圆容栅传感器结构改进及其精度分析

圆容栅传感器是一种角行程传感器,其动栅和定栅是平行放置的两个圆盘,实现了动栅和定栅的完全覆盖,有效避免了灰尘和潮气的入侵。文章在理论分析基础上,对圆容栅传感器结构进行了改进,探索进一步提高其测量精度的途径。与传统的直行程容栅传感器比较,不仅测量范围增大,动、定栅的相对移动灵活性增强,而且进一步增强了抗干扰能力。圆容栅传感器具有良好的应用前景和很高的推广使用价值。     

一种新的高精度的线结构光传感器标定方法

提出了一种新的高精度的线结构光传感器标定方法。这种方法仅需一个简单标定靶和一个一维工作台,且不用另外的仪器来测量光平面上点的光标,即可实现对线结构光传感器参数的高精度、快速的标定。该方法可对可见光和不可见光的场合均适用。     

圆结构光传感器标定方法

研究用于管件内表面三维测量的圆结构光传感器标定方法. 圆结构光传感器由激光发生器、反射锥镜和CCD相机组成,激光器发射的光经锥镜反射后与被测表面相交,通过分析传感器的成像几何关系,提出了一种快速的、采用多个圆环的标定方法,通过标定确定光曲面的关键参数. 采用标定后的圆结构光传感器对已知直径的圆环进行测量,直径测量误差为±0.2mm. 该标定方法实现简单,满足现场标定的要求,同时能够保证一定的精度.     

风力机叶片结构参数敏感性分析及优化设计

以某1.5 MW风力机叶片为实例,建立叶片有限元模型,并对叶片关键结构参数进行敏感性分析。结果表明,铺层角度对叶片结构特性影响最大,主梁帽宽度及铺层厚度的影响次之,主梁帽铺层位置以及腹板布置位置的影响最小。在敏感性分析的基础上,建立以叶片质量最轻为目标函数,以主梁帽宽度、铺层数、铺层位置以及腹板布置位置为设计变量,以叶片的强度、刚度与振动性能为约束条件的优化设计数学模型,采用遗传算法与有限元法相结合的方法对叶片结构进行优化设计研究。与原设计方案相比,优化设计方案的叶片质量减轻9.8%,结构应变分布更为合理,且不会发生共振,表明优化方法合理有效。     

网架结构的优化设计及极限分析

本文编制了网架结构优化设计和极限分析的计算程序．并对网架结构进行了分析。通过实例．将结构的优化设计和极限分析有机地结合起来，从而提高了网架结构的极限承载能力。     

线结构光测量技术研究进展

线结构光传感器由线激光器和相机组成,通过分析拍摄的调制光条图像获得被测对象的轮廓数据,具有结构简单、成本低、非接触、效率高、使用灵活等优点,在科研和工业生产中具有广泛的应用前景。从光条图像质量控制及中心提取、传感器标定、多个线结构光传感器协同测量、传感器和运动坐标轴结合4个方面对线结构光测量技术进行了综述,概括了目前线结构光测量技术研究和应用中存在的问题,并指出进一步提升测量精度、增强测量的适应性,以及研制基于线结构光传感器的智能测量系统是线结构光测量技术未来的研究方向。     

一种多线结构光测头的误差补偿方法

针对在多线结构光测量系统中光平面不等距和不平行引起测量误差的问题,提出了一种基于标准三角块的误差补偿方法.通过分析测量误差产生的原因,建立了光平面平行度、光平面间距与测量误差之间关系的数学模型,将测头产生的结构光条投射到一个标准三角块斜面上,利用三角块斜面的几何变换能力将光平面平行度、光平面间距的信息转换到系统可以进行精确测量的光平面当中.通过CCD采集和数学计算,可以得到准确的各光平面平行度和光平面间距的误差数据,并根据得到的误差数据对测得的原始数据进行补偿修正,由实验证明了该方法在对阵列式多线结构光测头结构误差补偿后,测量得到的数据精度可以提高约40%.     

机床结构模态分析与优化设计软件的原理及应用

机床结构模态分析与优化设计软件ＭＡＯＤ使机床结构动态特性的分析及其 优化可以在微型机上完成。该软件以实际测量的激励和响应信号为输入信号。主要模块 包括：结构模态参数识别、复模态动画显示、动特性灵敏度分析、结构修改的模拟和结 构参数的优化等。文中简述了各主要功能模块的理论依据，给出了 ＭＡＯＤ软件应用于 框架结构和两台加工中心机床上的实例。     

利用神经网络进行近似分析的结构优化设计

利用人工神经的高度进行和非线性映射的功能,提出了用多层BP网络描述任一弹性结构的应力、位移等量和结构设计变量之间的映射关系,建立了基于人工神经网络的结构全局近似分析方法,利用复合形优化思想对BP网络进行设计和学习,建立结构近似分析的神经网络模型,桁架算例分析表明,利用神经网络进行近拟分析的结构优化人有较高的设计精度和适应性。     

线结构光多传感器三维测量系统误差校正方法

针对线结构光多传感器三维轮廓测量系统中多传感器坐标系统一误差及线结构光带特征平面方程求解误差的校正问题,应用一种可进行特征点多分辨率提取的平面靶标,选择两传感器共同测量范围内部分特征点作为参考点,应用迭代求解最近临点算法,求解两标定坐标系精确统一的参数,实现多传感器测量系统中两坐标系统一误差的校正.提出了一种带参数的线结构光带图像特征点亚像素提取算法,通过参数设置改变线结构光带特征平面的位置,对线结构光带特征平面方程求解误差进行校正.实验结果表明,误差校正算法精度高、重复性好,确保测量系统可以获得复杂型面物体高精度的截面测量配准数据.     

四梁式扭矩传感器的设计与优化

为了解决复合振动攻丝研究中的扭矩和轴向力测量问题,设计了一种基于电阻应变的四梁式扭矩传感器。四梁为两端固支结构,均匀分布在半径为R的圆周上,可以测量扭矩和轴向力。为了提高传感器性能,对弹性元件进行了受力分析,以灵敏度为优化目标函数,建立了数学模型,采用Matlab优化工具箱,对传感器的结构进行优化。该传感器工作在振动条件下,为了使传感器的固有频率避开振动攻丝机的工作频率,防止产生共振现象,采用有限元分析软件Ansys对传感器的模态进行了分析,得出传感器的各阶振型及固有频率。     

海流传感器的结构设计及优化

随着海洋科学研究的不断深入,对海流传感器的测量性能提出了更高要求。为了实现对海洋流速的精确测量,文章设计了一种应变式十字梁海流传感器,分析了传感器的贴片位置;在对弹性体关键参数单因素优化的基础上,采用正交试验方法综合分析了弹性体关键参数对其应变和固有频率的影响,结合极差分析方法分析了弹性体关键参数的最优水平及对试验指标影响的主次关系。试验结果表明,经过优化设计后的应变式十字梁海流传感器可测海流范围达到16~1 420mm/s。     

结构光三维角度测量系统位姿参数优化研究

为提高结构光目标角度测量的精度,对结构光系统结构参数与角度测量精度的关系进行了研究。首先,从结构光测量原理出发,分析了影响角度测量精度的主要系统结构参数;其次,对结构参数影响角度测量精度的规律进行了仿真研究,提出了优化的结构参数取值范围;最后,通过实验证明:该优化参数可有效提高转角测量精度,为后续基于结构光的3D四轮定位仪的改进方案奠定设计基础。     

混沌最优化算法在结构最优化设计中应用

针对非线性约束问题,提出了一种新的、可行的混沌最优化算法———三次载波混沌最优化方法;并将此算法用于工程结构优化设计中。计算结果表明,与已有的直接搜索方法相比,该算法简单,容易实现,求解精度、收敛速度和可靠性较高,满足约束的效果较好,是解决优化问题的有效方法。     

电容式湿度传感器结构优化

对圆筒形电容式湿度传感器进行合理的结构优化．依次改变极板的直径、长度、厚度、间距、个数等,利用有限元分析软件模拟上述条件下电容器极板的场强的分布,找到场强随这些参数的变化规律．分析结果发现,单层极板呈现出明显的边缘效应;随直径增大,边缘场强与内部场强的比值增大;极板越薄,边缘场强越小;适当加大极板长度,可减缓边缘场强增加的速率,但效果有限．多层极板,随间距增大,边缘场强与内部场强的比值增大,但总电容变化量减小;极板的间距应适当选取．对于多层极板,中间极板的场强有相互抵消的现象,故而可以适当减小中间极板的间距,以增加极板的个数,对测量有利．推荐了最佳尺寸．     

线结构光视觉测量中的边缘效应及其补偿

研究了线结构激光测头测量中小尺寸零件的光带边缘效应问题。分析表明，当光带宽度大于一个像素时，在被测零件的边缘部位就会产生测量误差，即边缘效应误差。通过研究边缘效应误差的成因和特点，提出了采用分段平滑对光带边缘效应进行拟合修正的方法。该方法通过分段、曲线段类型判别和拟合修正三个步骤对光带中心进行处理，以补偿边缘效应引起的误差。对实测数据的处理结果表明，该方法是有效的。     

线结构光扫描测头误差分析与补偿方法

针对线结构光扫描测头多项式拟合测量模型的系统误差问题,提出了一套用于该测头系统误差提取与补偿的方法.该方法通过在不同高度测量固定直线来提取不同景深位置的测量误差,并从中分离出测头在不同测量高度存在的系统误差,同时进行高度方向上的误差补偿.然后,利用标定结果以及高度方向的误差补偿点阵,将由标定成像网格点阵计算得到的空间点阵与实际标定空间网格点阵进行对比,进一步提取高度误差补偿后的测量结果存在的误差值,从而进行二次补偿与修正.实验表明,该方法可以有效扩大测量景深(达到150 mm),并且在采用步进电机开环驱动的普通机械精度工作台(单轴定位精度为15 μm)上测量时,能够保证在较大景深范围内具有较好的测量精度(±50 μm).     

轮胎定型硫化机结构优化设计

针对轮胎定型硫化机设计中的实际工程需求,将结构有限元分析技术与优化方法相结合,以硫化机的主要部件横梁为例,研究了硫化机的结构拓扑优化设计和结构尺寸优化设计,讨论了其中的一些关键技术,包括应力和位移约束下连续体结构的拓扑优化、基于离散变量的结构优化设计和敏度分析,工程生产实际应用验证了所述方法的有效性。     

基于区间分析的非概率稳健优化设计

提出了一种新的基于区间分析的非概率稳健优化设计模型.利用非线性区间数规划和函数的区间扩张,对稳健性指标进行了计算,将含有区间参数的常规稳健优化模型转化为确定性的稳健优化模型,转化后的模型能够根据设计者要求实现任意指定稳健性的优化目标,最终建立了两级稳健优化设计模型.该模型无需知道设计参数的概率分布函数,也不要求目标函数...     

基于区间分析的结构非概率可靠性优化设计

将结构体系及其所处复杂环境中的不确定参数描述为区间变量,在区间可靠性分析方法的基础上,发展出一种结构非概率可靠性优化模型,可给出满足一定可靠性要求的优化设计方案.结构非概率可靠性优化过程包含两个层面,外层根据问题特征选用不同的全局寻优能力较强的优化算法,内层根据响应对不确定性量的敏感程度可使用基于Taylor展开的区间分析方法和配点型区间分析方法代替优化过程以评估结构响应的上界和下界.这种优化方式既避免了两层嵌套优化,极大的降低了优化过程的计算量,又可充分利用现有成熟的优化算法,程序的可移植性强.模型中使用改进的两种不同的区间可靠性模型,分别为基于区间能度方法的＂1公式模型＂和基于图表法的＂2公式模型＂,实用性强.文中的两个数值算例表明了本文所提出方法的有效性.