摘要：精密定位平台由于机械摩擦造成精度受限,难以满足大行程、高精度定位的运动要求。本文结合宏微复合结构,提出了一种单驱动刚柔耦合定位平台。相对于现有的宏微复合平台,大幅简化了机械结构和运动控制系统的设计。基于浮动坐标法和有限元法建立了单驱动刚柔耦合定位平台的静力学和动力学模型,并与商业软件ABAQUS及简化解析模型的分析结果进行对比,最大相对误差分别为1.6%和3.72%,证明了该理论模型具有较高的预测精度,可为刚柔耦合平台的优化设计及精密运动控制提供参考。

摘要：选择性激光熔化技术(SLM)可以快速成型任意结构的金属零件,但其制件的内部组织和材料性能与传统制件有着显著区别。基于双模式超声换能器对SLM 316L不锈钢制件的不同方向弹性常数及其分布进行表征研究。首先通过设计并制备高性能双模式超声换能器,搭建超声弹性常数分布测量系统。对SLM制备的316L不锈钢试样依次进行纵波和两个正交横波声速测量,获得同位置处不同方向弹性模量和泊松比。通过不同成型方向的声速测量,发现SLM制件在堆积z方向熔化层内呈现显著区别,表现出明显的各向异性。而y-z平面内弹性常数分布表征表明,杨氏模量E13大于E12,泊松比σ13小于σ12,且制件各熔化层弹性常数分布规律相似。此外,还讨论了加工过程中扫描速度和扫描间距等工艺参数对弹性参数的影响。选择性激光熔化制件弹性常数的有效无损表征将为增材制件内部质量控制和工艺改善提供技术基础。

摘要：为了提升利用微调构造的深度神经网络代理模型(又名深度代理模型)的性能,提出了一种主动闭环蒙特卡罗试验设计方法,通过费雪尔信息矩阵将设计点与模型梯度关联,并利用乘法算法求解,然后引入随机离散蒙特卡罗算法进行闭环采样,使得设计点具有覆盖整个设计空间的统计学特性。基于该方法,利用多层感知器建立了某伸缩臂叉车臂架动作特性深度代理模型,并结合最小预测和预期改善,实现了液压控制系统的设计优化。实验结果显示:与当前基准相比,提出的方法所需仿真数据减少了64.3%;优化后叉车臂架变幅缸压力波动更加平稳,且最大值减小了46%。

摘要：为了高效率、高精度的评定轴对称非球面零件,提出一种改进序列二次规划算法并结合非线性方程组牛顿迭代法来评定非球面的轮廓度误差。对于测量仪器检测时存在的设计坐标系与测量坐标系不重合的问题,使用坐标变换矩阵来消除测量坐标系存在的位置误差;针对非球面的特点,构建二元非线性方程组来表示非球面的投影点,并采用牛顿迭代法精准计算投影距离;为解决计算的复杂性,采用改进序列二次规划算法构建误差子问题求解,并利用拟牛顿法求解大规模无约束非线性问题。最后,对多种非球面镜片进行仿真和实验分析,并与最小二乘法和熵函数法对比。结果表明,所设计的算法有效提高了计算轮廓度误差过程中的数据处理效率和精度。

摘要：目的为了提高非球面光学模具的表面质量和加工效率。方法分析当前非球面超精密抛光方式及其特点,针对小口径非球面光学模具,提出一种小球头接触式抛光及磁流变抛光的组合加工方法,对小球头进行设计,并抛光碳化钨圆片,对比小球头接触式抛光及轴向、径向、水平方向磁极的永磁体球头的磁流变抛光的加工性能。分别对编号为1#、2#、3#等3个相同轮廓形状的碳化钨非球面模具进行单一方式抛光试验和组合加工试验。结果通过对小球头抛光碳化钨圆片的加工性能进行分析发现,接触式抛光小球头的去除率为926.5 nm/h,表面粗糙度达到4.3961 nm;轴向、径向、水平方向磁极的永磁体小球头磁流变抛光的去除率分别为391.7、344.3、353.7 nm/h,表面粗糙度分别为1.4252、1.8776、1.8875 nm。对采用组合加工方法抛光碳化钨非球面的有效性进行验证时发现,非球面1#在单一接触式抛光60 min后表面粗糙度从8.7866 nm降至3.6932 nm;非球面2#在单一磁流变抛光60 min后表面粗糙度从8.2121 nm降至1.6745 nm;非球面3#在组合抛光方法下先进行15 min接触式抛光,再进行15 min磁流变抛光,表面粗糙度从8.5972 nm降至1.2694 nm,面形精度由175.2 nm提高到138.4 nm。结论组合加工方法可以弥补单一抛光方法的缺陷,并能有效地提高工件的面形精度。与单一接触式抛光方法相比,组合加工方法获得的表面质量更好,抛光后表面粗糙度为1.2694 nm,远小于单一接触式抛光下的3.6932 nm;与单一磁流变抛光方法相比,组合加工方法更高效,将样件抛光到同等级别粗糙度所需时间从60 min减少至30 min。

摘要：针对反光工件的三维扫描点云存在的缺陷以及点云处理时间长的问题,提出一种点云增强的算法以改善缺陷点云的质量、缩短点云处理的时间,从而提高点云三维重建的精度和效率.首先输入大量的、分布不均匀且包含离群点和噪声的无组织点云,使用基于kD-tree 的点云均匀重采样将点云数据分成多个子集;然后使用改进的局部最优投影算法对点云进行降噪处理;最后使用边缘感知重采样对点云进行增采样,达到保留和增强点云特征的效果.实验结果证明,该算法的处理是有效的.

摘要：现有同位正交复合缺口双轴柔铰存在矩形横断截面锐边结构,增大了应力集中效应,且无法通过优化纵向缺口轮廓来消除。为此,提出一类椭圆横断截面新型双轴柔铰。首先以圆弧缺口为对象,构建该类柔铰的参数化结构模型;然后基于卡氏第二定理建立其柔度及最大应力理论模型,通过有限元分析验证模型的有效性,基于此,实现了柔度及应力集中特性分析;最后通过实验测试验证了柔铰的柔度性能。结果表明,椭圆横断截面型双轴柔铰具备两向各异柔度,可从本质上避免锋利锐边结构,降低应力集中效应,与具有相同缺口结构的矩形横断截面型双轴柔铰相比,工作能力可提高47.9%,该类柔铰结构拓展了现有缺口型柔铰的基本类型。

摘要：智能手机装配品种多、批量小及交期紧迫的特点,导致其生产组织常面临高频换产情境,给其订单调度提出了很高的要求。为此,提出一种考虑生产线重构约束的订单调度优化方法。描述了手机装配线订单调度问题,并以最小化换产与库存成本为目标建立了数学模型;设计了一种基于可行域的多叉树分支定界算法对模型进行求解,并与遗传算法进行了性能对比;通过智能手机装配生产线的应用案例及影响因素敏感度分析,验证了所提优化方法的有效性、优越性及应用价值。

摘要：为在微米级尺度量化表述离面位移激励值-聚焦面内微视觉运动追踪精度劣化值的映射特性,使用光学显微镜、工业相机和空间纳米定位平台进行实验研究。首先,分析离面位移的形成机理,使用方差函数评价图像清晰度,搜索最佳对焦平面并设定为聚焦平面,作为计算离面位移的基准。其次,设计空间多自由度纳米台,将其末端执行器作为微视觉追踪目标,生成聚焦平面内的运动轨迹,同时同步生成可控可测的离面位移。然后,选取灰度值模板匹配法与感兴趣区域划分法作为当前微视觉运动追踪算法,测量聚焦面内的运动轨迹。最后,加工纳米台样机,搭建微视觉运动追踪系统,使用电容传感器作为评价手段,计算不同离面位移引起的微视觉运动追踪精度劣化数值。实验结果表明,微视觉运动追踪精度随着离面位移的增大而不断劣化,具有显著且可量化的相关性。针对给定的76.1 μm×63.7 μm视场、15 Hz采样率与灰度值模板匹配法,(7.7±2.5)μm或更大的离面位移导致微视觉测量系统完全失效。

摘要：面向电子封装设备等的精密运动平台的磨损对其定位精度有显著影响.在本文中研究了刚柔耦合运动平台中滚动直线导轨副的刚度与磨损,根据Hertz接触模型获得了滚珠的法向接触刚度解析模型,并建立了滚珠与滚道接触的有限元模型验证了解析模型的准确性.采用Archard磨损理论建立了刚柔耦合运动平台中滚动直线导轨副的磨损预测模型,并与传统的刚性运动平台进行有限元仿真对比.根据仿真结果,刚柔耦合运动平台在定位阶段对导轨副的磨损较小.最后通过检测运动时导轨副的温度定性判定磨损的大小,试验结果表明,刚柔耦合运动平台可减缓导轨副工作温度的升高和降低接触表面磨损量,为高精度运动平台的设计和精度保持提供了新的研究思路.