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不停丝工况下的自动化铲板设计

纺织学报 2023年第4期44卷 187-193页

作者：丁彩红左今朝师义东华大学机械工程学院上海201620

针对纺丝箱内可进行铲板操作的空间有限且狭小的问题,提出铲板和排丝功能一体化的自动化铲板系统设计。应用滑环设计实现了排丝组件中居中旋转的吸丝漏斗和静止延伸的排丝管道的结构连接,从而保障排丝顺畅;将杠杆原理和弹簧串并联作用... 详细信息

针对纺丝箱内可进行铲板操作的空间有限且狭小的问题,提出铲板和排丝功能一体化的自动化铲板系统设计。应用滑环设计实现了排丝组件中居中旋转的吸丝漏斗和静止延伸的排丝管道的结构连接,从而保障排丝顺畅;将杠杆原理和弹簧串并联作用相结合,开展了铲板组件的缓冲结构设计,以实现悬臂偏置的铲刀和喷丝板面的有效贴合和刮铲,并应用ANSYS分析验证了该缓冲设计可保证刀刃与喷丝板面的接触力分布均匀;为避免铲刀抵触喷丝板面时的刚性冲击,对铲板组件的对刀运动进行力学建模,并计算得到铲板组件缓冲结构的具体参数设计值。最后开发不停丝工况下的自动化铲板模拟试验台,通过实验验证了自动化铲板系统的铲板和排丝功能一体化的结构设计的正确性和有效性。

关键词：喷丝板不停丝自动化铲板一体化设计缓冲结构

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配重对拓宽无叶片风力机捕能区间的影响研究

机械工程学报 2023年第4期59卷 265-273页

作者：龚曙光王翔谢桂兰卢海山徐凡业湘潭大学机械工程学院湘潭411105

为提高无叶片风力机的捕能效率,基于调谐捕能柱固有频率原理,提出采用配重方式拓宽无叶片风力机捕能区间的方法,推导添加配重后捕能柱固有频率的计算式,建立捕能柱涡激振动分析的仿真模型并进行了验证,探讨配重质量占比、配重块移动距... 详细信息

为提高无叶片风力机的捕能效率,基于调谐捕能柱固有频率原理,提出采用配重方式拓宽无叶片风力机捕能区间的方法,推导添加配重后捕能柱固有频率的计算式,建立捕能柱涡激振动分析的仿真模型并进行了验证,探讨配重质量占比、配重块移动距离对捕能柱风速锁定区间与捕能效率的影响。所得结果表明,施加配重块后理论计算固有频率接近且大于捕能柱获得最大摆幅所对应的频率;配重块移动与其固定不动相比,捕能柱的捕能功率和风速锁定区间可显著提高,风速锁定区间长度增大了16.3倍;随着配重质量占比值的增大,捕能柱获得最大摆幅的风速锁定区间也增大,且区间长度与配重质量占比之间满足二次函数关系。这意味着当来流风速发生变化时,可通过调整配重块的位置,实现风能捕获最大化。

关键词：无叶片风力机配重法风速锁定区间固有频率捕能效率

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基于点云深度学习的加工特征识别方法

计算机集成制造系统 2023年第3期29卷 752-762页

作者：吕超凡黄德林刘天元周亚勤鲍劲松东华大学机械工程学院上海201620

在计算机辅助设计与制造系统中,加工特征识别是一项关键技术。针对传统的特征识别技术可扩展性差、鲁棒性差等问题,提出一种基于点云深度学习的加工特征识别方法。通过对加工特征表面进行均匀点采样,构建加工特征的点云数据集。使用K近... 详细信息

在计算机辅助设计与制造系统中,加工特征识别是一项关键技术。针对传统的特征识别技术可扩展性差、鲁棒性差等问题,提出一种基于点云深度学习的加工特征识别方法。通过对加工特征表面进行均匀点采样,构建加工特征的点云数据集。使用K近邻算法构建点云的旋转不变表示,提出一种融入几何先验知识的点云分类网络。对于多特征模型的点云数据,提出一种加工特征点集的提取方法和相交特征的分离方法。通过具体实例验证了所提方法的有效性,表明该方法能识别CAD模型中的单一特征和相交特征。

关键词：加工特征识别三维目标分类点云深度学习

脑视觉认知机制下意象-产品归类的集群用户偏好推理

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机械工程学报 2023年第15期59卷 282-292页

作者：任丽林丽阳明庆郭主恩贵州大学机械工程学院贵阳550025

精准获取用户客观需求是智能个性定制亟待解决的问题之一,传统方法明确用户认知偏好时存在多属性用户群体需求错位、对设计师经验依赖性强的问题,对此提出脑视觉认知机制下意象-产品归类的集群用户偏好推理方法。运用统计学方法甄选样... 详细信息

精准获取用户客观需求是智能个性定制亟待解决的问题之一,传统方法明确用户认知偏好时存在多属性用户群体需求错位、对设计师经验依赖性强的问题,对此提出脑视觉认知机制下意象-产品归类的集群用户偏好推理方法。运用统计学方法甄选样本域及意象域,降低了人工干预;基于K-modes聚类用户认知特征元,构建了相似用户集群;采用K近邻算法智能化识别被试所属集群,并开展眼脑融合的主客观集成化认知实验,提取了集群中的关键主客观认知指标;最后运用逼近理想点排序法归类集群用户对应的意象-产品群,基于此归类推理出了新相似用户的认知偏好。以无人机用户认知偏好推理为例,建立了脑视觉认知机制下集群用户的意象-无人机归类,快捷推理新用户的需求案例及认知偏好,结果表明,运用现有集群用户的生理认知数据明确新用户的客观偏好的可行性和有效性,可提升生理实验的再利用率,为群体智能定制模式的个性设计提供理性客观视角。

关键词：个性化需求意象认知集群理论潜在偏好

基于音圈电机的柔性杆自抗扰LQR抑振控制算法研究

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振动与冲击 2023年第22期42卷 283-292页

作者：朱泳廷张泽贵州大学机械工程学院贵阳550025

该研究将音圈电机作动的二重动力吸振器(dynamicvibration absorber,DVA)应用于柔性杆端部来实现振动抑制。为克服柔性杆本身容易受扰和DVA抑振带宽不足的问题,采用两个小型音圈电机构成主动式二重DVA,针对该DVA设计主动振动控制方法。... 详细信息

该研究将音圈电机作动的二重动力吸振器(dynamicvibration absorber,DVA)应用于柔性杆端部来实现振动抑制。为克服柔性杆本身容易受扰和DVA抑振带宽不足的问题,采用两个小型音圈电机构成主动式二重DVA,针对该DVA设计主动振动控制方法。首先,基于柔性杆的动力学等效建立了状态空间模型,在分析音圈电机的驱动特性后,采用线性二次型最优控制(linear quadratic regulator,LQR)反馈控制器最小化扰动通道的传递函数增益,结合非线性跟踪微分器同时滤波和提取微分信号;在此基础上,引入时变增益的扩张状态观测器对模型不确定性、高阶模态以及未知扰动进行补偿。对抑振效果进行仿真分析,结果表明基于音圈电机的二重DVA与自抗扰LQR控制器相结合,抑制柔性杆端残余振动,兼有强鲁棒性和抗扰能力。

关键词：振动抑制柔性杆音圈电机吸振器自抗扰控制线性二次型最优控制(LQR)

集装箱大梁熔化极气体保护电弧焊的焊缝跟踪系统

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中国机械工程 2023年第2期34卷 238-244,251页

作者：高佳篷洪波贾爱亭李湘文屈原缘湘潭大学机械工程学院湘潭411105

集装箱大梁自动焊接过程中,工件表面的反射不均匀、弧光、飞溅和烟尘等因素容易造成焊缝偏差识别不准确或难以稳定识别,因此设计了一种用于集装箱大梁熔化极气体保护电弧焊的焊缝跟踪系统。基于低成本结构光视觉传感器建立了高鲁棒的焊... 详细信息

集装箱大梁自动焊接过程中,工件表面的反射不均匀、弧光、飞溅和烟尘等因素容易造成焊缝偏差识别不准确或难以稳定识别,因此设计了一种用于集装箱大梁熔化极气体保护电弧焊的焊缝跟踪系统。基于低成本结构光视觉传感器建立了高鲁棒的焊缝特征提取模型,该模型采用激光条纹的直线斜率对随机采样一致性算法的随机采样过程进行优化,以在复杂环境下实现模型对焊缝特征的稳定提取。不均匀强反射工件表面的焊接试验结果表明:焊接参数300 A、29 V、1 m/min下,Y向、Z向的平均检测误差分别为0.22 mm和0.19 mm,实现了稳定高精度的焊缝跟踪。

关键词：集装箱大梁自动化焊接焊缝跟踪结构光视觉传感器图像处理

激光喷丸强化ZK60医用镁合金的显微组织、力学性能及微动腐蚀行为

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2023年第6期33卷 1715-1728页

作者：王高琦王守仁杨学锋温道胜郭宇济南大学机械工程学院济南250022

采用不同能量密度激光对ZK60镁合金进行喷丸强化处理,并对处理前后的试样进行模拟体液条件下的微动腐蚀磨损实验。测试试样的显微组织、残余应力、表面硬度、抗拉强度和耐腐蚀性,并分析其与微动腐蚀磨损行为的关系。结果表明,激光喷丸... 详细信息

采用不同能量密度激光对ZK60镁合金进行喷丸强化处理,并对处理前后的试样进行模拟体液条件下的微动腐蚀磨损实验。测试试样的显微组织、残余应力、表面硬度、抗拉强度和耐腐蚀性,并分析其与微动腐蚀磨损行为的关系。结果表明,激光喷丸强化处理可使镁合金的微动腐蚀磨损体积降低73.4%。位错和孪晶引起的细晶强化作用和应变强化作用以及残余压应力提高了镁合金表面硬度、抗拉强度和耐腐蚀性,因而降低了微动腐蚀磨损。

关键词：显微组织力学性能微动腐蚀磨损 ZK60镁合金激光喷丸强化

基于改进YOLOv5s模型的茶叶嫩芽识别方法

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农业工程学报 2023年第12期39卷 150-157页

作者：王梦妮顾寄南王化佳胡甜甜方新领潘知瑶江苏大学机械工程学院镇江212013

现有的目标检测算法检测茶叶嫩芽的精度较低,为提高茶叶嫩芽的检测精度,该研究提出一种基于改进YOLOv5s网络模型的茶叶嫩芽检测算法。该算法将骨干特征提取网络中的空间金字塔池化结构(spatial pyramid poolingfast,SPPF)替换为空洞空... 详细信息

现有的目标检测算法检测茶叶嫩芽的精度较低,为提高茶叶嫩芽的检测精度,该研究提出一种基于改进YOLOv5s网络模型的茶叶嫩芽检测算法。该算法将骨干特征提取网络中的空间金字塔池化结构(spatial pyramid poolingfast,SPPF)替换为空洞空间卷积池化金字塔结构(atrous spatial pyramid pooling,ASPP),增强模型对不同分辨率下目标的识别能力;针对茶叶嫩芽的小目标特征,在颈部网络中引入可加权重的双向特征金字塔网络(bidirectional feature pyramid network,BiFPN),提高特征融合的效率,同时在颈部网络中的每个集中综合卷积模块(concentrated comprehensive convolution block,C3)后添加卷积注意力模块(convolutional block attention module,CBAM)来提高模型关注小目标特征的能力。试验结果表明,改进后获得的Tea-YOLOv5s比原模型的准确率(precision,P)、召回率(recall,R)和平均精度值(mean average precision,mAP)分别高出4.4、0.5和4.0个百分点,且模型鲁棒性强,在多个场景下茶叶嫩芽的检测中具有更高的置信度分数。改进后的模型可为茶叶的产量估计和茶叶采摘机器人的嫩芽识别奠定基础。

关键词：深度学习识别 YOLOv5s 茶叶嫩芽目标检测

喷嘴下游形状对冷喷涂粒子加速行为影响的数值模拟研究

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表面技术 2023年第9期52卷 451-458页

作者：李尊甲周红霞青海大学机械工程学院西宁810016

目的冷喷涂过程中喷嘴内流道关键尺寸是影响粒子加速的重要因素。虽然喷嘴下游长度与扩张比是喷嘴的2个最重要参量,但目前对喷嘴优化设计的研究仍有深入空间,比如喷嘴下游形状。方法本文利用计算流体动力学的软件ANSYS/Fluent进行数值... 详细信息

目的冷喷涂过程中喷嘴内流道关键尺寸是影响粒子加速的重要因素。虽然喷嘴下游长度与扩张比是喷嘴的2个最重要参量,但目前对喷嘴优化设计的研究仍有深入空间,比如喷嘴下游形状。方法本文利用计算流体动力学的软件ANSYS/Fluent进行数值模拟研究,在与传统锥形下游相比较后,设计了钟形下游与喇叭形下游喷嘴。同时研究了喷嘴下游形状对气流与粒子加速行为的影响。结果对于钟形下游喷嘴,其气流速度在过喉部后迅速增加到较高数值,随后变化缓慢;对于喇叭形下游喷嘴,其气流速度在过喉部后先增加缓慢,直至截面积开始快速增加时,气流速度迅速增加;喷嘴下游形状对粒子撞击基板时的速度有一定影响,且随着喷嘴下游长度和粉末粒度的变化而改变。对于Cu粉,当为下游100 mm短喷嘴时,锥形下游喷嘴对10~20μm的粒子加速效果最好。当粉末在20μm以上时,喇叭形下游喷嘴的加速效果最好。对于下游220 mm长喷嘴,钟形下游喷嘴对10~30μm的粒子加速效果最好。当粉末在30μm以上时,锥形下游喷嘴的加速效果最好。对于Al粉,当为下游220 mm长喷嘴时,钟形下游喷嘴对10~50μm的粒子加速效果最好,喇叭形下游喷嘴加速效果最差。结论冷喷涂喷嘴下游形状对气体与粒子加速有显著的影响。

关键词：冷喷涂喷嘴下游形状数值模拟粒子速度