摘要：该文依托滇中引水工程香炉山隧洞,开展深埋隧洞掘进过程中岩爆风险预测研究,提出基于数值样本和随机森林(random forest,RF)的岩爆风险快速预测代理模型。以地应力和围岩本构参数作为模型输入特征,以围岩最大弹性应变能密度作为输出特征,开展使用隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)掘进深埋隧洞过程中的多工况数值仿真,基于正交试验设计构建了611组数值样本,并通过围岩能量演化分析和相关性分析,验证输入、输出参数的合理性。进一步以RF为基分类器,利用10折交叉验证优化超参数,建立了岩爆风险快速预测代理模型,并对比多种机器学习算法,验证所提代理模型的预测准确性和适用性。结果表明:所提方法具有良好的预测性能和泛化能力,测试集样本的预测准确率达82.02%,优于用于比较的其余4种机器学习模型,为快速预测深埋隧洞施工期岩爆风险提供了一种研究路径。

摘要：针对熔模铸造企业车间设备种类多,数据传输协议和存储结构不统一,异构数据采集困难、采集的数据杂乱缺失等问题,提出一种车间生产和设备资源的数据采集与管理框架。基于车间多源异构数据感知处理策略,设计车间数据传输路线,解决设备间数据交互差、感知处理困难的特点。结合主成分分析(PCA)和长短期神经网络(LSTM)算法,建立车间生产变化规律预测模型,完成车间数据处理和分析预测。最终,利用车间数据采集与管理框架,实现了28项工艺及现场数据的采集,且最小采集间隔时间可达1 000 ms,单日采集数据可达5×10~5条。建立车间铸件产量预测模型,平均绝对误差为0.046 2%,决定系数为0.915 2,模型具有良好的泛化性。

摘要：针对生产线数字孪生场景模型数量庞大、逻辑关系复杂、运动模型状态多、动态信息量大,单机渲染方案难以满足逻辑计算与渲染输出的实时性要求,提出一种逻辑计算与实时渲染并行处理的分布式渲染方法。将场景数据分为逻辑数据和实时渲染数据,逻辑数据分布在控制端,渲染数据分布在渲染端,实现了多机并行渲染。以同步各渲染端动态模型的行为状态为切入点,设计了图形处理器多线程机制,实现了逻辑数据计算与运动实体同步判定计算;构建了包括车间状态数据、观察与投影矩阵等在内的同步数据包,结合主从同步数据传输与解析机制,实现了运动模型的快速精准同步。验证表明,在相同模型规模场景下,分布式渲染方法相比单机渲染可以将运行帧数由22.1提升至66.6,在不同模型规模下显著增加渲染帧数,明显提升渲染效果。

摘要：为解决表面形态复杂、细节众多的产品在三维造型设计技术上的难题。以编织产品为例,分析了其组织结构的数学特征与造型规律,将其分为交织结构和缠绕结构两大基本类别。在织物结构三维设计的单元体技术基础上,增加了形态变量控制,实现了编织产品整体形态上的复杂细节高效造型设计方法。利用二次映射技术将非均匀有理B样条曲线曲面自动转化为细节丰富的编织结构,并根据用户输入的参数调整编织结构的组织样式、密度、粗细等细部结构形态。在藤椅等典型编织产品的设计中进行了应用实践,并探讨了三维图案结构的生成方法。将设计师的工作简化为一般的曲面造型概念设计,用软件工具完成复杂形态细节的自动化建模,促进了复杂形态产品的设计。

摘要：针对公理设计和通用设计理论存在约束严格、设计评价不合理等问题,提出将公理设计的独立公理和信息公理与通用设计理论QUINT设计模型相结合,并针对扩展后的通用设计过程模型提出融合耦合度、信息量、技术性指标、经济性指标和社会性指标的设计方案多指标综合评价方法。基于所提出的设计过程模型和评价方法进行机械式邮资机表头结构设计,得到综合最优设计方案并应用于生产实际,达到预期设计目标,证明基于公理设计的通用设计过程模型的有效性。

摘要：为挖掘外观设计专利图片中蕴涵的丰富信息,将基于内容的图像检索技术和数据挖掘技术应用于外观设计专利分析过程中,提出了基于专利图片的产品外观设计专利分析技术。借助基于内容的图像检索技术提取外观设计专利图片的颜色、纹理和形状特征,通过相关反馈确定权重,据此计算外观设计专利的相似性并完成专利聚类。利用聚类结果生成带有专利发展轨迹和专利区域状态等信息的专利地图。以此为基础开发完成了外观设计专利分析软件,分析产品外观设计专利的发展趋势,从而辅助设计师和企业进行决策分析和产品定位。

摘要：建立了液压挖掘机工作装置的结构有限元模型,通过对该有限元模型进行自由模态分析,得到工作装置的各阶模态频率和模态特性,确定影响液压挖掘机工作装置动态性能的关键模态频率,并以此作为优化目标,对主要结构参数进行灵敏度分析,以确定工作装置动态优化的设计变量。以工作装置几何约束、性能约束等为约束条件,采用扩展拉格朗日乘子法进行动态优化设计。实例分析表明,该动态优化方法,提高了工作装置结构的刚度,降低了结构的变形,改善了工作装置动态工作性能与结构稳定性。

摘要：为解决番茄枝叶修剪机械手无法准确找到番茄侧枝修剪点的问题,保证番茄枝叶修剪机械手工作效率,提出基于不同边缘类型的番茄侧枝特征点识别方法。在粒子群算法优化的神经网络(PSO-BP)的基础上设计“眼在手上”视觉伺服控制系统。通过对番茄植株横纵边缘分割,分别进行横向边缘和纵向边缘的提取,用阈值分割除去番茄叶片的短边缘,并记录其交点横纵坐标,限制交点分别在横向边缘的上边缘和下边缘,得到对偶的番茄侧枝点。试验结果表明,所设计的视觉伺服系统能成功的识别番茄侧枝点,仿真试验测试得到图像特征的实际值和期望值误差在3~5个像素之间,五自由度的机械手能在4 s内移动到期望位置,为农业修剪枝叶机器人进一步研究提供参考。

摘要：为了实现检测角膜的表面形貌,设计了基于Placido盘的角膜地形图仪投射照明系统。首先,根据人眼的明视觉光谱光视效率、CCD元件光谱响应曲线以及仪器对面光源照度与发光均匀性的要求,进行了LED背光源设计。其次,根据角膜地形图仪检测原理,比较了球形和椭球形Placido盘的利弊,在背光源照明下分析了这两种面型Placido盘的光照情况。分析显示,椭球形Placido盘的最大辐照度优于球形盘。采用反向逆推法建立数学模型,利用Matlab软件求解确定了盘上黑白条纹环的分布。最后,根据上述设计参数进行了Placido盘加工,搭建了投影照明实验装置,并利用标准模型眼对所获得的投射照明系统进行检测。实验结果表明:在主波长为625nm的AlGalnP红色LED面光源照明的情况下,采用所设计的24环椭球型Placido盘成像到CCD上的黑白条纹环满足等间隔均匀分布的要求,检测精度可达到0.05m^(-1),较好地满足了角膜地形图仪对投射照明系统的高对比度、高精度的要求。

摘要：为使并行设计过程规划结果更具有实际参考价值,提出了一种无强制解耦的并行设计过程规划方法。首先,通过研究信息流对任务执行的影响,提出了建立信息流矩阵对设计过程进行二次建模的思路;通过对信息流矩阵的分析重构,得出信息流的流动层次结构,从而利用任务与信息流的提供-接收关系反馈指导关键设计任务的执行。然后,从完成条件和完成意义的角度对设计任务进行了解剖分类,通过编码设计结构矩阵与信息流矩阵的同步映射实现了设计任务的适应性细分,并通过对各类子任务执行优先级的定义,完善了对并行设计过程的规划。最后,以汽车总布置设计规划为例对该套方法进行了验证,表明了该方法的有效性。