摘要：由于短舱声衬具有变曲率、孔数众多、孔直径与间距极小等特点,传统的制孔技术难以满足声衬制孔任务需求。为提高某大型飞机航空发动机短舱声衬制孔效率与质量,本文开发了一种具备多主轴制孔能力的短舱声衬机器人制孔系统。面向短舱声衬组件制孔需求,设计了多主轴制孔末端执行器以实现声学阵列孔加工,末端执行器一次定位可完成多个小孔加工;考虑声衬的复杂曲面外形和机器人可达性,设计旋转夹具台,实现了声衬加工位姿调整;综合奇异点、关节极限、机器人刚度等多要素,构建了机器人加工状态评价指标;基于多主轴制孔系统机器人与工件布局特点,研究了短舱声衬加工分区方案;通过制孔工艺试验,确定了复合材料声衬孔加工工艺参数。结果表明,该多主轴制孔系统制孔效率是单主轴制孔系统的4.37倍;通过加工分区使各个制孔点位处于良好的加工状态;在主轴转速30000 r/min、进给速度700 mm/min时,很好地避免了制孔中易产生的毛刺、劈裂等缺陷,分层系数降至1.267,满足航空发动机短舱声衬制造要求,对其他领域高密度阵列孔加工也具有借鉴意义。

摘要：首先阐述了平面、球面、柱面、锥面、B样条曲面的表达方式和相应的点到曲面的距离函数;然后给出了解析曲面与自由曲面保持连续性所需满足的约束方程;带约束的拟合问题通过惩罚函数方法来求解.实例表明:该方法可以应用于工业零件的反求设计中.

摘要：在反求工程中,对称面提取对于点云的几何模型重建具有重要意义.根据对称性原理,给出了点云模型中双侧对称性的数学定义.在此基础上,构造了一种基于迭代最近点(ICP)数据匹配的对称面提取算法.该算法已经在反求工程CAD系统RESOFT中实现,并应用于汽车引擎罩、卫生洁具零件的模型重构.

摘要：在对叶片内腔结构的反求建模过程中,大量冷却孔的重建无疑是最困难的任务。以阵列特征的观点研究了冷却孔的重建过程,对数据分割、曲面重建和后续美化3个部分作了详细的论述。实际应用表明,基于阵列特征的建模方法,提高了建模速度和精度,再现了原始设计规律,具有很大的优越性。

摘要：为提高二维对称几何模型重构的整体品质,反映其初始的设计意图,提出二维对称几何模型的约束重构理论及方法。首先构建参数化点,反射对称以对称轴为中心将对称部分的点集作镜像变换映射到基本点集的一边,旋转对称以旋转中心点为中心将对称部分的点集作旋转变换映射到基本点集的一边,形成参数化的点集。其次识别并处理二维曲线间的约束以及对称模型的边界约束。最后将参数化的点集与基本点集一起作为曲线拟合的目标点集,建立带约束的目标拟合函数,将其转化成无约束优化问题,采用L-M方法迭代求解。实例表明反求结果在满足初始几何约束的同时,能够保证几何模型严格的对称。

摘要：介绍了专业反求工程软件RE-SOFT的体系结构,提出了两条解决反求工程CAD建模的路线和策略:一是再现产品从二维到三维的设计过程,即基于截面特征的反求建模路线要求,首先解决点云切片、二维特征元提取、约束施加以及截面曲线全局约束优化,然后通过拉伸、旋转等手段重构曲面模型;二是解决功能特征曲面“分治”再现和优化设计的快捷方法,即基于曲面特征的反求建模强调从点云中直接提取圆锥曲面、过渡曲面、规则扫略面等特征元素,并通过三维特征间的拓扑约束和全局优化生成曲面模型.通过以上两条基于特征的反求建模理论研究和实现,可以看出新一代反求工程软件更加重视建模过程和结果表达的完整参数化,寻求更高水准的支持产品变形设计和创新设计.建模实例表明,应用RE-SOFT系统可以快速获得完整特征表达的理想CAD模型.

摘要：近红外光学跟踪系统以其高精度、便捷的特点迅速发展成为手术导航中的重要组成部分。基于双目视觉设计了一套高精度、低成本的光学跟踪系统,该系统使用安装在器械上的被动标记球(NDI Passive Sphere)作为标记,并在双目相机镜头前添加近红外滤光片,以消除环境光的干扰。首先,采用轮廓过滤算法,用于标记轮廓的提取,使用最小二乘椭圆拟合算法获取标记投影中心的像素坐标;其次,设计了器械识别算法,使每个器械可以单独有序储存标记球的中心像素坐标,用于多个器械的分辨;最后,通过左右视图对应标记中心匹配,重建其空间坐标,进而推导出器械尖端在世界坐标系中的坐标。实验使用该系统跟踪器械,利用器械的无规则摆放实验验证了器械识别算法的准确性和鲁棒性,准确率达95%,平均识别时间仅需4 ms。并对系统进行了稳定性、静态定位精度、动态跟踪等测试。结果表明:稳定性误差可达0.13 mm,静态定位精度可达0.373 mm,所提出的近红外光学跟踪系统具有较高的精度和稳定性,可以满足手术导航的要求。

摘要：为了指导自动铺放红外热源的设计,分析红外热源灯罩间接辐射和灯管直接辐射的热流分布.通过引入角系数密度,考虑红外灯长度与安装高度、灯罩各面宽度与角度及灯管辐射功率与安装位置等设计参数,建立参数化的热源方程.采用有限元和试验相结合的方法,分析红外灯动态和静态加热过程,所测定被加热表面的温度仿真结果与试验结果吻合良好,验证了该红外热源方程的有效性.利用该热源方程,研究红外灯参数对辐射热流的影响.结果表明,当红外灯顶面高度从0.10m降低到0.06m时,有效辐射强度升高1.5倍,均匀度降低31.08%;将灯罩侧面角度设计为60°~75°,适当减小灯罩顶面宽度,可以提高红外灯的有效辐射强度和均匀度.

摘要：当采用多个数控定位器对飞机机身进行支撑和定位时,由于重力载荷等因素的影响,机身会产生变形,而机身的变形可能导致装配过程中对机身制造和装配准确度的误判.为了保障飞机的整机装配质量,需要给出合理的机身支撑点数量和位置.根据某大型飞机的全机对接装配问题,建立机身的有限元模型,研究了不同支撑条件下飞机的变形性态,分析了定位器的数量、布局以及工艺接头的安装位置等因素对机身变形的影响,结果表明:当机身姿态角度参数由0°变化到10°时,机身测量点平均误差值由0.641 0mm变为0.910 0mm,而测量点最大误差值变化并不明显;当工艺接头安装角度由0°变化到15°时,机身测量点平均误差值由0.910 0mm变为1.216 2mm,测量点最大误差值由2.803 4mm变为3.122 9mm;机身分别采用三点支撑(1、2号支撑框位),四点支撑(1、3号支撑框位)和六点支撑时,测量点平均位置误差分别为1.567 6、0.690 0、0.458 1mm,测量点最大空间位置误差分别为2.738 8、1.228 1、0.874 9mm,根据计算结果和机身装配工艺要求,最终确定机身采用六点支撑.

摘要：针对飞机装配过程中需要柔性运输大部件并对其在承载状态下进行装配作业的问题,提出一种多功能重载自动导引车的一般配置形式。综合考虑智能托架和轮系的承载受力情况,基于车体静力平衡方程和尺寸约束条件提出一种承载力分配方法,基于该方法和渐进结构优化法,对自动导引车的车体结构进行拓扑优化研究并确定一种交叉梁结构设计方案,同时采用多目标优化算法确定了一组关键结构尺寸的最优设计参数。静态承载试验结果表明,经过优化设计的车体结构可以满足工程实际需求。