基于TOC/TRIZ理论的数控机床自动夹具创新优化设计 被引量：1

1

作者 张万明 宫翔 +2 位作者 李国芹 张鹏程 李文斌 《机床与液压》 北大核心 2025年第4期41-46,共6页

数控机床夹具是数控加工中最重要的构件之一,其装夹效果和效率对产品的加工质量和生产效率有重大影响。为了提高产品的加工质量和降低生产成本,融合约束理论TOC和发明问题解决理论TRIZ并将其应用于自动夹具的优化设计当中。首先应用TOC... 数控机床夹具是数控加工中最重要的构件之一,其装夹效果和效率对产品的加工质量和生产效率有重大影响。为了提高产品的加工质量和降低生产成本,融合约束理论TOC和发明问题解决理论TRIZ并将其应用于自动夹具的优化设计当中。首先应用TOC对夹具的问题进行综合分析,找出导致自动夹具装夹效果不佳的7个关键因素;然后借助TRIZ理论对问题进行求解,形成12种设计方案;最后运用理想化水平计算公式对12种方案进行理想化评价,通过6种较优方案的组合优化,得到最终的具有自清洁能力的数控机床自动夹具设计方案。并通过仿真验证了该设计方案的可行性。通过TOC/TRIZ理论对数控机床夹具进行优化设计,为相关装置的设计提供理论基础和实践案例。 展开更多

关键词 自动夹具 结构创新设计 TOC TRIZ

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基于联合仿真的机械手进给机构控制器设计 被引量：1

2

作者 杜太行 安春晖 +3 位作者 孙曙光 刘辉 梁杰 李亚杰 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2022年第7期52-56,共5页

辊道一体式玻璃上下片机械手对进给机构控制的准确性和快速性有很高的要求,进给机构的控制效果会影响玻璃抓取的成功率和效率。针对玻璃上下片机械手进给机构控制器设计问题,采用SolidWorks建立机械手的三维实体模型,通过Adams-MATLAB... 辊道一体式玻璃上下片机械手对进给机构控制的准确性和快速性有很高的要求,进给机构的控制效果会影响玻璃抓取的成功率和效率。针对玻璃上下片机械手进给机构控制器设计问题,采用SolidWorks建立机械手的三维实体模型,通过Adams-MATLAB联合仿真的方式构建了机械手的仿真分析平台,在此基础之上设计了模糊PID控制器使控制参数能根据进给机构的运动情况进行自适应调整,同时引入量子遗传算法对模糊PID参数进行优化,以达到最优控制效果。基于平台的测试分析表明优化后的模糊PID控制器提升了机械手进给运动控制的准确性和快速性,从而获得了更佳的进给机构以及玻璃质心运动性能指标。 展开更多

关键词 玻璃上下片机械手 联合仿真 模糊PID控制 量子遗传算法

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中空玻璃上下片机械手视觉检测系统设计 被引量：1

3

作者 杜太行 李亚杰 +3 位作者 孙曙光 刘辉 梁杰 安春晖 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2022年第9期77-81,88,共6页

为提高中空玻璃上下片机械手工作效率,解决钢化玻璃透光性强导致视觉检测尺寸较难的问题,设计了基于视觉的机械手进给距离测量与玻璃尺寸检测系统。首先根据系统工作需求对系统的关键部件进行选型,设计了系统主体硬件结构;其次提出了玻... 为提高中空玻璃上下片机械手工作效率,解决钢化玻璃透光性强导致视觉检测尺寸较难的问题,设计了基于视觉的机械手进给距离测量与玻璃尺寸检测系统。首先根据系统工作需求对系统的关键部件进行选型,设计了系统主体硬件结构;其次提出了玻璃尺寸和机械手进给距离检测方法,即在对玻璃边缘与滚轮颜色特征提取的基础上,采用改进骨架提取算法进行玻璃尺寸测量,并基于卡尔曼滤波器利用滚轮长宽比和像素区域面积实现进给距离实时检测;最后设计了系统整体功能软件。该测量系统实现了玻璃尺寸和机械手进给距离的有效测量,具有较高的准确性与快速性,大大提高了测量效率。 展开更多

关键词 中空玻璃上下片机械手 视觉 改进骨架提取算法 卡尔曼滤波

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基于TRIZ 理论的输送带断带保护装置创新设计 被引量：2

4

作者 张万明 张鹏程 +2 位作者 宫翔 李国芹 高澄森 《包装工程》 CAS 北大核心 2024年第7期214-221,共8页

目的在运输物品过程中,输送带因长时间使用可能会发生断裂现象,目前断带保护装置无法及时进行保护,因此需要对断带保护装置进行改进。方法应用TRIZ理论中的功能模型分析和因果链分析方法对整个系统进行分析,应用76条标准解、发明原理和... 目的在运输物品过程中,输送带因长时间使用可能会发生断裂现象,目前断带保护装置无法及时进行保护,因此需要对断带保护装置进行改进。方法应用TRIZ理论中的功能模型分析和因果链分析方法对整个系统进行分析,应用76条标准解、发明原理和分离原理等工具解决问题。结果基于TRIZ理论对问题进行求解,得到了新型输送带断带保护装置的结构方案,该方案可以有效缩短断带保护所需时间,有效提高断带保护的精准性,从而保护生命财产的安全。结论通过TRIZ理论对输送带断带保护装置进行创新设计,使新型输送带断带保护装置达到了快速反应、制动精准和结构简单的要求。 展开更多

关键词 TRIZ理论 断带保护装置 技术矛盾 结构设计

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平板玻璃上下片机械手执行机构结构设计

5

作者 华明明 王文成 +1 位作者 石岩 张铁壁 《河北农机》 2021年第1期81-82,共2页

现有市场平板玻璃加工生产线存在自动化程度低、使用人工成本高的问题,设计了一套与磨边机对接的自动上下片机械手,针对机械手的执行机构进行了结构设计及动力学分析。分析结果表明:设计的机械手执行机构能够完成预定动作,且强度符合设... 现有市场平板玻璃加工生产线存在自动化程度低、使用人工成本高的问题,设计了一套与磨边机对接的自动上下片机械手,针对机械手的执行机构进行了结构设计及动力学分析。分析结果表明:设计的机械手执行机构能够完成预定动作,且强度符合设计要求。 展开更多

关键词 平板玻璃 上下片机械手 执行机构 动力学分析

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结合有限元仿真技术的船舶轴承承载仿真

6

作者 刘栋 刘禹 付颜红 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第12期73-76,共4页

本文介绍有限元仿真技术,并对船舶轴承的材料模型理论进行阐述,同时给出船舶轴承本构模型的应力应变曲线;对船舶轴承进行动力学仿真分析,并在仿真过程中利用吸工装置代替螺旋桨,给出螺旋桨扭矩激励的计算方法,并对船舶轴承的角加速度、... 本文介绍有限元仿真技术,并对船舶轴承的材料模型理论进行阐述,同时给出船舶轴承本构模型的应力应变曲线;对船舶轴承进行动力学仿真分析,并在仿真过程中利用吸工装置代替螺旋桨,给出螺旋桨扭矩激励的计算方法,并对船舶轴承的角加速度、角速度以及径向受力情况进行分析;最后对船舶轴承承载进行有限元仿真,并对船舶轴承的振幅、频率以及受力情况进行仿真分析。 展开更多

关键词 有限元 船舶 轴承

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基于深度学习的物料识别与机器人上料研究

7

作者 郝瑞林 周利杰 +2 位作者 王文成 孙迎建 蔡国庆 《南方农机》 2025年第6期42-45,61,共5页

【目的】解决多品种、小批量生产时停产换线的问题。【方法】创新了一种基于深度学习的物料识别与机器人上料技术。首先,对相机、机器人、PLC等硬件进行选型和接线,完成试验平台的搭建;其次,比较目标检测的深度学习算法,选择YOLOv11算... 【目的】解决多品种、小批量生产时停产换线的问题。【方法】创新了一种基于深度学习的物料识别与机器人上料技术。首先,对相机、机器人、PLC等硬件进行选型和接线,完成试验平台的搭建;其次,比较目标检测的深度学习算法,选择YOLOv11算法对图像进行训练、验证、识别;再次,对相机进行标定,对手眼进行标定,计算得出图像与机器人末端之间的转换关系;最后,根据图像识别结果,计算机器人末端应偏移的变量,实现机器人自主上料。【结果】该试验平台识别准确率达99.5%,准确抓取率达99.0%,能够对不同种类工件进行上料,解决停产换线问题。【结论】未来的研究可考虑工件的高度变化,利用深度摄像头获取工件的深度信息,结合Z轴的偏移变量以实现不同高度品类工件的自动上料。 展开更多

关键词 目标检测 YOLOv11 手眼标定 机器人上料

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基于Petri网和TRIZ的复杂技术系统多冲突问题求解 被引量：10

8

作者 赵芮凯 张建辉 +1 位作者 王学瑞 张万明 《机械设计》 CSCD 北大核心 2020年第6期29-37,共9页

针对现有冲突分析方法的局限性,尤其是处理复杂技术系统的多冲突问题时,分析与确定的难度较大。为此提出一种基于Petri网的复杂技术系统多冲突问题挖掘方法,通过构建多域层次化映射模型,借助Petri网相关数学分析工具,对系统进行功能失... 针对现有冲突分析方法的局限性,尤其是处理复杂技术系统的多冲突问题时,分析与确定的难度较大。为此提出一种基于Petri网的复杂技术系统多冲突问题挖掘方法,通过构建多域层次化映射模型,借助Petri网相关数学分析工具,对系统进行功能失效分析,同时结合需求分析,以全面准确地确定冲突所在,进而构建多冲突网络,应用TRIZ工具解决。最后以无避让立体车库作为工程案例,获得其创新设计方案,验证了方法的有效性。 展开更多

关键词 TRIZ 多冲突 PETRI网 功能失效分析 无避让立体车库

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基于头部姿态控制的农田监测无人机云台设计与实现 被引量：4

9

作者 周利杰 孙迎建 +2 位作者 蔡国庆 郝瑞林 刘辉 《中国农机化学报》 北大核心 2022年第7期179-187,共9页

针对农田监测无人机对大范围观测视野、便利操控和高质量拍摄图像的需求问题,设计跟随人体头部姿态的监测云台。首先,根据云台对小体积、轻量化和易集成的设计要求,设计云台结构,并利用ANSYS有限元分析软件进行静力学载荷校核和动力学... 针对农田监测无人机对大范围观测视野、便利操控和高质量拍摄图像的需求问题,设计跟随人体头部姿态的监测云台。首先,根据云台对小体积、轻量化和易集成的设计要求,设计云台结构,并利用ANSYS有限元分析软件进行静力学载荷校核和动力学模态分析;其次,采用四元数方法进行头部姿态解算,利用互补滤波算法进行加速度计和陀螺仪的数据融合,利用嵌入式平台设计并制作云台控制系统;最后,对云台系统的姿态解算准确度进行动态测试和静态测试,对云台的减振性能进行对比测试。结果表明:云台在结构强度和减震性能上满足需求;控制算法和系统能够稳定可靠的解算姿态,并控制云台实时跟随,动态姿态角度误差不超过2°,600 s的静态角度漂移不超过5.5°;云台具有较好的减振和抗振性能,平飞测试中振动加速度均方根值比航拍云台的小41.8%,机动测试中振动加速度最大幅值比航拍云台小21%。该装置可以为无人机的农田监测任务提供更好的便利性。 展开更多

关键词 云台 农田监测 姿态解算 四元数 互补滤波

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真空感应气体雾化技术中紧耦合环缝喷嘴雾化过程的仿真 被引量：3

10

作者 孙迎建 周利杰 +2 位作者 宫翔 张鹏程 郝瑞林 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期75-81,共7页

采用流体体积方法耦合雷诺应力模型与离散相模型结合泰勒类比不稳定性破碎模型,利用计算流体力学软件Fluent19.2,对紧耦合环缝喷嘴初次雾化与二次雾化进行全流程仿真,并进行了试验验证。结果表明:初次雾化过程使导流管底部形成环形液膜... 采用流体体积方法耦合雷诺应力模型与离散相模型结合泰勒类比不稳定性破碎模型,利用计算流体力学软件Fluent19.2,对紧耦合环缝喷嘴初次雾化与二次雾化进行全流程仿真,并进行了试验验证。结果表明:初次雾化过程使导流管底部形成环形液膜结构,液膜前端的初次雾化主要是气体射流自由边界湍流剪切的结果,并且初次雾化形成的液滴直径满足正态分布;随着分散的液滴群外侧接触气体射流,从液滴群的外侧开始向心部发生二次雾化过程,但是未接触气体射流的液滴仍保持较高的过热度。仿真得到紧耦合环缝喷嘴二次雾化后粉末的直径与试验结果吻合较好,相对误差小于5%,验证了仿真的准确性。 展开更多

关键词 真空感应气体雾化 紧耦合环缝喷嘴 初次雾化 二次雾化

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灰度理论在机械设备油液监测系统的应用 被引量：3

11

作者 和红梅 孙晓晖 高波 《舰船科学技术》 北大核心 2021年第10期187-189,共3页

船舶发动机是其关键部件,发动机的使用寿命与润滑油的工作状态密切相关,因此,提高舰船发动机设备的油液监测技术非常重要。设计一种舰船机械设备的油液监测系统,针对油液监测系统采集的大量参数,采用基于灰度理论的数据聚类处理方法,有... 船舶发动机是其关键部件,发动机的使用寿命与润滑油的工作状态密切相关,因此,提高舰船发动机设备的油液监测技术非常重要。设计一种舰船机械设备的油液监测系统,针对油液监测系统采集的大量参数,采用基于灰度理论的数据聚类处理方法,有助于高效地对机械设备润滑油状态进行分析。 展开更多

关键词 灰度理论 油液监测 聚类分析 润滑油

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新时代高校机械类学生志愿服务实践育人路径探析

12

作者 杨学智 王文成 +2 位作者 贺欢呼 窦立军 杜佳音 《南方农机》 2022年第17期191-194,共4页

习近平总书记多次鼓励青年志愿者以身作则,弘扬志愿精神,并对他们的奉献作出肯定。志愿服务是高校实现立德树人、实践育人的重要途径,可促进青年学生健康持续发展。课题组以沧州高校为例,通过调查机械类学生志愿服务的问题、原因及实践... 习近平总书记多次鼓励青年志愿者以身作则,弘扬志愿精神,并对他们的奉献作出肯定。志愿服务是高校实现立德树人、实践育人的重要途径,可促进青年学生健康持续发展。课题组以沧州高校为例,通过调查机械类学生志愿服务的问题、原因及实践育人现状,在探讨社会主义核心价值观引领高校实践教育文化建设的基础上,结合“十育人”体系,从思想引领、动力提升、机制建设等方面,探究构建高校志愿服务一体化实践育人体系路径,促进高校实践育人工作的高质量开展。 展开更多

关键词 新时代 “十育人” 志愿服务 实践育人

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国产高端动力换挡拖拉机润滑系统设计与优化 被引量：2

13

作者 付颜红 张鹏程 +2 位作者 刘禹 张铁壁 申屠军阳 《机械设计》 CSCD 北大核心 2024年第6期53-59,共7页

以国产高端动力换挡拖拉机润滑系统为研究对象,通过经验公式设定了润滑系统流量分配目标值。同时,搭建和优化了该润滑系统的AMESim仿真模型,模拟优化后润滑系统的流量分配满足设计目标值。通过真实样机的两种试验分析方法,验证了该润滑... 以国产高端动力换挡拖拉机润滑系统为研究对象,通过经验公式设定了润滑系统流量分配目标值。同时,搭建和优化了该润滑系统的AMESim仿真模型,模拟优化后润滑系统的流量分配满足设计目标值。通过真实样机的两种试验分析方法,验证了该润滑系统的合理性和可靠性,关键润滑点的输入润滑流量实测平均值与仿真模型分析模拟值只相差2.2%,证明了仿真模型的准确性。 展开更多

关键词 动力换挡 润滑系统 仿真 AMESIM 拖拉机

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气力自动清屑夹具设计及清屑效果分析

14

作者 宫翔 高云丽 +2 位作者 张万明 张鹏程 孙迎建 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第7期137-141,共5页

针对大批量、结构不同的非异形零件,为提高机械零件的加工效率,配合数控加工中心上下料机械手,设计了一款低成本、结构简单、定位精准、适用性强的自动清屑夹具,包括定位装置设计、夹紧机构设计、清屑气路设计。通过对铣削力和夹紧力的... 针对大批量、结构不同的非异形零件,为提高机械零件的加工效率,配合数控加工中心上下料机械手,设计了一款低成本、结构简单、定位精准、适用性强的自动清屑夹具,包括定位装置设计、夹紧机构设计、清屑气路设计。通过对铣削力和夹紧力的分析,在保证定位精度和稳定性的前提下,提高了夹具的适用范围和可行性。利用SolidWorks建立夹具三维模型,应用Fluent-EDEM气固耦合,对3种不同结构气路和切屑颗粒进行仿真,并优化了气路截面。结合气流迹线图、出口气流流速、外流场颗粒运动状态分析,结果表明,带集气腔的矩形气路,出口气流速度均匀,气流场稳定,0.5 s内切屑清除效率达到99.35%。仿真结果可为气力清屑夹具的优化设计提供参考依据。 展开更多

关键词 夹具 自动清屑 气路 气固耦合

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离焦量对SLM成形GNPs/AlSi10Mg复合材料性能的影响 被引量：2

15

作者 孙迎建 刘禹 +2 位作者 刚建华 石岩 周利杰 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期179-185,共7页

采用选区激光熔化成形技术制备GNPs/AlSi10Mg复合材料,研究成形过程中离焦量对复合材料组织形貌、硬度、摩擦磨损性能的影响规律。结果表明:随着离焦量从负离焦到正离焦,复合材料成形质量、微观组织及性能呈非对称变化,微观形貌为不同... 采用选区激光熔化成形技术制备GNPs/AlSi10Mg复合材料,研究成形过程中离焦量对复合材料组织形貌、硬度、摩擦磨损性能的影响规律。结果表明:随着离焦量从负离焦到正离焦,复合材料成形质量、微观组织及性能呈非对称变化,微观形貌为不同尺寸的胞状晶粒,离焦量为-4 mm时,存在较多孔隙。当离焦量为2 mm时,复合材料成形质量较好,内部气孔较少,石墨烯分布较为均匀,与基体存在良好的界面结合,未出现明显的团聚效应;复合材料硬度较大为178HV 0.2,耐磨性较高,摩擦系数为0.1245,磨损损失量为1.95 mg。 展开更多

关键词 选区激光熔化 离焦量 微观组织 摩擦 硬度

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基于机器视觉与RobotStudio的饼干包装生产线仿真 被引量：15

16

作者 郝瑞林 周利杰 +2 位作者 蔡国庆 刘辉 孙迎建 《包装与食品机械》 CAS 北大核心 2022年第1期64-69,共6页

针对传送带上盒装饼干无序摆放导致装箱困难的问题,基于机器视觉和RobotStudio软件进行仿真设计。对相关部件进行三维建模,导入RobotStudio完成生产线布局。对机器人进行运动规划,完成Smart组件设计。由VisionMaster软件完成盒装饼干偏... 针对传送带上盒装饼干无序摆放导致装箱困难的问题,基于机器视觉和RobotStudio软件进行仿真设计。对相关部件进行三维建模,导入RobotStudio完成生产线布局。对机器人进行运动规划,完成Smart组件设计。由VisionMaster软件完成盒装饼干偏移位置及角度的识别。根据偏移信息调整机器人抓取位置,设计工作站逻辑,完成生产线调试,给出生产节拍方案。可解决无序摆放盒装产品装箱工作,解放劳动力,为优化生产节拍提供参考。 展开更多

关键词 机器视觉 RobotStudio 生产线 仿真 饼干包装 SOCKET

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食品搬运机器人工作空间仿真与轨迹规划 被引量：6

17

作者 蔡国庆 郝瑞林 +1 位作者 周利杰 石岩 《食品与机械》 北大核心 2022年第9期114-119,共6页

目的:提高食品搬运机器人连续平稳运动时对轨迹插值点位的追踪控制能力。方法:分析食品搬运机器人的组成结构,建立运动学模型并通过MATLAB进行验证,对机器人工作空间进行建模求解,给出食品搬运台的合理布置位置;结合食品搬运任务要求,提... 目的:提高食品搬运机器人连续平稳运动时对轨迹插值点位的追踪控制能力。方法:分析食品搬运机器人的组成结构,建立运动学模型并通过MATLAB进行验证,对机器人工作空间进行建模求解,给出食品搬运台的合理布置位置;结合食品搬运任务要求,提出3段五次多项式插值方法对机器人末端轨迹进行规划,通过MATLAB仿真计算与采集试验数据进行验证。结果:食品搬运台的合理布置空间为z>0 mm且200 mm<r<500 mm的区域,3段五次多项式轨迹规划的方法可以使机器人平稳地执行食品搬运任务,提高了对机器人运动过程中的点位、速度、加速度的准确控制。结论:3段五次多项式轨迹规划的方法对于机器人执行食品搬运任务是有效的。 展开更多

关键词 食品 搬运机器人 运动学 工作空间 轨迹规划

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超声波键合压力自适应平衡装置设计与实验研究 被引量：1

18

作者 周利杰 郝瑞林 +2 位作者 蔡国庆 刘辉 宿世界 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第16期2009-2015,共7页

针对即时检测芯片在超声波键合过程中对高键合均匀性和高键合精度的要求,利用空气具有摩擦阻力小和可弹性压缩的特点,设计了超声波键合压力自适应平衡装置,分析了键合压力自适应平衡原理。为验证该装置的键合效果,开展了压力分布均匀性... 针对即时检测芯片在超声波键合过程中对高键合均匀性和高键合精度的要求,利用空气具有摩擦阻力小和可弹性压缩的特点,设计了超声波键合压力自适应平衡装置,分析了键合压力自适应平衡原理。为验证该装置的键合效果,开展了压力分布均匀性实验、键合实验、超声振子谐振频率和阻抗的对比。结果表明:对于69 mm×15 mm的芯片,该装置能够将微通道高度峰峰值控制在1.3μm以下,将熔接线宽度峰峰值控制在为23.3μm以下;相比对照组,该装置能够降低压力分布均匀性系数约50%~72%,能够将微通道高度峰峰值减小96.2%,标准差减小96.8%,能够将熔接线宽度峰峰值减小96.8%,标准差减小96.3%;该装置对长度为19~69 mm的芯片具有较好的适应性,微通道高度峰峰值能够控制在1.9μm以下;该装置不会对原有键合设备的超声振子系统产生较大影响,在相同键合压力下对比不锈钢夹具,谐振频率的最大差值和反谐振频率的最大差值均为2 Hz,最小阻抗模值和最大阻抗模值的差值均不超过3.5%。超声波键合压力自适应平衡装置具有较好的压力自适应平衡能力,能够有效提高键合均匀性和键合精度,满足即时检测芯片对高键合均匀性和高键合精度的要求。 展开更多

关键词 即时检测芯片 超声波键合 自适应压力平衡 键合均匀性 键合精度

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