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基于球杆仪的五轴数控机床误差快速检测方法

仪器仪表学报 2024年第1期45卷 138-148页

作者：焦安铃陈光胜上海理工大学机械工程学院上海200093

几何误差是五轴数控机床重要误差源,针对传统测量方法仪器昂贵、测量周期长问题,提出基于球杆仪的五轴数控机床几何误差快速检测方法。对于机床的平动轴误差,利用多体系统理论及齐次坐标变换法,建立平动轴空间误差模型,通过球杆仪在同... 详细信息

几何误差是五轴数控机床重要误差源,针对传统测量方法仪器昂贵、测量周期长问题,提出基于球杆仪的五轴数控机床几何误差快速检测方法。对于机床的平动轴误差,利用多体系统理论及齐次坐标变换法,建立平动轴空间误差模型,通过球杆仪在同一平面不同位置进行两次圆轨迹,辨识出4项平动轴关键线性误差;针对五轴机床的转台和摆动轴,设计基于球杆仪的多条空间测试轨迹,完整求解出旋转轴12项几何误差。实验结果显示,所提方法获得转角定位误差与激光干涉仪法最大误差为0.001 8°,利用检测结果进行机床空间误差补偿,测试轨迹偏差由16μm降至4μm,为补偿前的25%,验证了方法的有效性。提出的五轴机床几何误差检测方法方便、便捷,适用于工业现场。

关键词：五轴数控机床几何误差快速检测球杆仪

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航空煤油多组分表征燃料碳烟生成分析

航空动力学报 2024年第2期39卷 1-8页

作者：秦文瑾孙智成邵宇景瑞雄严俊上海理工大学机械工程学院上海200093

选取航空煤油的多组分表征燃料Jet-A world average(JW),运用大涡模拟和详细化学反应机理相结合的方法对该表征燃料的碳烟生成过程进行了数值模拟,从碳烟前驱物的生成、碳烟颗粒的生成及氧化等过程进行了详细预测。结果表明:Dalian碳烟... 详细信息

选取航空煤油的多组分表征燃料Jet-A world average(JW),运用大涡模拟和详细化学反应机理相结合的方法对该表征燃料的碳烟生成过程进行了数值模拟,从碳烟前驱物的生成、碳烟颗粒的生成及氧化等过程进行了详细预测。结果表明:Dalian碳烟模型可以较好地预测定容弹内多组分航空煤油表征燃料射流燃烧的碳烟的生长特性;对于描述碳烟生成的特征量,碳烟质量的增长略微滞后于颗粒数密度的增长;碳烟空间分布主要与当量比和温度的分布相关。当量比越小且温度越高的区域,碳烟生成量则越小。

关键词：航空煤油多组分表征燃料大涡模拟定容弹碳烟

时空自适应图卷积与Transformer结合的动作识别网络

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电子与信息学报 2024年第6期46卷 2587-2595页

作者：韩宗旺杨涵吴世青陈龙上海理工大学机械工程学院上海200093

在一个以人为中心的智能工厂中,感知和理解工人的行为是至关重要的,不同工种类别往往与工作时间和工作内容相关。该文通过结合自适应图和Transformer两种方式使模型更关注骨架的时空信息来提高模型识别的准确率。首先,采用一个自适应的... 详细信息

在一个以人为中心的智能工厂中,感知和理解工人的行为是至关重要的,不同工种类别往往与工作时间和工作内容相关。该文通过结合自适应图和Transformer两种方式使模型更关注骨架的时空信息来提高模型识别的准确率。首先,采用一个自适应的图方法去关注除人体骨架之外的连接关系。进一步,采用Transformer框架去捕捉工人骨架在时间维度上的动态变化信息。为了评估模型性能,制作了智能生产线装配任务中6种典型的工人动作数据集,并进行验证,结果表明所提模型在Top-1精度上与主流动作识别模型相当。最后,在公开的NTURGBD和Skeleton-Kinetics数据集上,将该文模型与一些主流方法进行对比,实验结果表明,所提模型具有良好鲁棒性。

关键词：智能工厂工人动作识别深度学习自适应图 Transformer

大尺寸仿猪笼草口缘区结构半圆管形微流道设计

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光学精密工程 2024年第11期32卷 1736-1745页

作者：陈飞昊姜晨郝宇许世炜上海理工大学机械工程学院上海200093

针对面向无动力输入的自由流体在半圆形截面微流道中单向流动的问题,设计并制备了具有百微米级大尺寸仿猪笼草口缘区结构的开放式半圆管型微流道。分析液体单向铺展性机理,设计基本的大尺寸仿猪笼草口缘区结构半圆管表面;使用光固化成... 详细信息

针对面向无动力输入的自由流体在半圆形截面微流道中单向流动的问题,设计并制备了具有百微米级大尺寸仿猪笼草口缘区结构的开放式半圆管型微流道。分析液体单向铺展性机理,设计基本的大尺寸仿猪笼草口缘区结构半圆管表面;使用光固化成型方法的数字光处理3D打印设备制备工件,实验分析大尺寸仿猪笼草口缘区结构半圆管型微流道的液体单向铺展性,计算极差表征各结构参数对单向铺展性的影响。结果表明:大尺寸仿猪笼草口缘区结构半圆管型微流道在椭圆半长轴570μm,空腔楔角30°,微流道宽度320μm,结构体长360μm,拉伸长度200μm,曲率2时具有较强的单向铺展性;各因素对铺展系数的影响程度由大到小分别为拉伸长度、结构体长、空腔楔角、椭圆半长轴、微流道宽度和曲率。研究结果为大尺寸仿猪笼草口缘区结构半圆管型微流道的参数设计提供基础指导,也验证了采用常规3D打印技术制备具有单向铺展性的微流道的可行性。

关键词：微流道 3D打印猪笼草口缘区单向铺展性开放式半圆管型

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基于双矩阵编码混合蛙跳算法的多焊接机器人任务分配

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计算机集成制造系统 2024年第5期30卷 1779-1788页

作者：常浩刘银华赵文政程晓明上海理工大学机械工程学院上海200093

焊接工艺是整车制造的重要环节之一,多机器人焊接工艺问题涉及任务分配、多机协调与运动规划等多个子问题,这些子问题之间的耦合关系导致工艺规划问题求解困难。针对车身复杂结构焊接过程中多机器人运动空间狭窄、焊接节拍受限等问题,... 详细信息

焊接工艺是整车制造的重要环节之一,多机器人焊接工艺问题涉及任务分配、多机协调与运动规划等多个子问题,这些子问题之间的耦合关系导致工艺规划问题求解困难。针对车身复杂结构焊接过程中多机器人运动空间狭窄、焊接节拍受限等问题,综合考虑机器人的可达性、机器人与静态环境无碰与多机器人无冲突等条件,提出一种面向多焊接机器人协调运动规划的任务分配新方法。首先,构建候选轨迹库与轨迹冲突表,在此基础上建立面向焊点任务分配与焊接轨迹协调规划的优化模型,提出基于双矩阵编码的改进混合蛙跳算法进行优化求解。通过加入两种交叉算子、一种变异算子与贪婪放置策略,获得多机器人焊接任务近似最优规划结果。最后,通过某白车身焊接案例验证了所提方法有效性。同时,结果证明,工位焊接周期平均下降16.26%,多机器人运行时间一致性提升30.87%。

关键词：焊接工艺任务分配多约束优化协调运动规划

超声空化辅助金刚石线锯切割单晶硅机理分析与试验验证

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机械工程学报 2024年第9期60卷 114-126页

作者：王艳何顺陈奕璋姜晨钱兆峰陈浩毅上海理工大学机械工程学院上海200093

金刚石线锯切割单晶硅片作为半导体制造技术中的关键一步,切片质量直接影响着芯片制造的质量和成本。提出了一种超声空化辅助金刚石线锯切割单晶硅片的方法,利用空化气泡溃灭产生的微射流和水锤压力,达到加速切屑的排出,减小锯切力,改... 详细信息

金刚石线锯切割单晶硅片作为半导体制造技术中的关键一步,切片质量直接影响着芯片制造的质量和成本。提出了一种超声空化辅助金刚石线锯切割单晶硅片的方法,利用空化气泡溃灭产生的微射流和水锤压力,达到加速切屑的排出,减小锯切力,改善线锯的锯切性能,降低工件表面粗糙度的目的。基于Rayleigh方程,推导了加工区的气泡动力学方程。采用SPH-FEM耦合方法,使用ABAQUS软件建立了近壁面微射流冲击的三维流固耦合模型并进行仿真分析。微射流产生水锤压力峰值的仿真数值与理论数值最大误差为9.67%,验证了理论结果及仿真模型的可靠性。进行了超声空化辅助金刚石线锯切割单晶硅试验。结果表明:超声空化辅助线锯锯切力比传统线锯锯切力降低11.9%~34.5%,超声空化辅助线锯切割加工后的工件表面粗糙度值下降5.03%~37.25%,工件表面的凹坑数量和大小均降低,表面形貌得到很大改善,表明超声空化辅助线锯切割单晶硅可以获得更好的加工质量。

关键词：金刚石线锯超声空化 SPH-FEM耦合方法水锤压力

考虑电动汽车和5G基站的电力-信息-交通耦合网络需求响应策略

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电力系统自动化 2024年第7期48卷 116-126页

作者：张巍祝童童苏瑾上海理工大学机械工程学院上海市200093

电动汽车(EV)是具有移动负荷和通信用户双重属性的主体,为充分挖掘其参与需求响应产生的可调度潜力并降低电网负荷波动,提出了电力-信息-交通网络耦合背景下EV和5G基站需求响应策略。首先,分析了EV和5G基站参与下的多网络耦合关系。其次... 详细信息

电动汽车(EV)是具有移动负荷和通信用户双重属性的主体,为充分挖掘其参与需求响应产生的可调度潜力并降低电网负荷波动,提出了电力-信息-交通网络耦合背景下EV和5G基站需求响应策略。首先,分析了EV和5G基站参与下的多网络耦合关系。其次,建立了EV集群和5G基站集群的灵活性模型。基于此模型,提出了两阶段需求响应优化调度策略:第1阶段以通信成本最小为目标,为EV提供充电导航和路径规划并优化基站用能模式;第2阶段以配电网负荷波动最小为目标,制定EV的充放电策略。最后,通过某城市交通模型的测试,分析了调度策略对基站运行、配电网负荷、潮流和用户的影响,验证了模型和方法的有效性。

关键词：电动汽车(EV) 5G基站充电站多网络耦合需求响应

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眼镜镜片尖边轮廓的五轴数控加工

光学精密工程 2024年第5期32卷 704-713页

作者：李宏涛项华中郑泽希丁琦慧张欣王彭张大伟庄松林上海理工大学健康科学与工程学院上海200093 上海理工大学机械工程学院上海200093 上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093

为了改善和优化眼镜镜片的加工流程,避免镜片尖边加工过程中刀轴矢量变化剧烈、影响工件表面的加工质量,提出了一种基于UG NX的五轴数控加工路径。利用智能镜框扫描仪对镜框边缘进行扫描,获得镜框凹槽点云数据文件,编写相应程序对符合... 详细信息

为了改善和优化眼镜镜片的加工流程,避免镜片尖边加工过程中刀轴矢量变化剧烈、影响工件表面的加工质量,提出了一种基于UG NX的五轴数控加工路径。利用智能镜框扫描仪对镜框边缘进行扫描,获得镜框凹槽点云数据文件,编写相应程序对符合眼镜片加工标准的OMA文件中的球坐标数据进行坐标及格式转换等处理。基于NURBS曲线拟合算法,实现刀路轨迹的连续性并保证拟合曲线的精度。设计和建立一种控制刀轴矢量平滑变化的刀轴驱动约束方法,依靠曲线驱动刀轴及镜片曲面法向量约束刀轴使刀头平滑进给,并将刀轨文件经过后处理转换为NC文件。最后,对加工后的镜片进行误差测量,结果表明,通过点云数据拟合刀路曲线的方法提高了加工面的精确度和光滑性,有效缩减了加工流程,提高了加工效率。

关键词：光学加工数控系统非均匀有理B样条曲线拟合刀具路径

混合驱动水下机器人浮游与爬行双模式轨迹跟踪控制

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兵工学报 2024年第9期45卷 3216-3229页

作者：陈琦覃国样上海理工大学机械工程学院上海200093 上海海事大学物流工程学院上海201306

针对混合驱动水下机器人在进行水下浮游和爬行双模式作业时的轨迹跟踪控制问题,结合混合驱动水下机器人在浮游模式和爬行模式下的不同运动学特性,分别设计了一种基于改进灰狼优化模型预测控制算法的控制器,以实现机器人在浮游模式下的... 详细信息

针对混合驱动水下机器人在进行水下浮游和爬行双模式作业时的轨迹跟踪控制问题,结合混合驱动水下机器人在浮游模式和爬行模式下的不同运动学特性,分别设计了一种基于改进灰狼优化模型预测控制算法的控制器,以实现机器人在浮游模式下的轨迹跟踪,以及一种基于模糊滑模控制算法的控制器,以实现机器人在爬行模式下的轨迹跟踪。仿真结果表明:所设计的改进灰狼优化模型预测控制器通过引入改进灰狼优化算法求解模型预测控制器滚动优化阶段中的目标函数,使得浮游模式的水下机器人能够快速、精确和稳定地跟踪预设轨迹;所设计的模糊滑模控制器采用模糊控制对滑模控制器中趋近律参数进行在线调整,使得爬行模式下的水下机器人能够实现有限时间收敛的同时并抑制抖振问题。

关键词：水下机器人混合驱动轨迹跟踪控制模型预测控制灰狼优化滑模控制模糊控制