摘要：为降低精密卧式加工中心几何误差与热误差而产生的复合误差,文中提出一种基于改进分段三次Hermite插值(improved piecewise cubic Hermite interpolation, IPCHI)算法的复合误差建模方法。为建立复合误差模型,在JIG630精密卧式加工中心上开展试验,采用温度传感器和激光干涉仪分别获取机床温度值和定位误差分析整个温升过程中的误差数据,总结误差分布规律,运用IPCHI算法识别并建立几何误差和热误差的数学模型。运用复合误差模型进行补偿实验,精密卧式加工中心常温下的最大定位误差从-10.1μm降至2.3μm,补偿77%;温升之后定位误差从-19.8μm降至2.6μm,补偿87%,验证了IPCHI模型在实际误差补偿中具有明显的补偿效果。

摘要：为寻求更可靠的牙周膜(periodontal ligament,PDL)材料建模方式,研究分析了PDL在不同有限元模型下的应力响应。根据CT扫描数据构建人下颌牙周组织三维模型,建立未分层和分层两种PDL模型,未分层模型整体赋予其超弹性属性,分层模型将PDL从上到下分为5层并逐层赋予其超粘弹性属性,施加唇舌向1.5 N正畸力,仿真计算两种模型的PDL应力分布。结果表明:两种模型下的PDL应力响应值均为尖牙最小,且各PDL应力响应值从上到下均呈现先减小后增大的趋势;分层超粘弹性模型与未分层超弹性模型相比,PDL最大、最小应力值出现位置大致相同,而在数值上普遍更低:最大值降低了0.22%~42.95%,最小值降低了5.71%~10.52%。未分层PDL模型下的分析结果会误导选择较小的正畸力,而分层超粘弹性模型更能体现PDL不同水平方向的力学特性差异,以此方式建模更为真实可靠。

摘要：为解决机器视觉对早期玉米苗带在多环境变量下导航线提取耗时长、准确率低的问题,该研究提出了一种基于中值点Hough变换作物行检测的导航线提取算法。首先,改进了传统的2G-R-B算法,再结合中值滤波、最大类间方差法和形态学操作实现土壤背景与玉米苗带的分割。其次,通过均值法提取玉米苗带特征点,然后采用中值点Hough变换拟合垄间两侧玉米苗列线,最后将检测出的双侧玉米苗列线为导航基准线,利用夹角正切公式提取导航线。试验结果表明:改进的灰度化算法能够正确分割玉米苗带与土壤,处理一幅640×480像素彩色图像平均耗时小于160 ms,基于中值点Hough变换检测玉米苗列再提取导航线的最大误差为0.53°,相比于传统Hough变换时间上平均快62.9 ms,比最小二乘法平均精确度提高了7.12°,在农田早期玉米苗带多环境变量影响因素下导航线提取准确率均达92%以上,具有较强的可靠性和准确性。

摘要：研究具有递减参数的串联非线性能量阱(nonlinear energy sink,NES)在冲击和扫频激励下的减振效能;分析阻尼接地方式对减振效能的影响,并将其与单自由度NES进行对比;推导出系统的无量纲动力学方程并利用数值方法进行分析,研究两种串联NES中的各级纯立方振子在能量耗散中的作用及其差异。研究结果显示,当激励幅值较低时,阻尼不接地型NES的减振效能要强于阻尼接地型NES,而随着激励幅值的持续增加,在较宽的激励幅值变化范围内衡量减振效能时,阻尼接地型串联NES具有非常明显的优势。此外,各级纯立方振子在能量耗散中发挥的作用随激励幅值的增加而变化,当激励幅值增大到一定程度后,质量最小的第三级振子消耗的能量最多。

摘要：为解决白酒瓶盖封装表面质量检测和算法参数庞大难部署的问题,对YOLOv5s进行改进并提出了更轻量化和高精度的SEGC-YOLO算法。首先,采用ShuffleNet V2替换原始骨干网络,有效简化参数,引入高效通道注意力机制增强骨干网络。再使用基于GhostNet改进的GhostConv和C3-Ghost模块增强颈部网络,减少颈部参数量。另外,使用CARAFE算子替代最近邻插值上采样算子,利用自适应内容感知的上采样预测核提升颈部网络的信息表达能力,进而提升检测精度。最后,训练应用Adam梯度优化器来提高检测精度。实验结果表明:所提SEGC-YOLO算法在不同交并比(IoU)阈值下的平均精度均值mAP@0.5为84.1%和mAP@0.5∶0.95为49.0%,分别优于原始YOLOv5s算法1.2个百分点和0.5个百分点,并且浮点运算数(FLOPs)比原始算法减少了69.94%、参数量减少了71.15%和模型文件大小减小了69.66%,更加精准和轻量化。所提SEGC-YOLO可以快速、精准地检测瓶盖表面缺陷,为相关领域快速缺陷检测和设备部署提供了数据和算法支持。

摘要：超精密车削技术广泛应用于航空航天、清洁能源、光学精密器件制造等关键领域。超精密车削镜面应用于可见光波段时会出现衍射效应,导致镜面光学性能降低。为研究超精密车削表面衍射效应的来源以及相应的抑制和消除技术,学者们开展了大量研究工作,总结和归纳了相关研究工作的进展。首先分析了超精密车削表面衍射效应的来源及相应的理论模型,其次总结了抑制和消除超精密车削表面衍射效应的技术,分析了不同技术方法的特点,最后介绍了衍射效应在超精密加工领域的其他应用。

摘要：目的:设计一种模拟骨小梁假体界面微动的实验装置(以下简称“微动装置”),并进行有限元分析。方法:微动装置由带有螺纹的旋入圆筒、柔性铰、微动杆、骨小梁假体、连接杆和固定柱组成。采用SolidWorks软件构建微动装置模型,并将其导入ABAQUS软件中建立有限元模型,对股骨施加轴向位移载荷,分析微动装置中柔性铰的位置、假体与股骨之间的间隙和连接杆的长度对微动的影响。结果:微动装置产生的界面微动随柔性铰距旋入圆筒下端距离的增大而增大;假体与股骨之间的间隙≥20μm时,间隙对界面微动不产生影响;界面微动随着连接杆长度的增大而增大。结论:微动装置可以准确模拟出不同的骨-骨小梁假体界面的微动,可为研究不同界面微动对骨整合的影响提供实验装置。

摘要：针对智能故障诊断实际应用中存在的故障样本难以大量获取、面对新增故障类别需要一个完整的再训练周期的实时性等问题,提出一种采用增量二维主成分分析(incremental two-dimensional principal component analysis,I2DPCA)对非线性裂纹转子系统进行故障诊断的方法。首先构建水平支撑的非线性裂纹转子系统模型及其动力学方程,分别探究不同裂纹深度和质量偏心参数时系统振动响应的变化特征。其次将时域振动信号归一化为图像样本,由I2DPCA算法提取具有高判别力的低维故障特征。在上述处理基础上,使用k-最近邻(k-nearest neighbor,KNN)分类算法进行识别率的计算。数值仿真及相关实验的研究结果表明,基于I2DPCA算法的故障诊断方法可以在高速区域及小样本情形下有效地区分不同故障状况的信号,为裂纹转子系统的早期故障诊断提供了新的检测策略。

摘要：精密机床直线进给系统的误差均化现象是机床精度设计中的重点关注问题。以精密卧式加工中心中典型的双导轨四滑块直线进给系统为研究对象,重点研究滚动导轨副几何误差与工作台运动误差之间的均化机理。首先,利用基于传递函数的等效刚度法,建立了导轨几何误差与工作台运动误差之间的映射关系,并以法向直线度误差为例揭示了误差均化机理。然后,建立了双导轨四滑块直线进给系统有限元模型,分析了导轨几何误差与工作台运动误差的均化系数。最后,开展了误差均化机理分析实验,通过测量导轨几何误差和工作台运动误差并计算误差均化系数,验证了理论分析与仿真分析的正确性。研究结果为机床的精度设计提供了理论依据。

摘要：为揭示由于刻蚀加工误差导致的梳齿倾斜角度对多自由度微陀螺动态性能的影响机理,以一类四自由度静电驱动微机械陀螺为研究对象,分析了线性及静电力非线性工况下梳齿倾斜角度对微陀螺动力学特性的影响。研究结果表明,微陀螺在线性系统内工作时,梳齿倾斜角会导致微陀螺系统出现共振频率偏移,并造成灵敏度大幅下降,但对带宽基本没有影响。当在静电力非线性系统内工作时,梳齿倾斜角对系统响应有刚度硬化作用,可在一定程度上抵消静电力非线性的影响;硬化作用先随梳齿倾斜角的增加而增加,到达峰值后随刻蚀误差的增加而减小,即存在最佳梳齿倾斜角度以抵消静电力非线性的影响。上述研究成果为控制或利用刻蚀误差的影响提供了理论依据。