从一维透视投影图恢复二维刚体运动和结构

研究从一维透视投影图恢复二维刚体运动和结构。证明利用 3幅一维透视投影图中最少 5组对应点可以完全得到二维刚体的旋转运动参数 ,一般情况下有 4个解。可以得到含一个未知比例因子的二维刚体平移运动参数和结构参数 ,能完全确定二维刚体的形状。     

基于透视投影模型的表面三维测量的实现

将明暗恢复形状(SFS)技术应用于表面三维视觉测量。针对传统SFS求解模型的不足,引入一种基于透视投影的反射图模型,并采用高效、简便的灰度梯度算法对该模型进行求解和误差分析。实验结果表明,与正交投影模型相比,透视投影模型的三维表面测量效果显著提高。     

基于透视投影模型的表面三维测量的实现

将明暗恢复形状(SFS)技术应用于表面三维视觉测量.针对传统SFS求解模型的不足,引入一种基于透视投影的反射图模型,并采用高效、简便的灰度梯度算法对该模型进行求解和误差分析.实验结果表明,与正交投影模型相比,透视投影模型的三维表面测量效果显著提高.     

利用平行透视投影模型的位姿迭代估计

提出了一种利用平行透视投影模型的高效位姿迭代估计方法来提高单目视觉测量系统的精度和鲁棒性.通过引入齐次坐标表示,避免了现有算法对平行透视投影参考点选择的限制.首先,研究了平行透视投影模型下使用齐次坐标求解目标位姿的方法,阐述了它的几何意义.然后,通过迭代的方式将其应用于一般透视模型下目标位姿的高精度估计.仿真实验结果表明,本文方法提高了基于平行透视投影模型的位姿迭代估计的精度,速度和抗噪性能.实物测量结果表明,本文方法的平移测量精度优于0.1 mm,旋转测量精度优于0.1°,可以满足各种视觉检测系统的要求.另外,使用标志点和图像特征亚像素定位技术还可进一步提高该算法的精度.     

铸嘴型腔形状对型腔流场影响的二维有限元分析

分析了某小型双辊铝铸轧机上的铸嘴内部型腔的形状对铸嘴型腔内流场产生的影响。使用了通用的有限元分析软件ANSYS，对结构进行简化，建立二维有限元模型，加载计算，最后分析求解的结果。力图通过数值模拟，进行虚拟的流体流动实验，从而找到在相同的铸轧立板速度(即铝熔体在铸嘴型腔的入口流量保持不变的情况)下，不同形状的型腔对其内部铝熔体的流场速度的影响规律，为指导实际型腔的设计提供了数值模拟的有力依据。通过二维有限元数值模拟分析发现，在相同的流量下：侧边形状为直边时，入口宽度在140mm左右，出口速度的y向均整性最好；相同入口宽度下，加了分流块的直侧边比曲侧边的边界条件对出口速度的均匀分布更有好处。     

基于三点透视模型的线结构光系统标定方法

针对现有线结构光传感系统标定过程中对设备要求高、标定过程繁琐等问题,提出一种基于三点透视模型的快速标定方法。引入一个可自由移动的平面靶标,靶标上只需要共线、且相互位置确定的三个特征点,利用共线三点建立三点透视数学模型,根据三个特征点以及光条纹在摄像机像面的成像信息,就可以获取光平面上标定点在摄像机坐标系下的坐标。平面靶标在视觉范围内任意移动几个位置,得到光平面上多个标定点坐标,从而确定光平面方程。实验证明,该方法平均相对测量误差小于0.8%。该方法不需要昂贵的辅助调整设备,也不需要求解坐标系之间的转换矩阵,简单、快速,适合现场标定。     

基于曲面透视投影和内在几何的自由曲面造型

提出基于曲面透视投影和其内在几何的自由曲面造型方法。给出从曲面数据点的透视投影坐标、曲面法矢、切矢及主曲率,计算曲面三维数据点坐标的原理和过程。利用参数双三次样条曲面造型方法,从曲面三维数据点构造了自由曲面。给出的两个算例证明自由曲面初始数据法具有几何意义明显和便于控制的优点。     

基于FLUENT的仿蝴蝶翼型二维流场分析

利用三维测量工具测得凤蝶外形轮廓的尺寸参数,通过高频摄像机拍摄凤蝶在自由飞行时双翅和腹部的运动,并获得双翅的拍动频率、拍动角及腹部的攻角。利用流体力学FLUENT软件对翼型在不同攻角下的流场进行模拟分析,并得到其升、阻力系数以及翼型周围流场随攻角变化的特征。最后运用动网格技术对作正弦运动上下拍动的翅翼进行数值模拟,得出升力系数随时间的变化及其周围的流场和升力产生的原因。验证了仿蝴蝶翼型的可行性,并证明了FLUENT软件对于运动物体周围流场的数值模拟和流场分析是一种比较可靠的实验方法。     

基于线结构光和运动平台的三维重构方法

为了恢复物体三维形貌,提出了一种摄像机不动、被测物体在运动X-Y平台上运动的扫描运动平台和方法。通过圆形点阵标靶确定测量系统的内参和外参,采用兴趣区(ROI)图像采集方式精确定位要重构的表面,减少野点误差。试验结果表明,采用这种方法能够有效地对物体进行三维重建。     

空间Bennett机构运动分析的几何投影法

基于画法几何投影坐标系统的方法研究了空间Bennett机构的运动分析,从几何角度出发,将空间连杆机构的空间问题转化成平面问题,使问题求解变得简单。给出了投影坐标系统建立原则,并建立Bennett运动分析模型,用Matlab绘制了输出构件的角位移、角速度、角加速度图。通过与用D-H坐标变换方法相比,该分析方法显得更简单和直观。最后以具体实例进行了分析,验证了该方法的有效性。     

颗粒流驱动变刚度弯曲软体驱动器的设计及运动仿真

为提高软体机器人的承载能力,利用颗粒物质兼具流体和阻塞刚化的特性,设计了一种变刚度弯曲软体驱动器。以颗粒物质力学为指导,设计并制造了变刚度弯曲软体驱动器样机。通过试验获得了分别描述颗粒物质和变形腔材料的联合弹塑性模型、Ogden超弹本构模型,提出了软体驱动器运动过程的有限元仿真方法,搭建了变刚度软体驱动器实验平台。实验与仿真获得的弯角误差约为15.6%,利用颗粒阻塞原理可使承载能力提高约1.75倍。     

大流量2D伺服阀的研究与设计

为实现伺服阀的大流量,采用了2D阀的结构方案.2D阀利用伺服螺旋机构将阀芯的旋转运动转化为阀芯的直线运动,从而实现伺服阀的液压功率放大.采用步进电机作为电-机械转换器来驱动阀芯转动,为使阀芯获得较大的扭矩,采用了较大的传动比.设计了零位保持机构保证了伺服阀工作的稳定性和零位调节的精确性.对伺服阀的阀芯进行了力学分析,并建立了数学模型.最后利用MATLAB进行了仿真研究,仿真结果理想,符合设计要求.     

2URR-SRR-RUPUR并联式腿部康复机器人机构设计与运动性能分析

基于腿部关节康复机理,提出了一种2URR-SRR-RUPUR 4自由度并联式腿部康复机器人,该机构能够实现踝关节的外展和内收运动、膝关节的屈伸运动、髋关节的内旋和外旋运动以及腿部的牵伸运动。基于螺旋理论分析了该机构在一般位型和初始位型下的约束螺旋系和自由度性质。建立了2URR-SRR-RUPUR并联机构的运动学模型,采用闭环矢量法求解机构的运动学逆解并分析了机构的速度雅可比矩阵,在此基础上,对机构的工作空间和奇异性进行研究,得到了机构的工作空间图和奇异位型。基于腿部关节康复运动路径对机构进行轨迹规划,将规划结果采用SolidWorks Motion软件进行运动仿真分析,仿真结果表明,机构运动连续平滑,适合腿部康复运动训练,具备良好的应用潜力。     

一种可重构、部分运动解耦的空间n维平移1维转动并联机构的拓扑及其运动学设计

根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑设计理论与方法,提出了一种动平台可重构的三自由度并联机构RPa3R-R+RSS。对该机构的运动输出特性进行分析,表明该机构动平台能产生空间n维平移1维转动（nT1R,n=2,3）的输出运动且具有部分运动解耦性,通过动平台的重构可赋予动平台的转动绕3个特定转动轴x、y、z输出;计算了机构的自由度和耦合度;基于序单开链的运动学建模原理,建立了该机构动平台绕任意转动轴输出构型下的通用运动学模型;对动平台绕z轴转动输出构型下的运动学进行了分析,包括位置正反解、工作空间形状与大小、动平台转动能力、机构的奇异位形条件,以及机构的速度和加速度计算与仿真分析。     

基于CFD技术的管道过滤器内部流场模拟及其结构优化设计

采用计算流体动力学(简称CFD)方法对XYZ-100稀油站所使用的2FXG-32型过滤器内流场进行模拟分析,并根据模拟结果对过滤器结构进行优化。结果表明,经过结构优化后的过滤器减小了漩涡、死水区等水流状况,减少了能量损失;增大了有效过滤面积,提高了过滤效率;优化后过滤器结构紧凑,降低了生产和制造成本。     

激光选区熔化的风场仿真与流道结构优化

针对激光选区熔化的黑烟残留问题,基于E-Plus-M250激光选区熔化成形设备,运用ANSYS ICEM CFD、ANSYS FLUENT等软件对保护气供气流道截面与成形仓黑烟产生区域的截面进行仿真模拟,并根据仿真结果对保护气供气流道进行结构优化。结果表明成形仓粉床面的黑烟残留问题是由激光扫描区域风场分布不均匀造成的。对供气流道结构进行多次改进优化与流场仿真,结果表明,理论上可将进风口截面风速分布标准差值从0.472 7降低至0.182 1。实验验证了优化方案的有效性,采用优化后的流道结构能更有效地去除成形仓中激光熔化金属粉末时产生的黑烟。     

基于Flowmaster的雷达阵面管网1D-3D流动传热联合仿真

为研究某雷达阵面管网系统的流量分配,采用1D-3D联合仿真方法对阵面进行流动与传热仿真。首先采用一维系统级仿真软件Flowmaster对阵面进行一维建模,并通过三维仿真软件FloEFD对水接头以及冷板组件进行详细的流动仿真,获得其流量–流阻变化关系,并将结果带入Flowmaster软件中得到拟合曲线,定义一维模型各元件参数进行阵面流动与传热仿真计算,实现1D-3D联合仿真。结果表明,经优化后的阵面各支路流量差异低于1.5%,且阵面温度分布均匀。文中还研究了插拔组件对阵面流量分配的影响,各支路流量差异低于2%。通过1D-3D联合仿真研究,可以实现高精度流量分配并获得直观的阵面详细仿真结果,并且大大节省了计算时间与研发成本,对今后雷达阵面流量分配设计具有重要的参考价值。     

2D数字阀阀芯受力分析及研究

介绍了2D数字阀的基本结构及工作原理,提出了2D流量控制概念。研究了由径向力引起的液压卡紧现象。通过Fluent软件对数字阀内部进行流场分析,得出2D阀芯弓形槽处壁面所受的压力分布,并对阀芯受到径向力的原因进行了分析,提出了减小2D阀阀芯卡紧力的一些措施。     

A comparative study on performance of multilayer coated and uncoated carbide inserts when turning AISI D2 steel under dry environment

The present work deals with a comparative study on flank wear, surface roughness, tool life, volume of chip removal and economical feasibility in turning high carbon high chromium AISI D2 steel with multilayer MTCVD coated [TiN/TiCN/Al₂O₃/TiN] and uncoated carbide inserts under dry cutting environment. Higher micro hardness of TiN coated carbide samples (1880 HV) compared to uncoated carbide (1430 HV) is observed and depicts better resistance against abrasion. The low erosion rate was observed in TiN coated insert compared to uncoated carbide. The tool life of TiN coated insert is found to be approximately 30 times higher than the uncoated carbide insert under similar cutting conditions and produced lower surface roughness compared to uncoated carbide insert. The dominant wear mechanism was found to be abrasion and progression of wear was steady using multilayer TiN coated carbide insert. The developed regression model shows high determination coefficient i.e. R² = 0.977 for flank wear and 0.94 for surface roughness and accurately explains the relationship between the responses and the independent variable. The machining cost per part for uncoated carbide insert is found to be 10.5 times higher than the multilayer TiN coated carbide inserts. This indicates 90.5% cost savings using multilayer TiN coated inserts by the adoption of a cutting speed of 200 m/min coupled with a tool feed rate of 0.21 mm/rev and depth of cut of 0.4 mm. Thus, TiN coated carbide tools are capable of reducing machining costs and performs better than uncoated carbide inserts in machining D2 steel.