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基于光频域反射技术的风机叶片损伤识别方法研究

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激光与光电子学进展 2024年第9期61卷 241-250页

作者：董俊超罗明明刘剑飞杨文荣河北工业大学电子信息工程学院河北省先进激光技术与装备重点实验室天津市电子材料与器件重点实验室河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室

针对传统风机叶片损伤检测中存在的定位不精确且无法在风机运行状态下进行监测的问题，提出了一种新的风机叶片损伤检测方法。该方法采用光频域反射（OFDR）技术对不同风况下风机叶片表面的应变进行测量，对应变值进行快速傅里叶变换并... 详细信息

针对传统风机叶片损伤检测中存在的定位不精确且无法在风机运行状态下进行监测的问题，提出了一种新的风机叶片损伤检测方法。该方法采用光频域反射（OFDR）技术对不同风况下风机叶片表面的应变进行测量，对应变值进行快速傅里叶变换并取其基频幅值获得叶片表面的应变分布，据此计算出叶片损伤的位置、长度和宽度，再根据应变大小与损伤程度的关系拟合出损伤程度判断公式，并据此识别叶片损伤程度。设计了基于OFDR的悬臂梁损伤检测实验，模拟了悬臂梁振动时的瞬时状态，根据应变分布识别出损伤的位置，验证了所提损伤识别方法的可行性。

关键词：光纤光学光频域反射背向散射光纤传感器风机叶片损伤识别应变分布

2024年智能制造技术教育部重点实验室开放课题申请指南

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新技术新工艺 2024年第1期433卷 68-68,76页

作者：智能制造技术教育部重点实验室智能制造技术教育部重点实验室

汕头大学智能制造技术教育部重点实验室于2000年8月纳入教育部重点实验室建设计划,2002年经教育部专家现场评估获批成为教育部重点实验室。实验室瞄准国际智能制造技术发展方向,围绕国家智能制造标准体系建设指南,根据国家、广东省和粤... 详细信息

汕头大学智能制造技术教育部重点实验室于2000年8月纳入教育部重点实验室建设计划,2002年经教育部专家现场评估获批成为教育部重点实验室。实验室瞄准国际智能制造技术发展方向,围绕国家智能制造标准体系建设指南,根据国家、广东省和粤东地区发展要求和制造业需求,特别是粤东地区大力发展的“三新两特一大”产业发展(新能源、新材料、新一代电子信息三个战略性新兴产业,纺织服装、玩具创意两个特色优势传统以及一个大健康产业),以利用智能化技术提升区域制造业技术水平为目标,开展智能设计、智能感知、增材制造、智能运维等相关基础科学问题研究和关键技术攻关。

关键词：战略性新兴产业智能制造技术标准体系建设现场评估智能感知电子信息关键技术攻关智能设计

基于灰狼优化算法的变截面点阵结构设计及性能优化

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力学学报 2024年第6期56卷 1702-1712页

作者：张树佰丁喆黄垲轩张严武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081

点阵结构因其比强度高、比刚度高,减振降噪性好和隔热吸能能力强等特点,已被广泛应用于航空航天和交通运输等领域主承力零部件设计.但现有的点阵结构设计大都基于等截面假设开展,严重制约了材料分布优化的寻优空间,无法满足质量敏感领... 详细信息

点阵结构因其比强度高、比刚度高,减振降噪性好和隔热吸能能力强等特点,已被广泛应用于航空航天和交通运输等领域主承力零部件设计.但现有的点阵结构设计大都基于等截面假设开展,严重制约了材料分布优化的寻优空间,无法满足质量敏感领域极致轻量化设计的迫切需求.而目前关于变截面点阵结构设计的研究大都基于实验的“试错式”经验调配模式,其相应的理论设计方法尚不完善.文章基于灰狼智能优化算法,提出了一种高效的变截面点阵结构设计方法.首先,基于水平集函数构建变截面点阵的显式几何描述模型,以实现变截面点阵几何形状的自由描述;其次,采用能量均匀化方法预测变截面点阵单胞的宏观等效力学属性,建立宏观点阵结构与变截面单胞构型间的内在联系;然后,以变截面点阵的几何描述参数为设计变量,材料用量为约束条件,最小化柔度为目标函数,构建变截面点阵优化数学模型,并采用灰狼优化算法实现上述模型的高效求解,得到性能优化的变截面点阵结构;最后,通过二维和三维数值算例和仿真分析共同验证了所提方法的正确性和有效性,并与相同条件下等截面点阵结构的承载能力进行了比较.结果表明:优化后变截面点阵结构的柔度相较于相同条件下的等截面点阵结构可降低30%以上,具有更优异的承载能力.研究结果丰富了变截面点阵结构设计理论,在高端装备极致轻量化设计领域具有重要应用前景.

关键词：点阵结构变截面显式拓扑描述灰狼优化算法柔度

含换相转矩波动的小型伺服驱动系统机电耦合模型及动态特性分析

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机械工程学报 2024年

作者：周长江夏宁伟方安舒侯圣文湖南大学整车先进设计制造技术全国重点实验室陕西法士特齿轮有限责任公司陕西省齿轮传动重点实验室

小型伺服驱动系统是小型无人机、服务机器人、智能医护等精密智能装备的核心部件，其动态特性直接影响整机运动精度、灵敏度和振动噪声。针对以无刷直流电机为动力源的小型伺服驱动系统，提出计及电机换相转矩波动和齿轮时变啮合刚度的... 详细信息

小型伺服驱动系统是小型无人机、服务机器人、智能医护等精密智能装备的核心部件，其动态特性直接影响整机运动精度、灵敏度和振动噪声。针对以无刷直流电机为动力源的小型伺服驱动系统，提出计及电机换相转矩波动和齿轮时变啮合刚度的机电耦合动力学模型。基于电流-速度双闭环比例积分(PI)控制策略，研究机械参数、电气参数和驱动控制参数对系统动态特性的影响。构建小型伺服驱动系统动态响应测试平台，分析母线电流变化规律，验证模型的正确性。结果表明：无刷直流电机非理想换相是小型伺服驱动系统输出轴振动和转矩波动的重要因素，受换相转矩波动影响，系统振动随转速升高、负载减小而加剧；适当增大传动轴扭转刚度和逆变器载波频率、减小电机绕组电感，有利于加快系统响应速度并抑制振动。

关键词：伺服驱动系统换相转矩波动机电耦合 PI控制动态特性

鞘气辅助空气动力学透镜聚焦的干法气溶胶喷印实验研究

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中国机械工程 2024年第1期35卷 152-159页

作者：舒霞云王策常雪峰钟智东唐毅泉厦门理工学院机械与汽车工程学院厦门361024 精密驱动与传动福建省高等学校重点实验室厦门361024 厦门市智能制造高端装备研究重点实验室厦门361024 集美大学海洋装备与机械工程学院厦门361021

针对气溶胶喷印技术中油墨存储条件苛刻和溶剂、表面活性剂去除等问题,提出了一种鞘气辅助空气动力学透镜聚焦的纳米粉末气溶胶喷印装置,建立了气溶胶喷印系统,探究了喷印速度、鞘气/载气体积流量比值对系统喷印效率、线条形貌的影响。... 详细信息

针对气溶胶喷印技术中油墨存储条件苛刻和溶剂、表面活性剂去除等问题,提出了一种鞘气辅助空气动力学透镜聚焦的纳米粉末气溶胶喷印装置,建立了气溶胶喷印系统,探究了喷印速度、鞘气/载气体积流量比值对系统喷印效率、线条形貌的影响。通过激光烧结实验及电化学性能测试实验,分析了激光处理对气溶胶喷印线条电阻率、微观形貌、氧化程度的影响。实验结果表明:当喷印速度为19.20 mm/min、鞘气/载气体积流量比值为2.65时,获得了最小宽度为56.52μm的喷印线条;激光处理后,喷印线条中的纳米银粉末颗粒融化团聚并形成丝状物互相黏结,显著降低喷印线条的电阻率。

关键词：干法气溶胶喷印空气动力学透镜鞘气辅助聚焦喷印线条形貌激光烧结

基于语义分割和几何分析的火龙果果实与枝条的三维重建

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农业工程学报 2024年第12期40卷 157-164页

作者：高嘉正李文涛罗陈迪欧阳春凡曾春林苏佳荣舒锦瑞周学成华南农业大学工程学院广州510642 广东省农业人工智能重点实验室广州510642 南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室广州510642

针对非结构化环境中采摘机器人缺少足够环境信息的问题,该研究提出了一种用于机器臂避障和路径规划的果实与枝条检测和三维重建方法。采用MobileNetV2取代传统DeepLabV3+主干特征提取网络Xception,并在特征提取模块引入了坐标注意力机制... 详细信息

针对非结构化环境中采摘机器人缺少足够环境信息的问题,该研究提出了一种用于机器臂避障和路径规划的果实与枝条检测和三维重建方法。采用MobileNetV2取代传统DeepLabV3+主干特征提取网络Xception,并在特征提取模块引入了坐标注意力机制,通过改进网络对采集的RGB图像进行目标检测,并将检测到的火龙果和枝条语义掩膜转换成三维点云。提出一种基于非线性最小二乘法的椭球体拟合方法用于重建火龙果,用有限数量的AABB包围盒获取不规则的枝条的三维空间位姿信息。测试表明,改进后模型的平均交并比(mean intersection over union,mIoU)和平均像素精度(mean pixel accuracy,mPA)分别达到95.59%、98.01%,相较原模型分别提升2.57个百分点和1.44个百分点;平均推理时间和模型内存占用量分别降至94.74 ms和22.52 MB,分别仅为原模型的59%和11%。三维重建试验表明,火龙果果实重建的短轴尺寸和深度距离的平均绝对误差分别为0.44和2.04 mm,枝条重建的样本标准差在各坐标轴上均小于10 mm。结果证实了该研究方法可以有效地重建火龙果果实和枝条,可以为火龙果采摘机器人的采摘路径规划避障提供基础。

关键词：三维采摘机器人火龙果 DeepLabV3+ 果实重建枝条重建

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磨料水射流切削皮质骨断面形貌特征研究

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第4期51卷 64-70页

作者：杨焘赵韡祝锡晶陈俊伟潘浩宇中北大学机械工程学院山西太原030051 山西省先进制造技术重点实验室山西太原030051 山西航天清华装备有限责任公司山西长治046000

为探索磨料水射流切削过程中对皮质骨材料的切削机理,提高切削断面质量,分别以石榴石、氯化钠为磨料对皮质骨进行切削,对比不同切削方向下断面粗糙度变化规律以及微观划痕特征.实验结果表明,断面粗糙度数值均呈现先减小后增大的特点,依... 详细信息

为探索磨料水射流切削过程中对皮质骨材料的切削机理,提高切削断面质量,分别以石榴石、氯化钠为磨料对皮质骨进行切削,对比不同切削方向下断面粗糙度变化规律以及微观划痕特征.实验结果表明,断面粗糙度数值均呈现先减小后增大的特点,依据表面粗糙度数值将断面分为初始区、光滑区、粗糙区3部分.当使用磨料为氯化钠,切削方向垂直于骨单元时,断面粗糙度平均值分别是切削方向平行和横向于骨单元时断面粗糙度平均值的1.74倍和1.70倍.当使用磨料为石榴石,切削方向垂直于骨单元时,断面粗糙度平均值分别是切削方向平行和横向于骨单元时断面粗糙度平均值的1.41倍和1.55倍.切削过程中断面形成大量微米级划痕,对比氯化钠、石榴石2种磨料对断面划痕特征的影响,与石榴石相比,当使用磨料为氯化钠时,皮质骨切削断面划痕尺寸偏大,长度、宽度值跨度相近,划痕深度值跨度较大.

关键词：水射流磨料皮质骨表面粗糙度微观形貌

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辣椒机械式自动精量排种器设计与试验

农业工程学报 2024年第8期40卷 19-29页

作者：李旭廖俊卿曾金平胡齐深刘大为谢方平王修善湖南农业大学机电工程学院长沙410128 湖南省智能农机装备重点实验室长沙410128 农业农村部南方智能育秧(苗)重点实验室益阳413055 湖南省智能育秧育苗装备工程技术研究中心益阳413055

辣椒漂浮育苗具有占地面积小、育苗周期短和椒苗品质好的优点,播种环节要求一穴一粒精量播种,通常采用人工点播,存在劳动强度大和播种效率低的问题。针对以上问题,该研究以磁力回位型排种器为基础,设计了一种适于辣椒漂浮育苗的机械式... 详细信息

辣椒漂浮育苗具有占地面积小、育苗周期短和椒苗品质好的优点,播种环节要求一穴一粒精量播种,通常采用人工点播,存在劳动强度大和播种效率低的问题。针对以上问题,该研究以磁力回位型排种器为基础,设计了一种适于辣椒漂浮育苗的机械式自动精量排种器,并对关键机构进行设计,通过单因素试验获得曲柄直径、曲柄电机工作转速和种量的较优区间,以单粒合格指数、重播指数和漏播指数为指标进行三因素三水平正交试验,建立回归模型,并进行参数优化。试验结果表明,在排种器旋转倾角30°、旋转电机角速度0.07 rad/s(即生产率240盘/h),曲柄直径为30 mm、曲柄电机转速为230 r/min、种量为4千粒时,排种器的播种效果较好,单粒合格指数为91.04%,重播指数为5.21%,漏播指数为3.75%,相比于人工操作磁力回位型排种器,单粒合格指数提升了5.81个百分点,重播指数降低了6.45个百分点,满足辣椒漂浮育苗的播种要求,可为辣椒育苗轻简化生产和小籽粒种子的机械式精量排种器研究提供参考。

关键词：农业机械排种器辣椒漂浮育苗精量播种

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软体技术在机器人化制造中的应用与展望

机器人 2024年第2期46卷 158-177页

作者：蒲萌浩徐富康柴治平夏志生丁汉吴志刚华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室湖北武汉430074 华中科技大学机械科学与工程学院湖北武汉430074

当前,传统的制造方案已无法满足日益严苛的大型工件制造需求,机器人化制造方案成为解决问题的关键,但目前还存在诸多局限,例如:结构复杂、适形性低、容易对工件造成破坏、加工-检测一体化难等问题。针对上述问题,提出了将软体技术与机... 详细信息

当前,传统的制造方案已无法满足日益严苛的大型工件制造需求,机器人化制造方案成为解决问题的关键,但目前还存在诸多局限,例如:结构复杂、适形性低、容易对工件造成破坏、加工-检测一体化难等问题。针对上述问题,提出了将软体技术与机器人化制造系统融合的思路,在机器人化加工、检测和装配3个场景中引入软体变刚度技术、柔性传感技术和软体夹持器技术,赋予机器人化系统轻量化、顺应化、无损化、无感化、集成化等优点,为机器人化制造提供全新的解决方案。并且,针对机器人化制造未来的发展趋势,分析了软体技术巨大的应用潜力,进一步推动机器人化制造向着共融机器人方向深入发展。

关键词：制造软体技术机器人化制造共融机器人