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微切削结构毛刺研究综述

机械工程学报 2024年

作者：雷雨许志龙徐西鹏高贾顺郭必成厦门海洋职业技术学院集美大学海洋装备与机械工程学院集美大学轮机工程学院华侨大学制造工程研究院

随着微纳制造的快速发展，医疗、电子和能源等领域产品的微结构越来越复杂，精度要求也越来越高，而微结构在切削加工中易产生毛刺，极大的制约了产品的质量和性能。从切削微结构过程中毛刺的形成入手，论述了微结构毛刺形成机理的研究... 详细信息

随着微纳制造的快速发展，医疗、电子和能源等领域产品的微结构越来越复杂，精度要求也越来越高，而微结构在切削加工中易产生毛刺，极大的制约了产品的质量和性能。从切削微结构过程中毛刺的形成入手，论述了微结构毛刺形成机理的研究现状，介绍了微细毛刺尺寸的预测与表征方法。分析了切削参数、工艺规划、刀具设计和材料改性等因素对毛刺尺寸的影响，总结了毛刺的控制方法。对微细毛刺去除方法进行归纳分类，并综述了不同微结构毛刺的去除工艺及效果，探讨了目前微结构毛刺去除方面存在的瓶颈问题，指出了微结构毛刺去除方法的发展趋势。

关键词：微结构形成机理表征毛刺去除

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磁粒研磨镍基高温合金群孔切出毛刺的研究

中国表面工程 2021年第4期34卷 82-89页

作者：丁浩东张国富焦安源韩冰辽宁科技大学机械工程与自动化学院鞍山114051 辽宁科技大学应用技术学院鞍山114051

为解决镍基高温合金GH3128群孔切出毛刺难去除的问题,基于磁粒研磨法开展毛刺去除试验研究。对镍基高温合金GH3128钻孔加工后孔缘毛刺进行分类,基于磁粒研磨法分析典型毛刺去除机理,并提出群孔毛刺去除的研磨轨迹和磁极形状初步方案。... 详细信息

为解决镍基高温合金GH3128群孔切出毛刺难去除的问题,基于磁粒研磨法开展毛刺去除试验研究。对镍基高温合金GH3128钻孔加工后孔缘毛刺进行分类,基于磁粒研磨法分析典型毛刺去除机理,并提出群孔毛刺去除的研磨轨迹和磁极形状初步方案。开展磁粒研磨群孔试验研究,分析主轴转速和磨粒平均粒径对切出毛刺去除的影响。结果表明:在主轴转速为1 500 r/min、磁性磨料平均粒径250μm、进给速度2 mm/s、磁性磨粒填充量30 g、加工间隙2 mm的加工条件下,研磨40 min后,群孔切出毛刺平均高度由原始的141μm降至20.5μm,毛刺的平均宽度从原始350μm降至163μm。规划研磨轨迹、磁极开矩形槽以及优化研磨参数的方法,使镍基高温合金GH3128群孔切出毛刺得到了很好的去除,此加工方案可为群孔切出毛刺的去除提供参考。

关键词：磁粒研磨磁极镍基高温合金孔毛刺去除

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铝合金铸件毛刺去除加工技术研究

铝合金铸件毛刺去除加工技术研究

作者：沈臻燕山大学

学位级别：硕士

铝合金铸件由于铸造模具、工艺和后续热处理温度分布不均影响,易使工件产生变形。通过示教编程和铸件三维数模生成去除毛刺加工轨迹的方法,容易产生过加工和加工不到的问题。同时,由于铝合金铸件存在变形,单纯采用轨迹进行加工控制也会... 详细信息

铝合金铸件由于铸造模具、工艺和后续热处理温度分布不均影响,易使工件产生变形。通过示教编程和铸件三维数模生成去除毛刺加工轨迹的方法,容易产生过加工和加工不到的问题。同时,由于铝合金铸件存在变形,单纯采用轨迹进行加工控制也会使得毛刺去除存在不均匀的问题。为提高铝合金铸件去除毛刺的均匀性和准确性,实现铝合金铸件切削毛刺的自动去除要求,本文基于机器视觉检测方法,获取铝合金铸件切削毛刺加工边缘点,通过拟合机器人加工轨迹,设计刀具工作姿态,并结合阻抗控制策略,进行去除毛刺过程中的法向恒力加工控制,实现了铝合金铸件切削毛刺的自动去除加工目标。本文具体研究工作如下:(1)提出了铝合金铸件点云边缘提取策略。对相机所获得的铝合金铸件点云数据进行降噪、滤波和精简处理,通过对点云数据进行聚类分割,筛选出毛刺去除加工区域,然后依据点云法法向量提取毛刺边缘区域,并将其投影至平面,通过切平面方法提取实际工件边缘位置。(2)进行了机器人轨迹规划和姿态设计。基于工件边缘点信息,对加工轨迹进行拟合,并将不同的空间轨迹进行过渡拼接处理,然后通过改进弗莱纳坐标系,实现了基于加工轨迹自动生成刀具加工姿态,并通过四元数对姿态进一步插值实现姿态的平滑处理。(3)完成了去除毛刺法向恒力控制研究。基于位置的阻抗控制模型,提出了去除毛刺法向恒力控制策略,并分析了各个阻抗参数对控制器的影响。通过刀具姿态信息对力信息做重力补偿并得到了实际工作法向力,结合阻抗控制器输出的力偏差,提出机器人动态去毛刺轨迹调整方法。(4)搭建了毛刺去除加工实验平台,进行了毛刺去除加工实验。搭建了具有视觉系统的机器人去毛刺加工实验平台,在此基础上进行了毛刺去除加工实验,验证了点云提取边缘准确性、轨迹和姿态的平滑性,验证了法向恒力加工控制的有效性,毛刺去除加工质量满足精度要求。

关键词：点云处理轨迹规划毛刺去除阻抗控制

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高精度夹芯阀外径动态视觉测量系统

传感技术学报 2020年第11期33卷 1673-1678页

作者：翁陈熠吴静静江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡214122

为了解决人工测量夹芯阀外径效率低、精度低的问题,本文设计了一套高精度夹芯阀外径动态视觉测量系统,该视觉检测系统能够处理带有毛刺干扰的夹芯阀图像,从而以实现夹芯阀凸台外径的高精度测量。首先,针对上料装置的定位偏差,提出一种... 详细信息

为了解决人工测量夹芯阀外径效率低、精度低的问题,本文设计了一套高精度夹芯阀外径动态视觉测量系统,该视觉检测系统能够处理带有毛刺干扰的夹芯阀图像,从而以实现夹芯阀凸台外径的高精度测量。首先,针对上料装置的定位偏差,提出一种基于连通域分析的夹芯阀轮廓动态跟踪方法,能够快速动态跟踪夹芯阀轮廓ROI;针对夹芯阀的复杂外形,提出一种鲁棒的去除毛刺干扰的算法,能够剔除掉偏差较大的坏点,再对正常轮廓点使用最小二乘算子实现外径测量。试验结果表明,该测量系统能够准确地测量出Ф16mm、Ф33.5mm、Ф38mm三种规格的夹芯阀的外径值,重复精度分别能够达到0.003 mm、0.005 mm和0.006 mm,完全满足夹芯阀的检测要求,在实际工业应用中具有良好的可行性。

关键词：机器视觉外径测量动态搜索毛刺去除最小二乘法夹芯阀

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基于卷积神经网络的手背静脉识别研究

基于卷积神经网络的手背静脉识别研究

作者：王寰宇河北工程大学

学位级别：硕士

如今,信息技术快速发展,人们的生活越来越便捷。信息技术在带给我们便利的同时,也对我们的信息安全带来了巨大的挑战。因此,现代社会迫切需要一种更为安全、高效、准确的生物识别认证方式。相比于指纹、虹膜、人脸识别等生物认证方式,... 详细信息

如今,信息技术快速发展,人们的生活越来越便捷。信息技术在带给我们便利的同时,也对我们的信息安全带来了巨大的挑战。因此,现代社会迫切需要一种更为安全、高效、准确的生物识别认证方式。相比于指纹、虹膜、人脸识别等生物认证方式,静脉识别的方式更加安全有效。静脉识别又分为指静脉、掌静脉和手背静脉几种研究方向,而手背静脉拥有更加丰富的特征,且静脉位于浅表层,特征更加容易提取,因此手背静脉识别具有较大的研究意义。本论文针对手背静脉数据不足的问题,自主搭建装置进行采集图像,同时对手背静脉图像增强和特征提取进行了研究,最后结合卷积神经网络对静脉进行了分类研究。本文主要的贡献如下:(1)针对现有的静脉公开数据集大多是指静脉数据集,手背静脉的公开数据集较少,质量不高,且实验中受其尺寸、分辨率等限制不易灵活应用到自己实验中等问题,本文依据近红外成像原理,采用反射法的方式搭建一个可以采集手背静脉图像的装置。该装置操作简单,通过开关自由调节光照强度,升降台和摄像头焦距调节相配合,就可以采集到质量较好的手背静脉,从而为后续的实验研究提供了数据保障。(2)针对手背静脉图像增强中中值滤波在去除噪声的过程中,导致图像变模糊,从而丢失手背静脉特征的问题,对中值滤波算法进行了改进,对像素去除的条件加以限制,从而使得图像既过滤掉了噪声,又最大程度上保留了静脉的细节,提升后续识别的准确率。(3)针对细化后静脉出现的毛刺问题,本文以静脉二值化后的端点和交叉点为基础,设计了一个沿着静脉通路进行毛刺去除的思路,从而最大程度上去除了细化后的毛刺,同时保留静脉的细节。(4)针对卷积神经网络在数据尺寸较大情况下训练时间较长的问题,本文对细化后的静脉做了尺寸归一化的处理,减小静脉输入尺寸,同时对几种卷积神经网络进行了改进,增强其对小尺寸图像的特征提取能力,并在采集到的手背静脉数据集上进行实验。

关键词：手背静脉识别深度学习毛刺去除卷积神经网络

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磁粒研磨去除群孔毛刺的应用研究

磁粒研磨去除群孔毛刺的应用研究

作者：王子彧辽宁科技大学

学位级别：硕士

精密与超精密加工代表了一个国家的尖端科研技术的发展水平,航空航天领域对孔类零件的精度要求和性能要求不断提高。钛合金具有强度高、抗腐蚀性好等优点,常用来制作航空发动机压气部件,如压气机盘和叶片等带孔关键零部件。为了保证这... 详细信息

精密与超精密加工代表了一个国家的尖端科研技术的发展水平,航空航天领域对孔类零件的精度要求和性能要求不断提高。钛合金具有强度高、抗腐蚀性好等优点,常用来制作航空发动机压气部件,如压气机盘和叶片等带孔关键零部件。为了保证这些零部件的性能和可靠性,对加工后孔的出口毛刺、入口毛刺、孔边微观形貌等都有严格要求。传统的打磨去除毛刺方法局限性较大且效率较低,对于排列密集、孔径较小的零部件很难实现高质量、高效率的毛刺去除。针对毛刺去除需求,本文在磁粒研磨法的基础上加以改进,提出去除群孔边毛刺的方案,即利用磁极吸附磁性磨料组成“磁粒刷”对群孔边毛刺进行研磨。通过有限元仿真计算软件对TC4钛合金板件钻孔过程进行仿真,与试验结果进行比较,得到了钻削后出口毛刺的类型特点。针对毛刺特征,结合磁粒研磨去除毛刺的机理分析,提出了在工件两侧采用对立旋转磁极研磨的毛刺去除方式,分析总结不同工艺参数下的毛刺去除试验结果规律,找出较佳的参数组合,并引入振动辅助,进一步探索提升研磨效率与质量的可能性。本文主要研究内容如下:(1)归纳了现有主要毛刺去除技术的加工原理和特点,提出了磁粒研磨法对TC4钛合金群孔边毛刺进行光整加工的意义。(2)对TC4钛合金钻孔过程进行仿真,分析毛刺的类型特征。经过仿真计算与试验验证,对钻削过程中的应力变化、钻削后出口毛刺类型等进行了分析,得出了钻削出口毛刺类型和特点。(3)分析磁粒研磨去除孔边毛刺的机理。分析不同磁场状态下磁性磨粒的受力情况,讨论了磨粒与工件表面的作用机理以及材料去除方式。(4)利用软件对磁极进行磁场仿真计算,尺寸为?14 mm×10 mm的圆柱形磁极等距排布在?26 mm的圆周上,针对不同数量的磁极进行磁场仿真计算,优选出四个磁极等距分布在直径为?26 mm的圆周上的排布方式,此时磁极排布顺序为同名磁极-异名磁极-同名磁极-异名磁极,在此基础分析磁场分布、磁力线分布、磁感应云图、磁感应曲线图等,并对孔件单面毛刺研磨效果进行比较。(5)搭建磁粒研磨试验装置,以对立四磁极的布局方案,对同步转动与非同步转动进行了试验验证;在非同步转动的基础上,控制磁极Ⅰ转速600r/min恒定不变,针对其他三种工艺参数进行响应面参数试验并优化,最优工艺参数为磁极Ⅱ转速800 r/min、磨粒粒径250μm、磨料填充量30 g。(6)在较佳工艺参数下,加入振动单元,传统的超声振动辅助提供的高频率振动,对工件的材料去除较多,加工变质层较深;因此利用气动振动锤提供低频率、大振幅的振动,该方式不会造成过多的材料去除,并且使研磨区域内的性磨粒翻滚幅度更大,加快了切削刃的更新。针对振动的不同频率进行对比试验,优选出缸体气压为0.7MPa时,振动辅助研磨效果最好。

关键词：磁粒研磨 TC4钛合金毛刺去除振动辅助

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磁粒研磨镍基高温合金孔的工艺研究

磁粒研磨镍基高温合金孔的工艺研究

作者：丁浩东辽宁科技大学

学位级别：硕士

孔类零部件在装备制造领域被广泛的应用,其中航空航天业对孔类零件的使用性能和稳定性要求普遍较高。航空发动机加力燃烧室中的隔热屏,多使用镍基高温合金材料的密集群孔零件,因对孔的技术要求较高,通常在制孔后都需要对孔边缘的毛刺再... 详细信息

孔类零部件在装备制造领域被广泛的应用,其中航空航天业对孔类零件的使用性能和稳定性要求普遍较高。航空发动机加力燃烧室中的隔热屏,多使用镍基高温合金材料的密集群孔零件,因对孔的技术要求较高,通常在制孔后都需要对孔边缘的毛刺再次去除,传统的去除方法多采用人工逐一打磨方式进行,去除效率低,且去除质量的一致性不高,还存在过磨的操作风险。而磁粒研磨(Magnetic Abrasive Finishing)凭借柔性加工这一显著优势,能够对镍基高温合金孔切出毛刺进行光整加工,且不会损伤孔棱边和内表面,从而较好满足技术需求。因此本文提出了通过磁粒研磨法去除镍基高温合金孔切出毛刺的研究方案,既首先基于磁粒研磨工艺分析了毛刺去除机理;其次,利用有限元法仿真了铣孔过程,与试验进行了结果比较,分析了切出毛刺的类型;再次,通过开发渐开线开槽磁极和规划磁粒研磨轨迹等方式,规划了出高效去除镍基高温合金孔切出毛刺的新方案;最后,搭建了毛刺去除试验装置,并以毛刺高度和宽度作为指标,通过试验研究,优选了工艺参数组合。主要研究内容如下:(1)根据磁粒研磨去除群孔切出毛刺的机理,提出毛刺去除方案,对磁粒刷的研磨压力以及磁性磨粒进行受力分析,并讨论了磁粒研磨的毛刺去除机理。(2)利用有限元法仿真了铣孔过程,并对铣削力、等效应力、应变和毛刺类型等进行了分析,通过与试验数据的对比,归纳了铣孔毛刺的类型和特点。(3)设计了渐开线开槽磁极,并对三种开槽磁极进行了磁场仿真比较分析;结合平面研磨试验数据,初步检验了渐开线开槽磁极的研磨效果;利用Python软件进行研磨轨迹仿真,规划了磁粒研磨轨迹。(4)搭建了研磨试验装置,使用渐开线开槽磁极进行毛刺去除试验研究,利用响应面法,把毛刺高度和宽度作为衡量毛刺去除效果的指标,研究了磁极转速、磨粒平均粒径和磨粒填充量三个工艺参数对镍基高温合金GH3128群孔切出毛刺去除的影响程度,对三个主要工艺参数进行了优化,得到了较佳的研磨工艺参数组合。

关键词：磁粒研磨镍基高温合金孔切出毛刺毛刺去除

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一种模板匹配与高适应性的裂缝骨架提取算法

计算机应用研究 2019年第12期36卷 3882-3884,3888页

作者：瞿中徐芳琳安世全重庆邮电大学计算机科学与技术学院

在对裂缝图像骨架进行提取时,已有的算法通常存在细化后骨架主体信息缺失、毛刺去除效果随图像规模增大而快速下降等问题。针对上述问题,该算法提出一种模板匹配与高适应性的裂缝骨架提取算法。首先,结合模板匹配对Rosenfeld细化算法进... 详细信息

在对裂缝图像骨架进行提取时,已有的算法通常存在细化后骨架主体信息缺失、毛刺去除效果随图像规模增大而快速下降等问题。针对上述问题,该算法提出一种模板匹配与高适应性的裂缝骨架提取算法。首先,结合模板匹配对Rosenfeld细化算法进行改进,以保留骨架主体结构;然后提出一种高适应性毛刺去除算法,以分支像素点数量与细化后骨架图像目标像素点数量之比作为判断标准,可以高效适应不同目标像素点密度和规模的裂缝图像。实验结果表明,该算法能够有效实现单一像素宽度骨架并尽可能去除骨架毛刺,有一定的可行性及优越性。

关键词：模板匹配细化高适应性毛刺去除骨架提取

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混凝土路面裂缝的骨架提取算法

计算机工程与设计 2018年第10期39卷 3170-3175页

作者：安世全徐梦茹瞿中重庆邮电大学计算机科学与技术学院重庆400065

针对已有细化算法获得的图像骨架通常存在的非单一像素宽度、毛刺、骨架主体信息缺失等问题,提出一种基于Zhang并行细化算法的目标骨架提取方法,获取单一像素宽度且无毛刺的裂缝骨架图像。对图像进行预处理,采用Zhang并行细化算法对图... 详细信息

针对已有细化算法获得的图像骨架通常存在的非单一像素宽度、毛刺、骨架主体信息缺失等问题,提出一种基于Zhang并行细化算法的目标骨架提取方法,获取单一像素宽度且无毛刺的裂缝骨架图像。对图像进行预处理,采用Zhang并行细化算法对图像进行细化;提出结合模板思想对非单一像素宽度的像素点进行消除;采用改进的毛刺消除算法进行毛刺消除。实验结果表明,改进后算法能够精确有效实现单一像素宽度、无毛刺目标骨架的提取,最大程度上保持了目标骨架的主体信息。

关键词：图像处理裂缝分析细化毛刺去除骨架提取