虚拟齿轮测量中心的碰撞算法

介绍了虚拟齿轮测量中心的概念,同时根据齿轮测量中心测头形式将测头与工件碰撞检测分为触测式碰撞和连续扫描式碰撞,结合国内外的碰撞检测算法,分析算法在虚拟齿轮测量中心两种碰撞检测中的应用.     

工件模型一维模拟测头的碰撞检测仿真

为实现虚拟测量,通过对一维接触式测头的碰撞检测过程进行分析,建立了基于三角面片模型的一维测头的碰撞检测数学模型,并以虚拟齿轮测量中心(VGMC)为平台,对不同的虚拟工件模型进行静态和动态仿真测量,仿真结果验证了碰撞检测算法的正确性。     

虚拟齿轮测量中心的运动建模研究

介绍了虚拟齿轮测量中心运动建模的体系结构。采用数字积分差补和层次包围体碰撞检测算法,实现了虚拟齿轮测量中心的四轴联动和虚拟测头与零件的碰撞检测。通过运动仿真,证明了虚拟齿轮测量中心可以实现真实测量中心的运动模式。     

虚拟齿轮测量中心测头系统可视化建模

通过对虚拟齿轮测量中心测头可视化实现方法进行研究,分析了测头信号的采集原理和测头结构,确定了测头的参数化结构模型。在VC++6.0基础上采用数据库检索和3DMAX建模方法,生成不同参数的3DS格式测头模型,并利用数据库检索调用测头模型文件,最终在虚拟齿轮测量中心加载显示实际效果图。     

虚拟齿轮测量中心的运动建模中碰撞检测的研究

介绍了虚拟齿轮测量中心的运动建模的体系结构。具体介绍了碰撞检测中虚拟零件的AABB包围体树的建立以及包围球和包围体树的碰撞检测。通过运动仿真验证了虚拟齿轮测量中心可以实现真实的齿轮测量中心的运动模式。     

基于三维扫描式测头的弧齿锥齿轮测量与误差处理方法

针对一维测头测量弧齿锥齿轮存在的测量效率低以及测量大螺旋角齿轮存在较大原理性误差的问题,研究了基于三维扫描式测头的弧齿锥齿轮齿形及齿距测量方法。首先,建立了在齿轮测量中心坐标系下的弧齿锥齿轮理论测量模型;其次,根据已建立的理论测量模型规划了齿形及齿距测量路径;进一步,根据三维扫描式测头特点建立数学表达式对齿形和齿距测量点数据进行分析处理,得到齿形及齿距偏差值;最后,进行弧齿锥齿轮齿形及齿距测量实验。实验表明,三维扫描式测头测量弧齿锥齿轮可简化测量操作,提高测量效率及准确性。     

CNC齿轮测量中心上盘形凸轮测量方法研究

研究了直接在CNC齿轮测量中心上检测凸轮并评定误差的方法和理论。在凸轮工件型面上直接采集测量数据,用三次样条插值函数拟合测头中心轨迹,通过测头半径补偿和凸轮从动轮数据转换,得到凸轮升程曲线,运用最小条件法评价凸轮升程误差。此方法具有测量过程简便、测量效率高、计算精度高、应用性广等优点,适用于以CNC齿轮测量中心为检测设备的自动加工系统。     

接触式测头测量中测头半径补偿的研究

数据测量是逆向工程的关键技术。采用接触式测头测量时，由于测头半径的影响，测量得到的坐标数据并不是测头所触及的表面点的坐标，而是测头中心的坐标，使得测量产生了误差。对于测头半径的影响而产生的误差进行了分析研究，提出了几种测头半径补偿的方法。     

齿轮三维测量中线结构光测头位姿的优化方法

采用线结构光传感器测量齿轮三维误差,具有快速、全信息和高重复性等特点,但测头与被测齿轮的位姿关系是影响齿 轮测量准确度的关键问题。 以优化测头与被测齿轮的位姿关系为目标,提出了测头位姿量化评价指标。 为验证指标的有效性, 进行了同一产品齿轮在不同位姿参数下的测量实验,并与克林贝格 P26 齿轮测量中心进行对比分析。 结果表明,与“陡峭”的 常规测量方法相比,本文方法点云密度比 Λp 指标高 33. 6% ,倾斜比 υp 指标高 30. 2% ,所测量的齿廓单元更加完整、更符合国际 标准 ISO1328 对数据的要求,齿轮单项误差评定结果也更准确。 该方法预估的线结构光传感器的位置和姿态参数,用于齿轮测 量前测头位姿的确定,进而提高齿轮测量精度,也为解决陡峭齿面非接触式测量问题的提供了途径。     

三维扫描测头在齿轮测量中心的应用

为了解决三维测头在齿轮测量中心应用上的技术难点,通过构建三维扫描测头的多元非线性模型,规划出基准球的扫描路径,实现了对测头自身的垂直度、直线度、测针挠度以及与仪器坐标轴不重合等误差的校准。分析影响校准精度的因素,解决了三维扫描测头的标定问题,为后续工件的测量奠定了基础。由于三维扫描测头无法精确探测到给定的工件坐标点位置,测量时也无法严格按照预定的路径扫描,无法采取传统的电子展成法得到测量误差值。本文利用空间曲面理论实现了齿轮的测量及误差计算,通过对标准齿轮的检测,验证了方法的可行性,为复杂工件的一次装卡,全自动完成几何误差和形位误差的测量提供了条件,拓展了齿轮测量中心的检测能力。     

快速成型中提高成型精度的曲面分层

传统成型方式只使用平面层造成零件表面精度不高，针对这一问题研究了曲面混合分层切片，并提出了一种检测成型整体精度的方法。自动检测模型中可以曲面打印的部分，使用更加精准的邻域法向均值算法计算偏移曲面，并对原始模型进行处理生成平面基底;针对实际中较为复杂模型，编写了碰撞检测和成型顺序规划算法，可根据实际成型设备的情况生成无碰撞的刀具路径。最后，实测打印多个零件对比，证明曲面打印能够大幅提升表面质量，拥有更低的表面粗糙度和更高的整体精度。     

A comprehensive approach to determining minimum cutter lengths for five-axis milling

Interference detection and avoidance by the shortest cutter for the five-axis milling machining is a critical task. Short tool length increases the rigidity and chatter stability of the cutter. In this research, a new and efficient method of interference detection and avoidance by the shortest cutter is developed. For the specific five-axis machine configuration, first possible candidate parts for the collision are found, which are complete cutting system (spindle, tool holder, and cutter), the work in process model, and the fixture. Spindle, tool holder, and tool are represented by the solid geometry identity of the cylinder, truncated cone, and cylinder, respectively, with the length and diameter as parameters. The surfaces of the work in process model and the fixture model are represented as the point cloud data of the suitable density. The Kd-tree data structure is employed on point cloud data which gives an efficient searching of the potential candidate points for the interference detection with the complete cutting system. All existing methods are able to detect the collision, but they are not capable to remove it with the optimum cutter length. The proposed algorithm has not only the capability of collision detection; it can also remove the collision with the optimum tool length. Other scope of the proposed algorithm is the selection of the tool holder to minimize the overhang tool length.     

基于网格包络的工业机器人仿真碰撞检测算法

为提高工业机器人在复杂作业环境下的碰撞检测效率,提出了一种网格包络的碰撞检测算法,以大量等尺寸的立方体网格来包络模型本身,并在网格内部建立网格子模型的AABB树结构。该算法在建模过程中将网格的空间坐标进行有序存储,在遍历阶段可快速搜索到相交的网格,之后遍历网格内部的树结构来进一步判断模型是否碰撞。该算法网格内部的子模型几何数据量远小于整体模型几何数据量,其网格内的检测速度远快于以整体模型建模的传统层次包围盒方法的检测速度。实验结果表明,在大型复杂模型碰撞检测仿真中,该算法在不同网格数量下的检测效率比传统的Solid算法的检测效率快数倍到数十倍。     

一种适用于虚拟数控机床的碰撞检测算法

虚拟数控机床碰撞检测系统是对实际加工中刀具的快速定位、刀具与加工环境设备的碰撞以及对NC程序编写错误导致的碰撞进行检测,从而避免刀具的损坏及设备事故的发生。在分析了FDH包围盒和AABB包围盒等的优缺点之后,提出了一种适用于数控系统设备模型的碰撞检测方法,即对设备模型的包围盒进行预处理、包围盒分割并逐步求精的方法。降低了算法的复杂度,提高了数控加工中碰撞检测的效率。     

基于二分试探的平面冗余机械臂碰撞检测与避障

针对协作机械臂与未知环境安全交互问题,提出基于二分试探的平面冗余机械臂碰撞位置检测与虚拟碰撞空间估计方法,基本思想为碰撞臂杆绕选定二分点旋转微小角位移,期间根据关节电流信息判断是否发生进一步碰撞,从而确定碰撞位置所处二分区间,以此迭代试探缩小碰撞位置估计误差至可接受范围。建立冗余机械臂碰撞臂杆以选定二分点为不动点的逆运动学模型,解决机械臂二分试探运动控制问题;通过简化改进二阶前馈外力观测器,建立基于关节电流的快速碰撞检测算法;根据碰撞位置与碰撞臂杆位姿信息,建立基于包络法的虚拟碰撞空间模型,以近似表征障碍物空间信息。仿真与实验结果表明,所提出的基于二分试探的碰撞位置检测与虚拟碰撞空间估计方法,可为主从任务转化闭环控制避障算法提供有效的障碍物信息,实现平面冗余机械臂安全避障,提高协作机械臂与环境交互安全性。     

使用PCA及SVM算法进行滚动轴承故障检测

本文使用PCA（主元分析）算法对滚动轴承振动信号数据进行预处理,这可降低数据维数和提取数据特征信息;将预处理后数据作为SVM（支持向量机）算法的输入,通过SVM算法来检测轴承故障。     

用于干涉检验的八叉树层次球状模型和相应的快速检验算法

提出了一种运动物体干涉碰撞检测的快速算法，在进行物体的干涉碰撞检测时，可将物体用一种八叉树层次球状模型描述。给出了构造八叉树层次球状模型的方法，在八叉树层次球状模型的基础上，对运动物体的干涉检验，只需要对物体表面上的模型节点进行相交测试。而且，由于模型节点代表的是一个球形区域，所以，不管物体怎样运动，测试节点间的相交性只要计算节点间的距离即可。最后，给出一个例子，分析了算法的效率。     

基于传感器数据融合的车辆目标匹配

利用毫米波雷达和相机数据融合检测前方障碍物的方法,可以为智能驾驶汽车提供准确可靠的感知信息。因而,基于多传感器数据融合的目标匹配的重要性逐渐凸显。为实现二者的目标匹配,首先构建了相机和毫米波雷达的时间融合模型和空间融合模型,实现二者数据的时间一致和空间对准,然后对毫米波雷达数据和图像数据进行处理,通过对毫米波雷达数据的预处理且引入有效目标决策算法,获取毫米波雷达的有效目标数据;利用基于深度学习的目标检测算法,实现对图像中车辆目标的检测。最后设计了二者的目标匹配算法,并通过实验验证了该方法的有效性。     

工业机器人仿真系统碰撞检测快速算法

根据6R机器人杆系的特有结构，提出了三角形包围法和端点矢量投影法来提高双机器人协调工作时连杆碰撞检测的效率。通过改进公共面法来进行几何元素的碰撞和干涉检测，给出了相关的数值仿真结果。     

超声全聚焦成像校正模型及加速算法

超声全聚焦成像算法是一种基于全矩阵数据的成像技术,具有成像精度高、缺陷表征能力强的优点,但也存在数据量大、计算时间长、近表面区域噪声较大的缺点,目前主要应用于后处理成像。针对以上问题,建立了基于阵元指向性函数的成像校正模型;结合并行计算设备,提出了基于三角矩阵数据采集和索引技术的成像加速算法。使用16阵元相控阵探头对带有人工通孔的铝制试块进行检测试验,结果表明,使用加速算法可以将每帧图像成像时间缩短至135 ms以内,满足实时成像的要求;添加校正模型后,对于图像近表面区域噪声抑制效果明显,降低了伪缺陷出现的可能性,提高了图像信噪比。