检索结果-内蒙古大学图书馆

机械工程学报 2022年第24期58卷 1-9页

作者：石照耀赵保亚于渤孙衍强北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心北京100124 北华航天工业学院机电学院廊坊065000

表征渐开螺旋齿轮的特征线有多种,广为熟知的是几何意义明确的渐开线和螺旋线。其实齿面上还有法向啮合齿形、接触线等工程价值突出的其他特征线。但特征线增多带来了两个问题,一是复杂的特征线方程彼此不关联,数学上缺乏统一性;二是除... 详细信息

表征渐开螺旋齿轮的特征线有多种,广为熟知的是几何意义明确的渐开线和螺旋线。其实齿面上还有法向啮合齿形、接触线等工程价值突出的其他特征线。但特征线增多带来了两个问题,一是复杂的特征线方程彼此不关联,数学上缺乏统一性;二是除了渐开线和螺旋线,其他特征线没有测量手段,缺乏可测性。据渐开线齿轮传动的特点,将齿面特征线映射到啮合平面里,发现齿面上各条特征线在啮合平面里都有各自对应的二维直线,以此建立直线模型统一表达了齿面各种特征线;基于齿轮三维误差测量数据和特征线统一模型,提出了各种特征线偏差的提取方法,应用于测量实践,通过与通用齿轮仪器测量的渐开线偏差和螺旋线偏差作比对,证明了特征线统一模型及特征线偏差提取方法的有效性和实用性,解决了齿面复杂特征线的可测性问题。同时,齿轮特征线统一模型在齿轮工艺误差溯源、传动性能预报等方面也有重要应用价值。

关键词：齿轮齿轮特征线齿轮误差齿轮测量齿轮三维误差表征

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三块平板对研背后的理论探讨

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中国机械工程 2025年

作者：胡鹏浩廖进伟石照耀管炳良合肥工业大学仪器科学与光电工程学院北京工业大学测控技术与仪器工程技术研究中心九江如洋科技精密有限公司

十九世纪三十年代约瑟夫·惠特沃斯发明了三块平板对研、刮削加工精密平面的方法。该方法为精密导轨的制造、平尺、角尺、方尺等实物类标准的诞生提供了制造手段，引发了精密机床和精密量仪的爆炸式发展，极大促进了精密工程的发展... 详细信息

十九世纪三十年代约瑟夫·惠特沃斯发明了三块平板对研、刮削加工精密平面的方法。该方法为精密导轨的制造、平尺、角尺、方尺等实物类标准的诞生提供了制造手段，引发了精密机床和精密量仪的爆炸式发展，极大促进了精密工程的发展。三平板原理表述简单，直观意义明确，但完整的理论分析缺失，需要从理论上回答为什么三块平板对研就一定能获得高精度的平面，探讨三面互研法背后的理论依据。首先采用分形理论模拟平板三维宏观、微观形貌，建立平板三维模型，其次构建数学仿真方法模拟三块平板对研的工艺过程；通过迭代、收敛分析揭示三块平板对研后平面逐渐平整的内在机理；依据实验数据，以点数和平面度误差评定为手段，验证理论分析的正确性。

关键词：三平板原理分形理论数学仿真迭代收敛

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齿轮三维测量中线激光传感器位姿标定方法

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仪器仪表学报 2021年第12期42卷 39-46页

作者：石照耀孙衍强北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心

在齿轮三维测量中，传感器位姿标定的结果直接影响测量结果的准确性。本文提出了一种基于特征标准件的线激光传感器位姿标定方法，并设计了一款具有一定几何特征的标准件。该方法解耦了传感器与仪器之间的位姿关系，通过运动过程中传感... 详细信息

在齿轮三维测量中，传感器位姿标定的结果直接影响测量结果的准确性。本文提出了一种基于特征标准件的线激光传感器位姿标定方法，并设计了一款具有一定几何特征的标准件。该方法解耦了传感器与仪器之间的位姿关系，通过运动过程中传感器与标准件的几何关系计算传感器的三个姿态角并调整至标定零位，然后通过多次偏置求等区域均值的方法依次计算传感器3个位置量的偏置距离。在齿轮测量中心上进行验证实验，多次标定后被测齿轮的齿廓偏差动态测量重复性为3.94μm,评价标准差小于0.3μm,且评价结果与传统接触式测量结果的趋势一致。结果表明，基于特征标准件的线激光传感器位姿标定方法使得齿轮三维测量具有较好的测量重复性与准确性。

关键词：齿轮测量齿轮测量仪器激光传感器位姿标定齿轮

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基于尺度律的轻量化协作机器人关节传动系统优化选型

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机电工程 2023年第9期40卷 1363-1370页

作者：林家春苏浩员若男北京工业大学材料与制造学部北京100124 北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心北京100124

协作机器人关节是协作机器人总重量的主要来源,其核心部分是由电机和谐波减速器组成的传动系统,决定着整个关节的重量和性能。实现关节轻量化设计的关键是对电机和减速器进行优化选型。为了解决协作机器人结构笨重、功耗高等问题,提出... 详细信息

协作机器人关节是协作机器人总重量的主要来源,其核心部分是由电机和谐波减速器组成的传动系统,决定着整个关节的重量和性能。实现关节轻量化设计的关键是对电机和减速器进行优化选型。为了解决协作机器人结构笨重、功耗高等问题,提出了一种基于尺度律的关节传动系统的优化选型方法。首先,建立了关节传动系统的动态模型,并确定了电机和减速器的选择条件;然后,构建了以电机和减速器重量最小化为目标的优化函数;因所提出的优化函数涉及众多参数,需要首先对其进行简化,据此提出了一种尺度律的方法,将优化函数简化为仅由电机堵转转矩和减速比两个参数组成,并用电机和减速器实际数据对尺度律的正确性进行了验证;最后,为了对基于尺度律的优化选型方法的有效性进行验证,参照市售的机器人关节性能参数,分别进行了仿真实验和实际试验,并完成了最终的关节设计。研究结果表明:在仿真实验中,采用该选型方法得到的电机和减速器重量相较于关节原始设计重量减轻了约20%,从而验证了该方法的有效性;在实际的选型试验中,选型得到的电机和减速器的总重量相较于原始设计减轻了18%,从而进一步验证了该方法可以满足关节轻量化的设计要求。

关键词：机械传动机构关节模组传动系统优化轻量化设计减速器尺度律优化函数

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利用弹性网络算法求解大型三坐标测量机几何误差的方法

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中国机械工程 2022年第9期33卷 1077-1083页

作者：陈洪芳孙梦阳高毅石照耀王帼媛路伟光宋辉旭北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心北京100124 中国航空工业集团公司北京航空精密机械研究所北京100076

为提高大型三坐标测量机(CMM)的精度,修正空间几何误差,研究利用激光追踪仪多站位测量技术取代实物基准,提出了基于弹性网络算法求解CMM几何误差的方法。基于激光追踪仪多站位测量技术,结合L-M算法,实现CMM空间规划点体积误差的高精度测... 详细信息

为提高大型三坐标测量机(CMM)的精度,修正空间几何误差,研究利用激光追踪仪多站位测量技术取代实物基准,提出了基于弹性网络算法求解CMM几何误差的方法。基于激光追踪仪多站位测量技术,结合L-M算法,实现CMM空间规划点体积误差的高精度测量,有效提高测量效率。利用弹性网络算法解算CMM准刚体模型,解决模型求解存在多重共线的难题,实现CMM几何误差的求解;将方程组中部分系数为0的项结合体积误差与单轴几何误差的关系模型来求解几何误差。实验搭建了激光追踪多站位测量系统,测量了CMM的空间待测点体积误差。实验结果表明,提出的方法可以有效求解大型CMM的几何误差。

关键词：坐标测量机几何误差弹性网络激光追踪多站位测量

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未知参数小模数齿轮齿距和齿廓偏差视觉测量

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光学精密工程 2021年第1期29卷 100-109页

作者：汤洁刘小兵李睿北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心北京100124

小模数齿轮齿槽间隙小,接触式测量难度高,且易损坏测头,本文主要研究基于视觉的未知参数小模数齿轮的齿距偏差和齿廓偏差测量。基于亚像素数字图像处理技术定位齿轮测量基准,即齿轮几何中心,并测量得到齿数、模数、齿顶圆直径和齿根圆直... 详细信息

小模数齿轮齿槽间隙小,接触式测量难度高,且易损坏测头,本文主要研究基于视觉的未知参数小模数齿轮的齿距偏差和齿廓偏差测量。基于亚像素数字图像处理技术定位齿轮测量基准,即齿轮几何中心,并测量得到齿数、模数、齿顶圆直径和齿根圆直径;依据齿轮精度标准ISO1328-1:2013中偏差项目定义,给出了基于视觉测量的齿轮齿距偏差和齿廓偏差评定方法,开发了小模数齿轮视觉测量数据处理软件。对模数为0.5 mm的渐开线圆柱直齿轮进行了齿距和齿廓偏差视觉测量试验,并与齿轮测量中心的测量结果对比,左右齿面测量结果的绝对误差最大为4μm,最小为1μm,评定齿轮精度等级均为8级。本文给出的未知参数小模数齿轮视觉测量系统和偏差评定方法可在一定范围内用于小模数齿轮测量。

关键词：视觉测量系统标定齿距偏差齿廓偏差齿轮参数测量

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基于连续动态时间规整算法的工业机器人轨迹准确度分析

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光学精密工程 2021年第5期29卷 1084-1094页

作者：李睿王炳荣崔晓玲北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心北京100124

轨迹准确度是衡量工业机器人运动性能的关键指标,国内外对其检测与评价制定了相应的规范和标准。检测过程中受机器人运动偏差、测量系统的采样频率和测量误差的影响,理论轨迹与实际轨迹可能出现映射错误的问题。本文详细分析了国内外标... 详细信息

轨迹准确度是衡量工业机器人运动性能的关键指标,国内外对其检测与评价制定了相应的规范和标准。检测过程中受机器人运动偏差、测量系统的采样频率和测量误差的影响,理论轨迹与实际轨迹可能出现映射错误的问题。本文详细分析了国内外标准中对轨迹准确度的评价方法,提出了将动态时间规整(DTW)方法应用到工业机器人轨迹分析中,通过建立插值模型实现动态时间规整的连续化以提高算法的精度,并分析机器人运动速度和测量系统的采样频率对轨迹映射方法的影响。实验结果表明,与ISO标准方法相比,连续动态时间规整算法(CDTW)映射后的轨迹准确度提高73%,标准差减小86%,误差整体波动幅度明显变小。ISO标准方法和DTW算法能够很好地应用在直线轨迹准确度评价中,对于拐角轨迹ISO方法出现明显的映射错误,DTW算法解决了映射错误,但受机器人运动速度和测量系统采样频率的影响存在多点映射的问题,CDTW算法有效解决了此问题,提高了轨迹准确度。

关键词：工业机器人轨迹准确度动态时间规整轨迹映射

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基于改进延伸奇异值分解包的滚动轴承故障诊断

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北京工业大学学报 2023年第7期49卷 729-736页

作者：胥永刚杨苗蕊马朝永北京工业大学先进制造技术北京市重点实验室北京100124 北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心北京100124

针对延伸奇异值分解包算法中依靠经验设定参数的问题,提出了一种可自适应设定参数的改进延伸奇异值分解包算法。该方法利用信号的关键函数对其频谱趋势进行估计,以此实现原算法中2个重要参数——分解精度和分解层数的自适应设定。引入... 详细信息

针对延伸奇异值分解包算法中依靠经验设定参数的问题,提出了一种可自适应设定参数的改进延伸奇异值分解包算法。该方法利用信号的关键函数对其频谱趋势进行估计,以此实现原算法中2个重要参数——分解精度和分解层数的自适应设定。引入了时域负熵指标,在实现信号自适应分解的同时,可对分解分量进行降噪处理,提高分量的信噪比,为之后的特征提取和故障诊断奠定基础。仿真信号和实验结果均表明该方法能有效地提取振动信号中的故障特征,实现滚动轴承的故障诊断。

关键词：滚动轴承故障诊断频谱趋势奇异值分解延伸奇异值分解包时域负熵

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基于双曲正切函数的改进型永磁同步电机无感矢量控制系统

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哈尔滨工程大学学报 2021年第5期42卷 710-718页

作者：张攀石照耀林家春于渤孙衍强丁宏钰北京工业大学精密测控技术与仪器工程技术研究中心北京100124

针对滑模观测器在永磁同步电机无位置传感器控制系统中存在的高频抖振、观测精度差等问题,本文提出了一种改进型滑模观测器无位置传感器控制方法。采用双曲正切函数代替传统开关函数,推导了基于双曲正切函数的滑模观测器转子位置估算算... 详细信息

针对滑模观测器在永磁同步电机无位置传感器控制系统中存在的高频抖振、观测精度差等问题,本文提出了一种改进型滑模观测器无位置传感器控制方法。采用双曲正切函数代替传统开关函数,推导了基于双曲正切函数的滑模观测器转子位置估算算法,并使用李雅普诺夫稳定性分析方法对系统进行了稳定性分析,得到了进入滑模面的充分条件。使用卡尔曼滤波方法对得到的反电动势进行滤波处理,并通过锁相环估算转子的位置的方法提高了速度、位置观测精度。最后,通过Simulink平台搭建了改进型滑模观测器仿真模型并与开关函数、饱和函数做了对比分析。结果表明:相比传统滑模观测器,所提出的改进型滑模观测器启动过程更加平稳,并明显改善了稳态运行过程中的高频抖振现象。改进后的观测器具有更高的观测精度,更强的抗干扰能力及稳定性。

关键词：永磁同步电机滑模观测器双曲正切函数无感控制卡尔曼滤波矢量控制抖振

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工业机器人奇异规避轨迹规划方法

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工具技术 2024年第3期58卷 144-150页

作者：马英伦邓语馨黎明陈洪芳北京工业大学机械与能源工程学院北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心中国航空制造技术研究院

针对激光追踪仪测量工业机器人定位误差测量中出现的六轴机器人运动学奇异问题,提出了奇异区域预测及实时优化的奇异规避轨迹规划方法。以国产配天AIR50-A机器人为研究对象,建立六自由度串联机器人运动学模型,解算机器人笛卡尔空间与关... 详细信息

针对激光追踪仪测量工业机器人定位误差测量中出现的六轴机器人运动学奇异问题,提出了奇异区域预测及实时优化的奇异规避轨迹规划方法。以国产配天AIR50-A机器人为研究对象,建立六自由度串联机器人运动学模型,解算机器人笛卡尔空间与关节空间映射关系。基于雅克比矩阵与奇异位形的关系模型,分析和预测机器人运动轨迹中存在的奇异区域。当机器人末端处于奇异区域或奇异预测域时,记录初始关节角序列作为奇异区域轨迹规划输入,利用五次多项式插值方法迭代更新奇异区域内的轨迹路径,机器人既定的运动路径与更新后的奇异规避路径结合形成机器人新的规划轨迹路径,保证机器人关节角运动学参数连续性的同时,规避奇异区域。实验结果表明,提出的奇异预测域及实时优化的奇异规避轨迹规划方法,能够抑制机械臂奇异区域附近关节角速度的激变,减少奇异位形对机器人运动性能的影响。

关键词：工业机器人雅可比矩阵奇异预测域轨迹规划激光追踪仪

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