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基于改进DBSCAN和距离共识评估的分段点云去噪方法

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系统仿真学报 2024年第8期36卷 1800-1809页

作者：葛程鹏赵东王蕊马庆华江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212003 江苏韩通赢吉重工有限公司江苏南通226010

针对点云数据中噪声点的剔除问题,提出了一种基于改进DBSCAN(density-based spatial clustering of applications with noise)算法的多尺度点云去噪方法。应用统计滤波对孤立离群点进行预筛选,去除点云中的大尺度噪声;对DBSCAN算法进行... 详细信息

针对点云数据中噪声点的剔除问题,提出了一种基于改进DBSCAN(density-based spatial clustering of applications with noise)算法的多尺度点云去噪方法。应用统计滤波对孤立离群点进行预筛选,去除点云中的大尺度噪声;对DBSCAN算法进行优化,减少算法时间复杂度和实现参数的自适应调整,以此将点云分为正常簇、疑似簇及异常簇,并立即去除异常簇;利用距离共识评估法对疑似簇进行精细判定,通过计算疑似点与其最近的正常点拟合表面之间的距离,判定其是否为异常,有效保持了数据的关键特征和模型敏感度。利用该方法对两个船体分段点云进行去噪,并与其他去噪算法进行对比,结果表明,该方法在去噪效率和特征保持方面具有优势,精确地保留了点云数据的几何特性。

关键词：点云去噪点云数据 DBSCAN(density-based spatial clustering of applications with noise)聚类距离共识评估特征保持

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基于FBG连杆变形感知及三维重构方法研究

仪表技术与传感器 2024年第1期 100-106,113页

作者：周宏根富艳玲符博峰侯秋林李国超曹利平江苏科技大学机械工程学院陕西柴油机重工有限公司

连杆作为柴油发动机的关键零部件,其变形直接影响动力装备的性能和寿命。因此,检测连杆变形对保证动力装备的使用寿命具有重要作用。文中提出基于光纤光栅(fiber Bragg grating,FBG)船用柴油机连杆的变形检测技术,根据有限元分析连杆变... 详细信息

连杆作为柴油发动机的关键零部件,其变形直接影响动力装备的性能和寿命。因此,检测连杆变形对保证动力装备的使用寿命具有重要作用。文中提出基于光纤光栅(fiber Bragg grating,FBG)船用柴油机连杆的变形检测技术,根据有限元分析连杆变形特点,设计FBG栅点的传感网络,建立连杆受力变形下的三维重构模型,并开发基于FBG连杆变形检测的软硬件系统,实现连杆变形的可视化监测。实验结果表明采用基于FBG的感知和重构技术检测连杆的变形是可行的,为连杆性能的精确检测以及船舶动力装备其他关键件的变形检测提供了新思路。

关键词： FBG 变形检测三维重构连杆

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机床封闭空间内切削声场分布有限元分析

制造技术与机床 2024年

作者：薛逸然杨磊曹利平李国超孙丽江苏科技大学机械工程学院陕西柴油机重工有限公司

声音传感器具有易安装、无需粘附传感器和不干扰加工过程等特点，在加工过程刀具磨损在线监测中具有广泛的应用前景。但是，在机床封闭空间内声音传播过程受机床内壁、主轴和工作台等结构影响，将产生反射、衍射等现象，导致声场分布具... 详细信息

声音传感器具有易安装、无需粘附传感器和不干扰加工过程等特点，在加工过程刀具磨损在线监测中具有广泛的应用前景。但是，在机床封闭空间内声音传播过程受机床内壁、主轴和工作台等结构影响，将产生反射、衍射等现象，导致声场分布具有较大差异性，为声音传感器的合理布置带来困扰。为此，文章以数控铣床为研究对象，基于声学有限元理论建立铣削加工声场仿真模型，采用压力声学瞬态分析方法，建立正弦加速度声源信号在机床内的传播模型，采用傅里叶变换对机床内声场进行频谱分析。结果表明：在距声源0.4 m和壁面的位置，声压较大，在机床中部，声压随声源距离的增大而减小。本模型为基于声信号的刀具磨损监测奠定了基础。

关键词：声学有限元法 COMSOL 刀具磨损监测声场切削加工

非定常自由面流动模拟的反扩散VOF算法研究

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船舶力学 2024年第5期28卷 663-675页

作者：李晓东吴乘胜王星王建春张亚英中国船舶科学研究中心江苏无锡214082 中船重工奥蓝托无锡软件技术有限公司江苏无锡214082

VOF(Volume of Fluid)方法由于其良好的守恒性和网格适应性,且具有计算资源需求相对较小等优点,成为船舶水动力学领域自由面流动CFD(Computational Fluid Dynamics)模拟的主流方法。但原始的VOF方法存在较为严重的界面扩散问题,导致模... 详细信息

VOF(Volume of Fluid)方法由于其良好的守恒性和网格适应性,且具有计算资源需求相对较小等优点,成为船舶水动力学领域自由面流动CFD(Computational Fluid Dynamics)模拟的主流方法。但原始的VOF方法存在较为严重的界面扩散问题,导致模拟的界面厚度过大、空间分辨率不够,进而影响流场相关变量的计算精度,这一问题在非定常自由面流动模拟中尤为明显。本文针对上述问题,通过在VOF控制方程中引入人工对流项以达到抑制界面扩散、压缩界面厚度的目的,并采用隐式离散人工对流项的方式提高计算稳定性,形成了反扩散VOF算法。经Zalesak和剪切场等经典算例在不同数量网格下的测试验证,表明反扩散VOF算法能够大幅压缩界面厚度,同时明显减小质量误差。随后的三维无障碍溃坝算例和破舱进水算例,进一步证明了反扩散VOF算法在实际非定常流动模拟中能够更好地捕捉自由面并提高计算精度。

关键词：自由面 VOF方法人工对流项反扩散

基于MBD的三维模型信息完备性检查技术研究

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中国机械工程 2024年

作者：刘泉泉方喜峰程德俊张胜文罗兰珍孔俊龙江苏科技大学机械工程学院镇江康飞汽车制造股份有限公司

针对三维模型信息标注不规范、结构差异难诊断、尺寸冗余缺失以及人工检测效率低等问题，提出了整体的完备性检查方法。通过调用三维计算机辅助设计(CAD)软件应用程序接口(API)函数，对其检查功能模块进行二次开发，完成对基于模型定义(... 详细信息

针对三维模型信息标注不规范、结构差异难诊断、尺寸冗余缺失以及人工检测效率低等问题，提出了整体的完备性检查方法。通过调用三维计算机辅助设计(CAD)软件应用程序接口(API)函数，对其检查功能模块进行二次开发，完成对基于模型定义(MBD)技术中三维模型信息的检查与纠正；通过二次开发CAD软件实现对MBD模型基本方向视图的自动捕获，再通过python调用OpenCV库，将新捕获的视图与数据库中已有模型视图利用图像结构相似性指标(SSIM)进行对比，得到最相似模型视图图像，将两者通过图像减法运算对结构差异区域进行提取并高亮显示；最后对三维模型尺寸按照分类规则分类，通过深度优先搜索算法(DFS)结合尺寸冗余缺失检查规则，完成尺寸的完备性检查。以某厢舱汽车产品为对象验证了上述方法的可行性。

关键词：基于模型定义完备性检查二次开发结构相似性指标深度优先搜索算法

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考虑出库不确定性的船舶舾装件立库入库优化

哈尔滨工程大学学报 2024年第1期45卷 1-8页

作者：赵天毅李娜李明昊蒋祖华上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 招商局重工(江苏)有限公司江苏南通226113

针对船舶舾装件立体仓库入库货位分配优化问题,本文建立了以货架稳定原则、齐配就近原则以及出库速度最快原则为优化目标的多目标优化模型。实现了考虑船舶出库不确定特点且兼顾托盘齐配率提升的立库入库优化。该研究通过分布式鲁棒优... 详细信息

针对船舶舾装件立体仓库入库货位分配优化问题,本文建立了以货架稳定原则、齐配就近原则以及出库速度最快原则为优化目标的多目标优化模型。实现了考虑船舶出库不确定特点且兼顾托盘齐配率提升的立库入库优化。该研究通过分布式鲁棒优化解决了由于舾装件种类多、标准化程度低等特点导致的出库频率分布难以通过历史数据进行准确刻画的问题。基于模型的数学结构对模型进行分解,并研究设计了使用遗传算法进行热启动的分支定价算法。克服了启发式算法无法获得精确解、传统优化算法求解时间过长的两大难题,实现了大规模问题的快速精确求解,并通过数值实验结果表明:该模型对舾装件入库货位分配具有明显的优化效果。

关键词：舾装件立体仓库货位分配不确定性多目标优化分布式鲁棒优化遗传算法热启动分支定价算法

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草莓移栽机控制系统设计与试验

中国农机化学报 2024年第2期45卷 101-106页

作者：胡建平刘育彤张永辉徐华岗刘伟韩绿化江苏大学江苏镇江212013 江苏欣田机械制造有限公司江苏镇江212013

针对草莓高起垄定向移栽农艺要求,设计一种机械打穴、人工识别草莓苗弓背方向后定向穴栽的移栽机。基于可编程控制器(PLC)设计整机控制系统,包括移栽机定速行走控制系统、前轮转向控制系统、打穴控制系统等任务模块。整机采用直流无刷... 详细信息

针对草莓高起垄定向移栽农艺要求,设计一种机械打穴、人工识别草莓苗弓背方向后定向穴栽的移栽机。基于可编程控制器(PLC)设计整机控制系统,包括移栽机定速行走控制系统、前轮转向控制系统、打穴控制系统等任务模块。整机采用直流无刷电机作为底盘的驱动元件,根据电机自带编码器的输出值进行行走速度、栽植株距和打穴频率的协调控制,采用步进电机作为打穴机构的驱动元件,由接近开关对打穴机构进行定位,通过二者配合完成打穴过程,在人机协同作业下,完成草莓苗移栽。试验结果表明:当单行移栽效率为15株/min,株距为150 mm、200 mm、250 mm时,株距合格率、孔深合格率、孔径合格率均在95%以上,其变异系数均小于5%,打穴成功率均大于95%,符合移栽机行业标准,打穴移栽效果满足农艺要求。

关键词：草莓移栽机控制系统打穴机构种植机械

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复合材料无人艇碰撞动力学数值仿真

舰船科学技术 2024年第6期46卷 81-85页

作者：李永正张思远李清张剑孔志宏崔凯江苏科技大学江苏镇江212100 上海外高桥造船海洋工程有限公司上海200120 华润燃气(上海)有限公司上海200120 陕西柴油机重工有限公司陕西兴平713105

针对复合材料无人艇碰撞损伤特性及耐撞性能优化问题,首先开展无人艇用复合材料力学性能试验研究,得到复合材料各项基本力学性能参数;在确保材料参数合理性的基础上,开展不同复合材料铺层角度下复合材料无人艇的耐撞性能数值仿真研究,... 详细信息

针对复合材料无人艇碰撞损伤特性及耐撞性能优化问题,首先开展无人艇用复合材料力学性能试验研究,得到复合材料各项基本力学性能参数;在确保材料参数合理性的基础上,开展不同复合材料铺层角度下复合材料无人艇的耐撞性能数值仿真研究,获得复合材料无人艇的碰撞力、位移、加速度以及主要构件的吸能,从而确定耐撞性能较优的复合材料无人艇材料铺层方案,为分析复合材料无人艇碰撞及优化无人艇耐撞性能提供了研究基础。

关键词：无人艇复合材料耐撞性能复合材料铺层角度

激光熔化沉积成形TiAl合金组织及力学性能研究

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激光与光电子学进展 2024年第9期61卷 359-367页

作者：张峰岳航宇孙兵兵李瑞峰赵海生尧有行庞义斌航发优材(镇江)增材制造有限公司江苏镇江212132 江苏科技大学材料科学与工程学院江苏镇江212003 中国航发北京航空材料研究院北京100095

利用增加预热措施的激光熔化沉积(LMD)方法制备出高度为30cm、致密无裂纹的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金(以下简称TiAl合金),对其内部缺陷、显微组织、相组成和力学性能进行了研究。微纳CT(computed tomography)测试结果显示,预热后制备的TiAl... 详细信息

利用增加预热措施的激光熔化沉积(LMD)方法制备出高度为30cm、致密无裂纹的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金(以下简称TiAl合金),对其内部缺陷、显微组织、相组成和力学性能进行了研究。微纳CT(computed tomography)测试结果显示,预热后制备的TiAl合金致密度为99.996%,气孔数量明显少于未预热制备的TiAl合金;利用光学显微镜及扫描电子显微镜发现其显微组织为片层组织、亚稳的魏氏组织和羽毛状组织;通过能谱仪设备仅观察到Cr、Nb元素存在轻微偏析;对试样进行电子背散射衍射实验,试样主要相组成为γ相,含有少量的α_(2)相及B2相;预热后制备的TiAl合金的平均局部取向差(KAM)值略高于未预热制备的合金;此外,对致密无裂纹的合金的硬度和拉伸性能进行了测试,合金的显微硬度为350HV0.5,室温抗拉强度为497MPa,延伸率为0.49%,其拉伸性能高于传统铸造的TiAl合金。因此,增加预热措施对LMD成形高致密度且无裂纹的TiAl合金具有重要的指导意义。

关键词：激光技术 TiAl合金冶金缺陷显微组织力学性能