摘要：提出了一种基于数字图像相关法和双目视觉技术的全场三维变形测量方法来测量金属薄板焊接过程中的高温变形。首先,提出一种基于种子点的高精度图像匹配算法求解相关匹配非线性优化初值。然后,介绍了三维坐标重建以及三维位移、三维应变的求解算法。最后,借助于VC++6.0开发环境,研制了用于薄板焊接全场变形测量的实验系统。为验证本文方法在材料力学性能实验方面的可行性,利用标准材料试验机和自主研制的图像采集装置设计了钢试件的标准拉伸实验,并采用Q235板材件进行了焊接变形测量实验。实验表明:本文方法的应变测量精度为0.5%,与引伸计的测量结果基本相当;与传统的测量方法相比,提出的方法可以更全面、更直观地测量金属薄板在整个焊接过程中的三维位移场和应变场,并且测得的3个方向的位移变化曲线过渡自然、数据合理,是研究焊接变形规律的有效手段。

摘要：为消除因叶轮型线设计数据点的拟合误差所产生的不光顺现象 ,通过快速迭代算法反算控制顶点 ,插值得到叶片型线并生成叶片工作型面 ;在能量法的基础上 ,提出了一种基于平均曲率的目标函数 ,对叶轮型线进行光顺 ,为五轴数控加工的顺利完成奠定良好基础。该方法已在自行设计的叶轮CAD CAM系统中得以实现。

摘要：针对某型号头盔显示器光学系统的封装要求,研究了光学镜片的加工、检测及装配工艺特点,提出了一种能很好解决离轴光学系统装配难题的方法,并结合现代制造工艺水平,设计了相应的五自由度装调设备。经误差分析及控制系统对导轨误差的主动补偿,设备的角度调整精度为3.15″,位移调整精度约为1μm。光学镜筒采用曲面造型,为薄壁对开式结构。选用铝合金材料,装配完成后单个镜筒总质量195 g,最大应力为1.5 MPa,最大变形0.3μm,满足设计要求。

摘要：针对电压控制的磁悬浮系统设计了时间最优控制算法以获得电流最速响应,并推导了控制系统硬件对电流响应速度的约束关系;根据跟踪误差改变控制器参数以精确地跟踪设定电流;根据在线辨识得到的线圈参数计算最终控制电压以维持理想电流。这种算法能够使电压控制取得与电流控制同样的效果,简化了控制系统分析与设计并提高了对线圈参数时变的鲁棒性。磁悬浮小球电流响应实验与悬浮实验验证了算法的有效性,该算法还可扩展到其他电压控制电流的场合。

摘要：针对可降解高聚物材料聚乳酸和聚乙醇酸的共聚物(PLGA)降解溶蚀的计算机仿真问题,采用蒙特卡罗方法确定聚合物的随机降解寿命的计算表达式,依此建立了PLGA材料降解溶蚀过程的数学模型,并开展溶蚀模型的验证实验,数值仿真与验证实验结果表明,文中的聚合物随机计算寿命值表达式具有更明确的物理意义,所建立的降解溶蚀模型可以直观地反映材料的降解溶蚀过程,材料半衰期之前仿真结果与实验结果一致性较好。该仿真模型能为可降解高聚物材料的功能器件提供一种设计方法。

摘要：针对分数阶控制器数值计算和应用难的问题,研究了分数阶控制器的数字实现方法和控制特性．取Grunwald-Letnikov定义有限项,并直接离散化,得到有限记忆数字实现法;利用Tustin算子生成函数把分数阶微分由复频域变换到Z域,然后用连分式展开式CFE(continued fraction expansion)近似展开,可得到Tustin+CFE数字实现法．两种方法的频域对比分析表明Tustin+CFE法优于有限记忆法．采用设计的分数阶控制器的数字实现方法,对分数阶控制器和传统PID控制器的控制性能进行了对比实验分析．研究结果表明:分数阶控制器对非线性具有较强的控制能力．

摘要：针对数控加工中最佳刀具组合方式的选择问题,提出了一种适用于2.5维腔槽类零件加工的多刀具组合方式的评价策略,并建立了相应的加工成本计算模型。在该模型中,不仅考虑了刀具的切削时间、空走刀时间和换刀时间,还综合考虑了刀具磨损和机床折旧等因素的影响。为简化计算且便于管理,采用有向图表示法枚举和表示所有可能的刀具组合形式。同时,在扫描线填充算法的基础上,提出了刀具有效加工区域的计算新方法。实践证明,该方法简单可行,为数控程序设计和优化开辟了一条新途径。

摘要：针对工业制造领域中大型工件很难进行全尺寸测量的问题,提出并实现了一种基于立体视觉技术的便携式工业测量系统。对该系统所采用的特征识别、相机定向、立体匹配、三维重建、多视点云配准等关键算法进行了研究。提出了改进的CANNY边缘亚像素检测算法,使用先验规则去除误识别的标志点,多次拟合定位标志点中心,对标志点环带多次采样取中值求取编码点的ID。根据ID号找出不同照片中的同名编码点,顺次对照片进行相对定向和绝对定向。然后,根据多幅图像的多极线几何约束,实现非编码点的匹配,消除误匹配。采用前方交会法重建标志点的三维坐标,利用光束平差对计算出的结果和内外部参数做迭代修正。最后,设计了双目结构光扫描系统,提出了一种改进的双目像机标定算法,描述了利用全局和局部标志点的子图同构实现多视点云配准的新算法。实验结果表明,该系统可在生产现场对大型工件进行快速测量,整体测量精度达到0.112mm/3m,可以满足工业现场大尺寸测量对精度和效率的要求。

摘要：针对传统数字化比对检测中点偏差计算的准确性及效率不高的问题,提出了一种基于约束搜索球的点云数据与计算机辅助设计模型比对检测技术。首先,为了提高计算的准确性,在分析现有点—面计算模型的基础上,提出了点—边计算模型及点—点计算模型,用于计算曲率变化较大区域的点偏差。其次,为了提高计算效率,在最邻近顶点搜索过程中采用K-D树进行加速,在点数据归属过程中,构建一系列约束搜索球,将点云数据与计算机辅助设计模型比对的范围限制在约束搜索球内,降低算法的时间复杂度,提高点数据归属的效率。以某大型叶片为例,验证了该方法的有效性。

摘要：针对电磁轴承设计过程中光轴的质量阵M、刚度阵K以及阻尼阵C的复杂计算问题,根据设计初期和设计后期的需求差异分别采用观察者模式和状态模式,并使用统一建模语言UML对有限元计算所需的M、K、C阵的求解实现进行了面向对象的建模。2种设计模式的组合使用提高了设计过程的灵活性和计算效率。