检索结果-内蒙古大学图书馆

Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics 2024年第2期41卷 158-173页

作者：张华赵晟强孙豪彭芳瑜闫蓉唐小卫单玉楠华中科技大学机械科学与工程学院国家数控系统工程研究中心中国武汉430074 华中科技大学机械科学与工程学院数字化制造装备与技术国家重点实验室中国武汉430074

薄壁叶片是航空发动机的关键部件,在加工过程中极易发生剧烈的变形。已有的变形研究控制重点关注在减小切削力和加工残余应力(Machining‑induced residual stress,MIRS)这两方面。本文利用材料热处理和锻造过程中产生的初始残余应力(Ini... 详细信息

薄壁叶片是航空发动机的关键部件,在加工过程中极易发生剧烈的变形。已有的变形研究控制重点关注在减小切削力和加工残余应力(Machining‑induced residual stress,MIRS)这两方面。本文利用材料热处理和锻造过程中产生的初始残余应力(Initial residual stress,IRS)来减轻薄壁零件受切削力与加工残余应力影响所产生的变形。由于初始残余应力测量困难且具有破坏性,本文提出了一种初始残余应力逆辨识方法来测量Ti6Al4V的初始残余应力。与传统的初始残余应力测量方法相比,逆辨识方法更符合应力分布和叶片变形的分布趋势。为了研究和解耦初始残余应力、加工残余应力和切削力之间对加工变形影响的相互作用,针对钛合金直纹叶片为对象进行实验验证,并建立了有限元预测模型。在分析切削力与加工残余应力对变形的影响后,可以得到切削力占变形程度的46.17%,平均值为26.36μm,而加工残余应力占变形程度的53.83%,平均值为30.70μm。耦合初始残余应力后使得整体的变形减小,受加工残余应力影响的最大挠度变形从35.32μm降低到15.50μm,该分析为利用初始残余应力减小薄壁叶片加工变形提供了新的方法。

关键词：薄壁叶片加工变形残余应力分析切削力模型

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面向纹理表面缺陷检测的增量学习方法

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机械科学与技术 2024年

作者：何大伟杨华华中科技大学机械科学与工程学院数字制造装备与技术国家重点实验室

随着工业制造水平的不断提高，工业产品表面质量检测愈发受到重视。在实际应用中，产线会不断提供新的训练样本和缺陷类型，因此要求模型能够利用已学到的知识，并结合新的样本快速学习，具备增量学习的能力。本文针对上述问题，提出了... 详细信息

随着工业制造水平的不断提高，工业产品表面质量检测愈发受到重视。在实际应用中，产线会不断提供新的训练样本和缺陷类型，因此要求模型能够利用已学到的知识，并结合新的样本快速学习，具备增量学习的能力。本文针对上述问题，提出了一种面向纹理表面缺陷检测的增量学习方法。提出算法由自适应卷积/反卷积模块和纹理表面缺陷检测网络构成，前者分配权重衡量检测模型参数与当前训练类别的相关性，赋予模型增量学习能力；后者设计重建和分割支路，结合对抗学习提升模型对纹理表面缺陷的重建质量和分割性能。提出算法在缺陷检测公开数据集MvTec AD纹理类上模拟增量学习，取得了97.6%的AUROC精度指标，并在消融实验中验证了提出模块的有效性。为了探究提出算法在实际场景下的性能，本文收集产线上的喷印基板数据并进行测试，在四个类上取得了98.7%的平均检出率，验证了提出算法的实际应用价值。

关键词：纹理表面缺陷检测增量学习

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考虑铣削亚表层残余应力的GH4169疲劳寿命预测与分析

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机械科学与技术 2024年

作者：王峻晖张杭崔飞杰闫蓉彭芳瑜闫澳迪华中科技大学机械科学与工程学院华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室

高温合金GH4169是典型的难加工材料，铣削后零部件的表面完整性直接影响其疲劳性能。本文考虑铣削工况下的亚表层残余应力分布，综合铣削表面加工硬化、表面形貌等参数修正了其疲劳寿命预测模型中的影响项，并分析了各项表面完整性指标... 详细信息

高温合金GH4169是典型的难加工材料，铣削后零部件的表面完整性直接影响其疲劳性能。本文考虑铣削工况下的亚表层残余应力分布，综合铣削表面加工硬化、表面形貌等参数修正了其疲劳寿命预测模型中的影响项，并分析了各项表面完整性指标对疲劳寿命的影响比例。实验结果表明，本文提出的考虑表面完整性影响项的预测模型可以较为精确地预测GH4169的疲劳寿命。在本文研究的铣削参数范围内，相较于表面形貌，亚表层残余应力和表面加工硬化对疲劳寿命的影响较大，并相互制约；铣削表面至最大残余压应力深度间的残余应力均值和表面残余应力表征的加工硬化可以共同反映疲劳寿命变化趋势。

关键词：高温合金GH4169 残余应力铣削表面完整性疲劳寿命

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激光辅助MicroLED巨量转移技术进展

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中国科学：技术科学 2022年第4期52卷 513-528页

作者：孙宁宁杨彪陈福荣胡金龙余海洋卞敬段永青黄永安华中科技大学机械科学与工程学院数字制造装备与技术国家重点实验室武汉430074

巨量转移是将几百万甚至上千万颗微米尺度的MicroLED芯片从源基板精准转移到显示基板上的制造技术,在转移良率、精度和速率等方面存在诸多挑战,成为制约新一代显示产品的技术瓶颈.基于激光-材料界面的相互作用已经发展了多种激光辅助转... 详细信息

巨量转移是将几百万甚至上千万颗微米尺度的MicroLED芯片从源基板精准转移到显示基板上的制造技术,在转移良率、精度和速率等方面存在诸多挑战,成为制约新一代显示产品的技术瓶颈.基于激光-材料界面的相互作用已经发展了多种激光辅助转移技术,该种技术具有对器件损伤小、高度可选择性、响应快速高效等优势,目前成为极具潜力的巨量转移解决方案.本文首先介绍了巨量转移目前的技术实现方式和技术难点,随后评述了基于激光辅助的超薄微器件转移技术的最新进展,包括激光辅助的基本原理、转移工艺过程和目前达到的技术水平,最后探讨了在MicroLED芯片巨量转移领域的发展前景及挑战.

关键词：微型发光二极管巨量转移激光辅助转移激光剥离动态释放层

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基于3-RRR非对称球面并联机构的假肢肩关节机构优化设计

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中国科学：技术科学 2022年第9期52卷 1434-1446页

作者：陈文斌张宇霖付豪范翔熊蔡华梁杰俊一华中科技大学机械科学与工程学院数字制造装备与技术国家重点实验室武汉430074

由于具有紧凑的空间布局和良好的结构刚度等特点,3自由度球面并联机构在肩、腕等多自由度关节的设计方面具有潜在的优势,但现有球面机构设计方法未结合人体肩关节工作空间呈非对称形貌、灵巧运动能力呈非对称分布的特点开展针对性的设计... 详细信息

由于具有紧凑的空间布局和良好的结构刚度等特点,3自由度球面并联机构在肩、腕等多自由度关节的设计方面具有潜在的优势,但现有球面机构设计方法未结合人体肩关节工作空间呈非对称形貌、灵巧运动能力呈非对称分布的特点开展针对性的设计.本文以3-RRR非对称球面并联机构为原型,开展假肢肩关节机构参数优化研究,旨在改善非对称球面并联假肢肩关节机构的运动学性能.为此,首先确定了机构的参数化模型,在推导机构运动学正反解和速度雅可比矩阵的基础上,以机构工作空间对人体肩关节工作空间的覆盖程度最大、机构灵巧性最高和输入轴最大力矩最小为目标对机构的参数进行多目标优化设计.利用基于三角模糊数的模糊层次分析法计算各个指标的权重,以加权求和法从优化求解的Pareto解集中筛选出满足需求的最优机构参数.根据该最优机构参数设计的假肢肩关节机构,其工作空间能够有效覆盖人体肩关节的工作空间.和现有对称配置的球面并联机构相比,其机构灵巧性和最大关节力矩得到有效改善.研究工作可为假肢肩关节的设计与应用提供理论基础.

关键词：假肢肩关节 3-RRR球面并联机构多目标优化设计模糊层次分析法

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难加工材料场辅助超精密加工研究

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中国科学：技术科学 2022年第6期52卷 829-853页

作者：许剑锋黄凯郑正鼎林创挺张建国肖峻峰陈肖华中科技大学机械科学与工程学院数字制造装备与技术国家重点实验室武汉430074

场辅助超精密加工(field-assisted ultra-precision machining,FAUM)是一种先进的制造技术.基于传统的超精密加工技术,通过引入激光、超声振动和磁场等能场进行创新,实现了难加工材料纳米级甚至亚纳米级高精度制造.本文具体阐述了场辅... 详细信息

场辅助超精密加工(field-assisted ultra-precision machining,FAUM)是一种先进的制造技术.基于传统的超精密加工技术,通过引入激光、超声振动和磁场等能场进行创新,实现了难加工材料纳米级甚至亚纳米级高精度制造.本文具体阐述了场辅助技术在切削、磨削和铣削等超精密制造领域应用的研究.通过分析加工表面质量、加工效率、切削力和刀具磨损等实验结果,与传统超精密加工技术对比,场辅助超精密制造技术具有明显优势.总结FAUM目前存在的不足及未来面临的挑战,为进一步发展多能场复合辅助超精密制造技术奠定基础.

关键词：场辅助超精密加工难加工材料激光辅助超声振动辅助磁场辅助

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融合双目与ToF的高速三维视觉感知系统

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机械科学与技术 2023年

作者：姜宇扬黄开基潘前锋杨华尹周平华中科技大学机械科学与工程学院数字制造装备与技术国家重点实验室

通过三维视觉感知系统获取高质量彩色图像与三维点云信息是移动机器人等应用的关键，针对现有三维视觉感知系统难以同时满足实时性、高精度、高鲁棒的需求，设计并实现了双目与ToF融合的高速三维视觉感知系统。系统主要由相机板、FPGA板... 详细信息

通过三维视觉感知系统获取高质量彩色图像与三维点云信息是移动机器人等应用的关键，针对现有三维视觉感知系统难以同时满足实时性、高精度、高鲁棒的需求，设计并实现了双目与ToF融合的高速三维视觉感知系统。系统主要由相机板、FPGA板、GPU板与ToF板组成，通过FPGA板实现高速图像采集及预处理，以及提出并实现适应FPGA的Fast-SGM算法来获得高速双目立体匹配深度图；利用GPU采集ToF深度图并基于置信度对双目立体匹配深度图与ToF深度图进行融合，以解决双目立体匹配在弱光照、弱纹理情况下失效与ToF在强光照、远距离情况下失效的问题，进一步提高测量精度与鲁棒性。系统通过FPGA与GPU的并行加速特点对数据处理进行加速，能够输出分辨率为1024×1024、帧率为120帧/s的双路RGB图像与立体匹配深度图像，同时能够输出分辨率为1024×1024、帧率为60帧/s的融合深度图像，能够满足移动机器人等实时应用对环境深度估计的需求。

关键词：现场可编程门阵列(FPGA) 双目立体视觉高速视觉系统飞行时间(ToF)

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激光加热辅助车削淬硬钢的白层形成临界切削速度预测与实验研究

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中国机械工程 2022年第1期33卷 15-23页

作者：谢兴杰张小俭华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室武汉430074 华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074

淬硬钢已加工表面极易产生白层,对零件的服役性能造成很大影响,采用激光加热辅助车削替代常规车削来加工淬硬钢可解决白层形成的问题。利用VDFLUX用户子程序建立了热力耦合移动激光加热辅助车削过程有限元模型并进行仿真。基于有限元模... 详细信息

淬硬钢已加工表面极易产生白层,对零件的服役性能造成很大影响,采用激光加热辅助车削替代常规车削来加工淬硬钢可解决白层形成的问题。利用VDFLUX用户子程序建立了热力耦合移动激光加热辅助车削过程有限元模型并进行仿真。基于有限元模型仿真结果和白层形成临界切削速度预测模型,分析了不同激光预热参数对白层形成临界切削速度的影响。结果表明,在选用的激光预热参数范围内(激光功率P为200~600 W,激光光斑半径R为0.5~0.9 mm,激光光斑到刀尖点的距离L为5~15 mm),适当减小P和L、增大R均能增大白层形成临界切削速度的上限,在优选的激光预热参数(P=200 W,R=0.9 mm,L=5 mm)下,淬硬钢已加工表面白层形成的临界切削速度较常规切削提高了约26.09%。

关键词：激光辅助车削淬硬钢白层有限元分析

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机器人铣削加工误差视觉跟踪测量与补偿研究

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机械工程学报 2022年第14期58卷 35-43页

作者：邸红采彭芳瑜唐小卫闫蓉华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074 华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室武汉430074

机器人铣削加工是大型复杂构件的重要加工手段,然而由于机器人本体结构特点及零部件制造、安装等误差,使其在大行程运动过程中轨迹绝对精度较低,严重制约机器人铣削加工的应用工况。现有机器人精度的传感测量控制方法主要集中在基于视... 详细信息

机器人铣削加工是大型复杂构件的重要加工手段,然而由于机器人本体结构特点及零部件制造、安装等误差,使其在大行程运动过程中轨迹绝对精度较低,严重制约机器人铣削加工的应用工况。现有机器人精度的传感测量控制方法主要集中在基于视觉的定位误差预测和激光跟踪仪的轨迹误差测量等,前者难以考虑铣削轨迹误差,后者操作复杂且设备极其昂贵。为此,提出一种利用双目视觉系统跟踪测量的机器人铣削加工刀具端位置误差计算和加工误差补偿方法,实现机器人铣削加工误差的高效准确预测和补偿。其中通过训练粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)优化的BP神经网络建立了位姿相关的机器人加工刀具TCP位置误差预测模型,基于弦截法建立了位置误差迭代模型,制定了轨迹误差的综合补偿策略。试验结果表明机器人铣削加工最大切深误差从1.354 mm降低到0.244 mm,为机器人铣削加工工况扩展提供了理论和技术基础。

关键词：机器人铣削视觉跟踪测量加工误差综合补偿 BP神经网络

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侧铣加工高温合金工件显微硬度建模与分析

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机械科学与技术 2023年

作者：林杰羽张杭邓犇王峻晖闫澳迪闫蓉彭芳瑜华中科技大学机械科学与工程学院华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室

高温合金GH4169是一种典型的难加工材料，铣削加工过程中切削力大，易出现塑性变形、加工硬化等问题，直接影响零件使用性能和寿命。本研究针对高温合金GH4169侧铣加工工况，考虑工件轮廓的几何特性导致的瞬时未变形切屑厚度和切触角度... 详细信息

高温合金GH4169是一种典型的难加工材料，铣削加工过程中切削力大，易出现塑性变形、加工硬化等问题，直接影响零件使用性能和寿命。本研究针对高温合金GH4169侧铣加工工况，考虑工件轮廓的几何特性导致的瞬时未变形切屑厚度和切触角度的实时变化以及切削过程的刀具磨损建立了切削力模型，综合考虑切削力波动和温度累积对显微硬度的影响，基于位错密度演化模型建立了侧铣加工工件显微硬度的预测模型。开展实验对比实验数据，验证了该模型的准确性。在实验中发现，当工件轮廓的曲率半径从无穷大突变至5mm左右时，切削力峰值发生显著变化，表面显微硬度数值增大且出现硬化层深度增大的现象。设计了三因素三水平正交仿真，探索加工参数对显微硬度的影响，结果表明，在研究的加工参数范围内，表面显微硬度随轴向切深的增大呈增大的趋势且硬化层深度随主轴转速的增大而减小，随进给速度和轴向切深的增大而增大。

关键词：高温合金GH4169 侧铣加工切削力波动刀具磨损显微硬度

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