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基于浮动坐标法的刚柔耦合定位平台力学模型

吉林大学学报（工学版） 2024年第2期54卷 385-393页

作者：杨志军张驰黄观新广东工业大学省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室广州510006

精密定位平台由于机械摩擦造成精度受限,难以满足大行程、高精度定位的运动要求。本文结合宏微复合结构,提出了一种单驱动刚柔耦合定位平台。相对于现有的宏微复合平台,大幅简化了机械结构和运动控制系统的设计。基于浮动坐标法和有限... 详细信息

精密定位平台由于机械摩擦造成精度受限,难以满足大行程、高精度定位的运动要求。本文结合宏微复合结构,提出了一种单驱动刚柔耦合定位平台。相对于现有的宏微复合平台,大幅简化了机械结构和运动控制系统的设计。基于浮动坐标法和有限元法建立了单驱动刚柔耦合定位平台的静力学和动力学模型,并与商业软件ABAQUS及简化解析模型的分析结果进行对比,最大相对误差分别为1.6%和3.72%,证明了该理论模型具有较高的预测精度,可为刚柔耦合平台的优化设计及精密运动控制提供参考。

关键词：机械工程刚柔耦合动力学有限元分析柔性铰链定位平台

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镍磷合金微沟槽金刚石切削泊松毛刺形成机理

光学精密工程 2024年第8期32卷 1140-1152页

作者：李晓蓬余亮宝孙占文王素娟广东工业大学省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室广东广州510006

为了探究镍磷合金超精密切削过程中泊松毛刺的形成原因及规律,并且寻求泊松毛刺尺寸更精准的表征方式,本文通过对镍磷合金泊松毛刺的形成机理进行理论分析,建立其正交切削过程中的泊松毛刺高度和宽度预测模型,并通过实验分析切削参数对... 详细信息

为了探究镍磷合金超精密切削过程中泊松毛刺的形成原因及规律,并且寻求泊松毛刺尺寸更精准的表征方式,本文通过对镍磷合金泊松毛刺的形成机理进行理论分析,建立其正交切削过程中的泊松毛刺高度和宽度预测模型,并通过实验分析切削参数对泊松毛刺高度和宽度的影响,通过实验观察可知,切削深度对毛刺尺寸影响显著,切削深度由3μm增加至9μm时,毛刺高度增加了0.0998μm,毛刺宽度增加了1.06μm,而切削速度对毛刺高度及宽度的影响很小。且通过对比实验得到的毛刺数据和预测数据可知,毛刺高度和宽度预测模型的平均相对误差值分别为5.43%和8.17%,验证了预测模型的准确性。同时目前的泊松毛刺高度和宽度表征方法具有一定的误差,因此本文提出了利用积分法计算泊松毛刺体积的方法,并基于体积法建立了更准确的泊松毛刺尺寸表征方法,通过计算得到体积的预测模型平均相对误差值为4.81%,可知泊松毛刺体积的预测模型准确度相对更高。研究结果为镍磷合金正交切削过程中合理选择切削参数和泊松毛刺尺寸评估方法提供了理论指导。

关键词：微沟槽切削镍磷合金毛刺生成金刚石切削

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五轴混联机构时间最优速度规划及精准插补

哈尔滨工业大学学报 2024年第8期56卷 112-123页

作者：陈迪赛高健罗于恒张揽宇省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室(广东工业大学) 广州510006

为提高五轴混联机构对复杂曲面及其特征的加工质量,提出一种准确识别曲率点的时间最优速度规划及精准插补方法。首先,采用向心法生成路径节点参数,作密集化处理生成速度节点参数;其次,用B样条描述速度曲线,通过伪加加速度将三阶约束模... 详细信息

为提高五轴混联机构对复杂曲面及其特征的加工质量,提出一种准确识别曲率点的时间最优速度规划及精准插补方法。首先,采用向心法生成路径节点参数,作密集化处理生成速度节点参数;其次,用B样条描述速度曲线,通过伪加加速度将三阶约束模型转变为线性模型;然后,以速度节点参数为分段点,构造各段路径的时间积分函数,采用自适应辛普森积分法求解;最后,将所得离散点信息输入到运动控制卡进行轨迹加工。实验结果表明:本方法可快速收敛到全局最优,降低曲率点速度并迅速回升其邻域速度;计算所得路径总时间仅有3.5μs的波动,与常规插补方法收敛后的精度一致,且收敛时间更短;位置和角度的最大插补误差分别为0.76×10^(-3) mm和0.9×10^(-3)°,小于编码器分辨率,符合加工需求,特别是极大曲率处相比一般方法降低95.37%。因此,在路径曲线基础上生成的速度节点参数具备更好的曲率识别性,通过构造各段路径的时间积分函数求解路径总时间具备更高的鲁棒性与效率。

关键词：五轴混联机构时间最优速度规划曲率 B样条插补

光固化成型制备钛酸钡基1-3型压电复合材料

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硅酸盐学报 2024年第1期52卷 154-160页

作者：陈柳莉陈燕纪轩荣广东工业大学机电工程学院省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室广州510006

1-3型压电复合材料作为一种新型的功能材料,具有低介电常数,低声阻抗和高机电耦合系数的优点,常用于制备高灵敏度宽带超声换能器。采用光固化成型技术打印钛酸钡微柱状结构作为1-3型复合材料的压电相,通过优化浆料配方,坯体的平面尺寸... 详细信息

1-3型压电复合材料作为一种新型的功能材料,具有低介电常数,低声阻抗和高机电耦合系数的优点,常用于制备高灵敏度宽带超声换能器。采用光固化成型技术打印钛酸钡微柱状结构作为1-3型复合材料的压电相,通过优化浆料配方,坯体的平面尺寸精度可达到±10μm,烧结后压电微柱的宽度和高度分别为120、330μm,将环氧树脂填充于压电微柱的间隙制备1-3型压电复合材料,研究了不同压电相体积分数(20%~45%)对1-3型压电复合材料电学性能的影响。当压电相体积分数为45%时,压电复合材料的压电常数d33为74 pC/N,机电耦合系数kt为0.48,介电常数εr为1167,介电损耗tanδ为0.023,声阻抗Z为10.43 MRayl(1 Rayl=1 Pa·s/m=10-6MRayl),与钛酸钡陶瓷相比(kt约为0.37,Z为31.64 MRayl),其机电耦合系数提高了30%,声阻抗降低67%。研究结果表明,光固化成型技术制备的压电复合材料兼具高机电耦合系数和低声阻抗的优势,为压电复合材料在高性能超声换能器的应用提供了一种高效、低成本的制备方法。

关键词：光固化成型钛酸钡 1-3型压电复合材料

基于多窗口识别的多波长光信号峰值实时检测系统

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红外与激光工程 2024年第5期53卷 198-207页

作者：张康姜海明谢康广东工业大学机电工程学院精密电子制造技术与装备国家重点实验室广东广州510006

波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)作为光纤通信系统的核心技术之一,为多个波长光信号的复用和传输提供了强有力的解决方案,对复用光信号的解复用和识别是WDM系统需解决的重要问题之一。文中研制了一种针对多波长光信号... 详细信息

波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)作为光纤通信系统的核心技术之一,为多个波长光信号的复用和传输提供了强有力的解决方案,对复用光信号的解复用和识别是WDM系统需解决的重要问题之一。文中研制了一种针对多波长光信号峰值的实时检测系统,用于实时检测多波长光信号的峰值功率。首先,设计并研制了光纤法布里-珀罗可调谐滤波器(FFP-TF)的驱动控制器和微弱光信号探测器,分别控制FFP-TF的驱动电压使其滤出特定波长的光信号和对滤出光信号的功率进行实时探测;其次,对于光电探测器中实时探测的光信号功率,设计了一种基于多窗口识别的峰值检测方法,使用三个针对波形不同位置的数据筛选窗口,根据实时检测数据来识别波形的变化趋势从而得到峰值强度与位置,进而计算出对应的光信号峰值强度。实验结果显示,所研制的实时检测系统实现了对多波长光信号的实时检测以及峰值的识别,光信号检测强度范围为0~-60 dBm,识别速度较快,对于准周期或周期的多波长光信号的识别具有良好的识别效果。

关键词：光纤通信信号峰值检测系统光信号探测法布里-珀罗可调谐滤波器波分复用技术

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椭圆横断截面新型双轴柔性铰链设计及分析

中国机械工程 2024年第8期35卷 1348-1357页

作者：魏华贤赵永杰杨楠王奉涛牛小东广东工业大学省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室广州510006 汕头大学智能制造技术教育部重点实验室汕头515063

现有同位正交复合缺口双轴柔铰存在矩形横断截面锐边结构,增大了应力集中效应,且无法通过优化纵向缺口轮廓来消除。为此,提出一类椭圆横断截面新型双轴柔铰。首先以圆弧缺口为对象,构建该类柔铰的参数化结构模型;然后基于卡氏第二定理... 详细信息

现有同位正交复合缺口双轴柔铰存在矩形横断截面锐边结构,增大了应力集中效应,且无法通过优化纵向缺口轮廓来消除。为此,提出一类椭圆横断截面新型双轴柔铰。首先以圆弧缺口为对象,构建该类柔铰的参数化结构模型;然后基于卡氏第二定理建立其柔度及最大应力理论模型,通过有限元分析验证模型的有效性,基于此,实现了柔度及应力集中特性分析;最后通过实验测试验证了柔铰的柔度性能。结果表明,椭圆横断截面型双轴柔铰具备两向各异柔度,可从本质上避免锋利锐边结构,降低应力集中效应,与具有相同缺口结构的矩形横断截面型双轴柔铰相比,工作能力可提高47.9%,该类柔铰结构拓展了现有缺口型柔铰的基本类型。

关键词：柔性铰链柔性机构椭圆横断截面双轴柔性铰链

基于特征提取和SVM分类的LED芯片缺陷快速检测与实现

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机械设计与制造 2024年第6期400卷 250-255页

作者：吴乾生高健张揽宇郑卓鋆省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室广东工业大学广东广州510006

针对LED芯片工业化生产中人工目检缺陷检测效率低,速度慢,易疲劳,受主观影响等问题,这里研究设计了一套LED芯片缺陷的快速检测系统,提出了一种分角度多方向快速卷积、分区统计特征量、支持向量机分类的LED芯片缺陷识别算法,基于QT和Ope... 详细信息

针对LED芯片工业化生产中人工目检缺陷检测效率低,速度慢,易疲劳,受主观影响等问题,这里研究设计了一套LED芯片缺陷的快速检测系统,提出了一种分角度多方向快速卷积、分区统计特征量、支持向量机分类的LED芯片缺陷识别算法,基于QT和Opencv开发了一套LED芯片缺陷快速检测与分类系统,搭建LED芯片检测系统的硬件平台,实现LED芯片实时在线缺陷识别和自动分拣。基于研发的LED芯片缺陷快速检测与分拣系统样机,对LED芯片进行了缺陷分拣的测试。

关键词： LED 特征量提取 PCA 支持向量机多分类

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熔金属选区激光熔化技术研究进展

稀有金属材料与工程 2024年第4期53卷 1217-1228页

作者：吴世亮王素娟王海涛广东工业大学精密电子制造技术与装备国家重点实验室广东广州510006 深圳职业技术大学机电工程学院广东深圳518055

近年来,难熔金属研究的逐步深入,传统工艺难以满足制备难熔金属及其复杂结构的需求。鉴于难熔金属材料的高熔点和优异的高温力学性能,将其与选区激光熔化技术相结合,将为难熔金属的设计提供更大的空间与可加工性。本文对难熔金属材料的... 详细信息

近年来,难熔金属研究的逐步深入,传统工艺难以满足制备难熔金属及其复杂结构的需求。鉴于难熔金属材料的高熔点和优异的高温力学性能,将其与选区激光熔化技术相结合,将为难熔金属的设计提供更大的空间与可加工性。本文对难熔金属材料的选区激光熔化技术进行了总结,按照材料分类,对钨合金、多孔钽、钼合金以及难熔高熵合金进行评述。因为选区激光熔化成型难熔金属过程对合金成分和加工参数等较敏感,故总结了这些因素对工艺控制和零件质量的影响。最后,归纳了当前研究的优势和不足,并对今后的发展趋势进行了展望。

关键词：难熔金属选区激光熔化钨合金多孔钽难熔高熵合金

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啦啦操阿拉C杠难度动作的力学原理及其应用

计算力学学报 2024年第4期41卷 801-806页

作者：唐艳霞黄观新吉首大学体育科学学院吉首416000 广东工业大学省部共建精密电子制造技术装备国家重点实验室广州510006

阿拉C杠属于啦啦操转体类难度,在啦啦操成套动作中有着至关重要的地位。为探明阿拉C杠的力学原理,为其训练方法和评价标准提供科学依据,本文以机器人学理论为基础建立了阿拉C杠运动过程的人体模型,并对运动过程进行了运动规划和运动学... 详细信息

阿拉C杠属于啦啦操转体类难度,在啦啦操成套动作中有着至关重要的地位。为探明阿拉C杠的力学原理,为其训练方法和评价标准提供科学依据,本文以机器人学理论为基础建立了阿拉C杠运动过程的人体模型,并对运动过程进行了运动规划和运动学仿真。然后应用拉格朗日方程建立了阿拉C杠动作的动力学模型,针对一种理想的运动状态对阿拉C杠运动过程中人体各主要关节的驱动力进行了分析。最后,根据动力学仿真结果对比了双臂开合、单臂开合和大小T三种手部动作对身体各关节驱动力的影响。分析结果表明,动力腿是阿拉C杠动作的主要动力来源,动力腿髋关节的驱动力不受手部动作的影响。在双臂开合、单臂开合和大小T三种手部动作中,大小T需要的关节驱动力最小。本文为阿拉C杠的训练与评价提供了理论依据,可供练习者在训练过程中参考使用。

关键词：啦啦操阿拉C杠力学原理运动规划动力学模型