能化水平,本文以某电气有限公司——接触式在线测量检测规划系统开发项目为支撑,开展复杂曲面工件的面特征的测点分布和测量路径规划研究与实现,自动生成检测方案,提高检测精度和检测效率。本文主要研究内容如下:(1)构建了接触式在线测量检测规划的系统框架。分析接触式在线测量的工作原理和检测规划软件的需求,构建检测规划中的测点分布和测量路径规划研究框架,为后续深入研究奠定基础。(2)研究了一种复杂曲面工件的测点分布方法,主要解决测点数量选取和自由曲面自适应布点的问题。首先,分析影响测点密度的相关因素,提出获取测点密度样本集的方法,借助PSO-GRNN神经网络构建测点密度确定模型,用于精简测点数量。然后,采用均匀布点策略对一般几何面进行布点,设计方法简化测点坐标求取过程,该方法解决了非连续、内外轮廓较复杂、倾斜特征面的点坐标求取问题。最后,根据曲面划分的思想,设计自由曲面测点自适应分布算法,实验结果表明,本文曲面布点算法规划的测点能较好地描述自由曲面的加工质量。(3)研究了一种复杂曲面工件的测量路径规划方法,主要提高探头与工件间的碰撞检测效率和碰撞规避方法的适用性。首先,在不考虑碰撞检测的前提下,利用模拟退火算法规划测点间的测量顺序,生成初始局部测量路径;根据特征测量顺序的相关需求约束,借助分层和分组思想,规划特征面间的测量顺序,生成初始全局测量路径。然后,简化探头模型,利用离散法和空间划分思想,将探头与工件之间的动态碰撞检测转化为简单几何体之间的相交判断,提出相关相交测试方法,并根据不同的碰撞精度需求,设计粗略检测和精细检测相结合的分级碰撞检测算法,实验结果表明,本文的碰撞检测算法有效且检测速度较快。最后,改进了蚁群算法,从而对发生碰撞的初始路径段进行重新规划,实验结果表明,改进后的蚁群算法规划的避障路径段较短且该方法不依赖于发生碰撞处的结构形状。(4)设计并开发了一套接触式在线测量检测规划系统。在研究面向复杂曲面工件检测规划方法的基础上,借助Web Graphics Library(Web GL)图形库,采用Java、Hyper Text Markup Language(HTML)和Java Script语言开发检测规划系统。以某一复杂曲面工件为例,介绍了检测规划系统的具体应用,验证了上述方法的可行性。

关键词：在线测量检测规划测点分布测量路径规划

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复杂曲面工件接触式在线测量路径规划研究

机电工程 2021年第11期38卷 1472-1478页

作者：齐洪方郭润琪武汉华夏理工学院智能制造学院湖北武汉430223 武汉理工大学机电工程学院湖北武汉430070

针对传统复杂曲面工件接触式在线检测路径规划过程中,规划时间长、效率低和规划路径较长等问题,提出了一种复杂曲面工件接触式在线检测路径规划方法。首先,采用离散法,将不考虑碰撞情况下生成的初始测量路径中,工件与探头之间的动态碰... 详细信息

针对传统复杂曲面工件接触式在线检测路径规划过程中,规划时间长、效率低和规划路径较长等问题,提出了一种复杂曲面工件接触式在线检测路径规划方法。首先,采用离散法,将不考虑碰撞情况下生成的初始测量路径中,工件与探头之间的动态碰撞检测转换为静态碰撞检测,并根据不同路径规划段所需的不同碰撞检测精度,将碰撞检测分为粗略碰撞检测和精细碰撞检测;然后,为简化静态碰撞检测,在只考虑待测工件与工作台直接接触的情况下,根据待测工件的AABB(axis-aligned bounding box)包围盒确定了栅格空间范围;最后,借助A算法生成的三维路径段,初始化蚁群算法的信息素,并通过改进蚁群算法的启发信息函数、概率选择函数,设计了节点搜索原则和避免死循环、陷阱的策略,对发生碰撞的初始测量路径段进行了重新规划,实现了碰撞规避和测量路径的优化。研究结果表明:与先生成路径矩阵再对测量顺序进行规划的方案相比,先生成初始路径再进行碰撞规避的方案可以节省85%路径规划时间;相同初始路径情况下,改进的蚁群算法生成路径较短;该测量路径规划方法能在较短时间内规划较优的测量路径。

关键词：复杂曲面在线测量路径规划蚁群算法

基于改进FPPN的飞控系统故障传播路径分析方法

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北京航空航天大学学报 2024年第6期50卷 1829-1841页

作者：张晓瑜张凤琪郭润夏吴军中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300 中国民航大学航空工程学院天津300300

针对飞控系统多冗余、多闭环的结构特性,结合有向图模型和模糊Petri网(FPN)模型,构建飞控系统故障传播模糊概率Petri网(FPPN)模型,以解决飞控系统特定结构下的故障传播路径问题。改进的FPPN模型包含飞控系统有向图模型、故障传播特性量... 详细信息

针对飞控系统多冗余、多闭环的结构特性,结合有向图模型和模糊Petri网(FPN)模型,构建飞控系统故障传播模糊概率Petri网(FPPN)模型,以解决飞控系统特定结构下的故障传播路径问题。改进的FPPN模型包含飞控系统有向图模型、故障传播特性量化计算模型和故障传播FPPN模型3个部分。采用面向对象技术分析飞控系统的功能行为和物理结构,综合复杂网络理论,构建系统故障传播有向图模型;引入Floyd算法,开展系统耦合关联分析,基于节点的度和边介数定义系统故障传播特性;在有向图模型的基础上,提出相应的结构映射规则,构建飞控系统故障传播FPPN模型,融合改进后的参数量化方法,设定2种推理算法对系统多冗余、闭环结构特性下的故障传播路径进行有效分析。通过数值分析与实例验证,获取飞控系统典型故障传播路径及路径上相关节点的状态值,验证所提方法的有效性。

关键词：飞控系统复杂网络理论有向图模型模糊概率Petri网模型故障传播路径分析

住房公积金制度、强制性储蓄效应与中国家庭消费

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系统工程理论与实践 2024年

作者：尹志超郭润东首都经济贸易大学金融学院

总需求不足是当前经济运行面临的突出矛盾，必须把恢复和扩大消费摆在优先位置。本文利用2015、2017以及2019年三期中国家庭金融调查数据，实证研究了住房公积金制度对家庭消费的影响。研究发现，缴存和提取住房公积金显著提高了家庭消... 详细信息

总需求不足是当前经济运行面临的突出矛盾，必须把恢复和扩大消费摆在优先位置。本文利用2015、2017以及2019年三期中国家庭金融调查数据，实证研究了住房公积金制度对家庭消费的影响。研究发现，缴存和提取住房公积金显著提高了家庭消费水平，并改善家庭消费结构。稳健性检验表明，在更换核心变量定义方式、替换工具变量以及放松工具变量排他性约束条件后上述结论依然稳健。异质性分析显示，住房公积金制度对有房、低收入以及中青年家庭消费产生更大的影响。进一步研究发现，缴存住房公积金能够降低家庭预防性储蓄动机、提取住房公积金能够提高家庭可支配收入并缓解流动性约束，从而促进家庭消费。本文提供了住房公积金制度促进家庭消费、改善家庭消费结构的微观证据，可为相关政策制定提供重要参考。

关键词：住房公积金家庭消费强制性储蓄效应预防性储蓄动机流动性约束

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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东北多年冻土区粉质黏土力学性能试验研究

东北多年冻土区粉质黏土力学性能试验研究

作者：郭润麒黑龙江大学

学位级别：硕士

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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