支持4D打印的可控变形结构设计研究进展

4D打印是结合了3D打印技术和智能材料的一种智能结构增材制造技术。通过几何结构设计、智能材料分布设计,4D打印可以制备具有可调节形状、特性或功能的可控变形结构。可控变形结构通过外界的刺激,按设计好的特定方式发生形状、性能和功能的变化,从而使其满足不同领域的应用需求。对可控变形结构的二维结构设计方法和三维变形设计方法的技术研究进展进行综述,总结了支持4D打印的可控变形结构设计的突出成果以及创新性技术。结合4D打印的概念和支持4D打印的可控变形结构设计的研究现状,对其在机械、生物医学等领域的应用进行了展望。     

面向寿命终结阶段的机械产品设计绿色多准则优化

针对机械产品设计过程中通常考虑产品寿命终结阶段(End-of-life,EOL)报废处理过程的可拆卸性、再制造性、环保性等单个绿色质量因素影响,导致机械产品的回收拆解中可重用、回收零部件由于拆解过程费事、费力、经济性差无法回收重用或因回收重用价值不大导致零部件被直接废弃,造成严重的环境污染.从回收拆解作业效率、回收拆解...     

面向视觉伺服的工业机器人轮廓曲线角点识别

为了解决工业机器人视觉伺服中轮廓曲线角点识别效率低进而影响实时定位准确性的问题,提出面向视觉伺服的工业机器人轮廓曲线角点识别算法. 建立基于Freeman链码的机械爪轮廓曲线编码模型,利用差别码对机械爪轮廓曲线的角度变化特征进行统一编码建模. 通过基于差别码和卷积系数的卷积运算,对差别码进行局部非线性加权,计算机械爪轮廓曲线上各点的曲度精确量化辨识机械爪角点. 基于候选角点阈值、点的最远领域间隔和局部范围最多点数进行获选角点的初步选取. 采用平面轮廓曲线毛刺过滤筛选误识角点,实现机械爪角点的精确识别,为视觉伺服中实时定位提供可靠的位置信息. 通过与已有平面轮廓曲线角点识别算法对比,验证本研究所提方法的准确性和高效性,提取角点过程具有较强的鲁棒性.     

提高扫描线渲染器渲染速度方法的研究

本文首先介绍3DS MAX的渲染概念及渲染工具,再讨论3DS MAX默认扫描线渲染器的"通用参数"、"当前渲染器"、"高级照明"等选项卡,详细研究了"高级照明"、"阴影"、"运动模糊"、"光线/采样"等对渲染速度有较大影响的参数,并给出设置方法,从而得到提高渲染速度的目的。     

基于多目标遗传算法的可调节变量产品族优化

为了实现可调节变量产品族的优化设计,在建立可调节变量产品族原理模型及优化模型的基础上,提出基于非支配排序遗传算法（NSGA-II）的产品族优化设计流程.根据产品族优化设计的数学模型,用NSGA-II算法求得多目标优化问题的Pareto集,并使用基于模糊集合理论的方法选择一个最优解.在优化设计的第一阶段中NSGA-II算法独立优化每个产品,依据设计变量的变化率确定产品平台常量集合及平台常量取值.第二阶段用NSGA-II算法优化每个实例产品的可调节变量值,在满足产品族设计要求的前提下,提高实例产品的性能.对通用电机产品族进行优化设计,并与One-Stage-Ps方法进行比较,证明了该方法在工程应用中的正确性与高效性.     

基于牛顿迭代混沌特性的机构综合新方法

为进一步探索混沌理论在解决实际工程问题中的应用,提出了基于牛顿迭代混沌特性的平面四杆机构运动综合问题的快速求解方法.借助计算机代数系统将平面四杆机构的综合问题归结为一元多项式方程的求解,并利用牛顿迭代法的混沌特性快速找出多项式方程的全部解,取其中的实数解代入机构综合的数学模型,即可求出其他机构参数并进行优化设计.由刚体导引的铰链四杆机构和曲柄滑块机构综合的实例证明了该方法具有简单、快速、求解过程可视等优点.     

面向多学科设计的多域递归制造服务资源组建方法

针对云制造模式下云制造设计服务、云制造加工服务数量庞大,缺少高效的云制造虚拟服务资源组建管理方法,导致云制造虚拟服务资源缺乏有效管理和控制的问题,在综合考虑云制造虚拟服务资源特点的基础上,提出基于多域的云制造服务资源建模方法。通过云制造服务资源—行为—特征多域模型,建立基于多域递归的云制造虚拟服务资源组建方法,给出了相应的云制造虚拟服务资源谱库架构,为制造云中的终端用户提供了高效率、低成本和可重用的虚拟服务资源组建技术。实验结果分析表明,该方法能够有效提高云制造模式下满足云制造资源需求的虚拟服务资源组建效率性能,并验证了其在工程应用中的正确性与高效性。     

集成自动导引车路径规划的智能制造数字化车间设备布局优化方法

智能制造数字化车间具有自动导引车(AGV)、加工设备高度集成的特点。针对智能制造数字化车间布局和AGV路径规划分开优化,使得某区域的物料搬运过于集中,导致该区域AGV搬运工作量繁重,影响AGV路径规划的问题,建立了以物流运输量最小,物料搬运时长最短以及AGV数量最少为目标的智能制造数字化车间布局和AGV路径规划集成优化模型。提出一种改进的带精英策略的快速非支配排序遗传算法,采用系统化布置设计法来生成部分初始种群,增加初始种群分布,防止陷入局部最优;将不等长的双链染色体与疫苗接种策略引入非支配排序遗传算法,提高了算法的寻优速度和精度;最后求解得到一组Pareto解集,供决策者优中选优。通过实例验证了所提方法的有效性。     

基于强度Pareto进化的注塑机注射性能多目标优化

为实现大型注塑机注射性能的优化设计,构建了注射压力、注射速率和注射功率优化模型,应用多目标进化算法,系统分析了影响注射性能的各方面因素.改进强度Pareto进化算法,引入模糊C均值聚类,加快外部种群的聚类过程.采用约束Pareto支配和浮点数、二进制混合染色体编码策略,一次运行就能求得分布均匀的Pareto最优解集,并使用基于集合理论的方法选择一个最优解.试验分析表明:结合了强度Pareto进化算法与模糊C均值聚类方法的混合算法在提高注射综合性能的同时,能够获得比线性加权法分布性更好的Pareto前沿;且与强度Pareto进化算法相比,显著缩短了运算时间,具有较高的效率与鲁棒性.     

一种基于符号的产品设计单元重用技术

将符号学方法与产品设计的历史与过程相结合，借助符号单元所具有的形状载体作用及其富有的高层次工程语义来实现产品模型的高层功能描述与低层几何表示的统一，给出了基于符号的产品设计单元表示和符号单元的层次划分，并在此基础上提出了面向可重用的4种常见符号单元演变类型，通过符号单元的演变辅助设计概念的重用和扩展，实现符号单元重用与产品设计过程的结合，给出了基于符号单元重用的产品设计过程模型。