基于行为自适应的台钻主轴轴径视觉测量策略

鉴于视觉测量过程行为的多样性与影响关系的复杂性,提出基于行为自适应的台钻主轴视觉测量新策略。采用周向分工位采集图像与轴向分段提取轮廓结合的组合采样法获取被测信息,并建立了主轴轴径视觉测量系统;设计曝光自适应图像采集、图像批处理、误差反馈闭环测量等功能集成的行为自适应视觉测量流程并开发相应软件。以某型号台钻主轴为对象,开展曝光区间自适应优选实验,多工位、多轴、多采样方案测量实验误差分析与稳定性评定。结果表明：所提出的行为自适应测量策略通过获取测量行为变化对测量误差的影响,形成闭环测量,可有效提高测量的稳定性,不仅满足台钻主轴高精度轴段测量需求,还有利于推动测量智能化发展。     

优化过程知识引导的挖掘机动臂结构优化设计新策略

针对现有智能优化算法求解挖掘机动臂结构优化问题效率低、易陷入局部最优等问题,提出一种优化过程知识挖掘、处理和利用策略.构建基于任务知识指导的优化过程知识挖掘、处理和利用机制,探讨了运用优化过程知识引导遗传算法数值优化搜索的途径,并建立群体成员分组的知识利用算子以及选择、交叉、变异操作的知识利用算子.以中型液压挖掘机动臂结构优化任务为例,以所构建的知识利用算子引导遗传算法的数值优化搜索,通过与现有遗传算法进行对比,表明优化过程知识的利用可以有效提高优化效率并改善优化效果.     

基于知识引导遗传算法的挖掘机动臂结构优化新方法

现有遗传算法难以充分利用知识引导复杂的搜索寻优,无法有效求解挖掘机动臂结构优化问题。为提高动臂结构优化的求解效率与质量,提出一种基于知识的实数编码新型遗传算法。构建知识进化与遗传算法相集成的双重进化机制,实现优化过程浅层与深层隐性知识的挖掘、处理和利用,引导遗传算法的搜索寻优。所构建的双重进化机制通过知识利用算子实现知识进化与群体进化的有效结合,提高知识与遗传算子的可配置性。提出挖掘机动臂结构优化设计领域文化与优化过程知识集成引导的新型选择算子、交叉算子和变异算子,并以中型液压挖掘机动臂结构优化为例,通过八种知识引入程度不同的遗传算法进行对比验证。优化结果表明,将知识引入遗传算子,充分利用知识引导优化搜索可明显提高遗传算法的进化效率和搜索能力。所提出的基于知识引导的新型遗传算法将多层次知识进化与数值优化相结合,可为有效求解复杂工程优化问题提供新方法。     

直线轴承视觉检测工艺行为柔性规划分析系统

为满足直线轴承特征检测的多样化、智能化需求,设计了面向直线轴承零件族的视觉检测工艺行为柔性规划分析系统。通过对直线轴承零件族特征属性与视觉检测工艺行为进行分解,建立“特征-工艺行为”柔性规划分析机制,并设计关联响应误差补偿知识表达模型及多元行为规划分析路线。以圆法兰直线轴承为研究对象,进行多方案检测工艺行为规划分析实验。结果表明,通过行为规划分析与评估,获取行为特征与工艺行为关联影响规律,可指导检测行为优选、测量偏移补偿和行为波动补偿决策,有利于提高视觉检测的智能化水平。     

复杂构件结构智能优化约束表达与处理新方法

为提高复杂构件结构优化的约束处理效率,挖掘并利用优化过程中的深层次隐性约束知识,提出了一种基于文化算法双重进化思想的复杂构件结构智能优化约束表达与处理新方法。建立了层次式的约束知识表达模型,构建了以任务知识为指导的层次式智能约束处理机制,探讨了优化过程中深层次隐性约束知识的处理流程,实现了优化过程中约束知识的进化并指导了群体空间的不断进化。最后,以挖掘机动臂结构优化为例验证了所提方法的可行性与有效性。     

基于近似技术的序列化多学科可靠性设计优化

为提高多学科可靠性设计优化的计算效率,集成近似技术与解耦思想,提出一种基于近似并行子空间优化策略(ACSSO)和角度更新功能测度法的序列化多学科可靠性设计优化方法。基于解耦思想将其分解为确定性多学科优化与可靠性分析顺序执行的过程,避免每次优化对整个可靠性模型的反复计算。提出基于ACSSO策略进行确定性多学科设计优化,采用近似灵敏度信息替代实际灵敏度值,仅计算灵敏项构建全局灵敏度方程,避免了每轮都对学科级和系统级灵敏度信息的计算。基于角度更新策略对功能测度法进行改进,以极限状态函数的搜索角度值替代函数值进行可靠性评估,减少了耦合状态变量与多学科分析次数。以汽车侧撞工程设计为实例,验证了所提方法的有效性及工程实用价值。     

大型结构件应力分布特征及其影响力知识的自动获取

为探究大型结构件应力分布影响因素的影响力差异,建立了应力分布特征及其影响力知识自动获取机制。针对截面尺寸连续变化的大型结构件,提出应力普查法进行结构件区域分割与最大应力提取,通过区域危险评估确定特征区域,获得应力分布特征集;分析结构参数对特征应力与轻量化指标的影响力,建立基于多状态调整策略的知识推理模型,获取各特征应力在不同调整期望的主影响因素及其影响显著度,以此反映满足对应期望应优先调整的结构参数与优先顺序。最后,以鹅颈式动臂为例进行验证,结果表明所提方法可实现大型结构件建模、分析、应力特征提取和影响力知识获取的自动化,能高效、柔性地为大型结构件智能优化提供有价值的知识。     

面向逆向工程的二维轮廓曲线重构方法研究

针对逆向工程中零件二维轮廓曲线的重构问题,在考虑异常数据及各项测量误差的基础上,提出了基于局部加权回归散点平滑(Locally Weighted Scatterplot Smoothing,LOWESS)法和移动平均平滑(Moving Average Smoothing,MAS)法的联合光顺策略.利用Akima插值算法对离散修复数据进行了拟合.以某汽车轮毂轮廓曲线修复为应用实例,运用基于稀疏模型的评判准则对重构轮廓曲线的光顺性进行了定量分析,不仅保证了曲线的重构精度,而且提高了其光顺性.研究结果表明所采用的曲线在线重构方法具有实用性与有效性.     

基于图像拼接的直线轴承长度测量方法

针对远心镜头因自身特性无法调节视场大小,难以适应直线轴承测量时一次性获取零件完整图像的问题,利用HALCON图像处理软件通过图像拼接方法进行直线轴承的长度测量。综合考虑特征点提取和边缘轮廓获取效果,采用背光与正向照明相结合的方案,建立了基于组合照明的直线轴承测量系统;在图像拼接中,提出了一种在图像近似重合区域内使用图像金字塔分层搜索的方法进行特征点检测与匹配,以提高图像拼接效率;最后通过Canny算子和最小二乘法拟合进行图像边缘定位,完成长度测量。实验结果表明：组合光源能更好地兼顾图像表面特征点与边缘轮廓提取效果;提出的拼接方法检测时间在0.2S左右,相比于传统方法检测时间减少了88%;基于图像拼接的视觉测量误差小于0.1mm,测量重复性上相比于传统方法更稳定,测量最大标准差为0.005。因此,保证了视觉系统的检测效率、精度以及稳定性,在工业自动化检测方面具有一定的理论依据和实用价值。