为了提高汽车车身焊接过程中焊接机器臂轨迹的平稳性和精确度,在B样条插值法为基础上,建立三次B样条曲线数学模型,为使该曲线通过各焊点所对应的焊接机器臂关节空间位姿,反算曲线控制顶点,并对通过在控制顶点两侧添加辅助控制点的方法对机器人各关节进行轨迹优化,以提高机器人运动过程的平滑性。在MATLAB平台进行仿真实验并与三次样条插值法进行对比,优化结果表明,各关节在焊点附近的速度、加速度曲线变得更加平缓,验证了该方法的有效性。

针对复杂曲线的高精度加工,提出了一种基于公差带约束的刀位点调整与C3连续5次B样条曲线刀具路径拐角的过渡算法。在符合公差带约束的情况下,根据转接误差将刀位点在误差敏感方向上进行调整,这样可有效降低微小直线逼近误差;采用5次B样条曲线进行拐角过渡,实现了刀具路径的平滑转接,通过对刀具路径拐角过渡转接分为第一类过渡转接与第二类过渡转接并分类求解,简化了求解过程。MATLAB仿真结果表明,该算法正确有效,对实现复杂曲线轮廓的高精度加工具有重要指导意义。

空间凸轮机构作为二维柱塞泵实现二维运动的关键机构,其从动件运动特性决定了二维柱塞泵的工作特性。以5次B样条曲线作为无停歇运动规律的过渡曲线,建立其数学模型,使用多目标遗传算法以最大无因次速度和加速度作为优化目标对运动规律进行多目标优化,获得Pareto解集。优化实例结果表明,5次B样条曲线作为无停歇运动规律的过渡段,可以构造出高阶连续且可调的无停歇运动规律,多目标遗传算法可实现对B样条过渡段的多目标优化,获得凸轮综合性能良好的运动规律。

经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)存在的模态混叠现象严重影响了其应用效果,成为制约其在工程中推广应用的一个重要难题。在总结引起模态混叠的主要原因及分析模态混叠产生机理的基础上,借鉴高频谐波加入法(High Frequency Harmonic Added EMD,HFHA-EMD)原理并对高频谐波信号的构造进行改进,提出了一种应用自适应带宽信号的B样条EMD(B-Spline EMD,BS-EMD)模态混叠消除方法。该方法利用EMD的二进带通滤波特性和总是先分离高频分量的特点,根据被分析信号的BS-EMD得到的第一个IMF分量确定带宽限制频率和带宽限制幅值,从而构造出自适应带宽限制信号。通过在原始信号中添加自适应带宽限制信号来改变EMD带通滤波器的中心频率,再进行BS-EMD分解消除模态混叠。与EMD、BS-EMD进行对比分析,验证了该方法的优越性。与HFHA-EMD的对比仿真分析表明,两种方法都可以有效消...

提出了五轴数控机床后置处理算法的通用公式,并以正交AC型双转台机床为例进行了具体分析。以球头铣刀后刀面的刃磨为具体加工实例,在验证后置处理算法的同时,提出了“假想砂轮”的处理方法,在机床具体运动结构的限制下初步优化了加工路径。针对AC型双转台机床的C轴在奇异区域内存在转角步距较大从而形成过大的非线性误差并因此造成工件过切和机床震颤等的情况,提出在奇异区域内对加工路径进行三次B样条拟合后再插补的平滑处理方法,进一步优化了加工路径。仿真结果和实际加工效果都验证了此方法的可行性。

合理的轨迹规划方法可以提高航空发动机压气机叶片焊接的质量、速度和效率。针对损伤后压气机叶片结构复杂、焊接困难以及焊接精度高等问题,提出了一种基于B样条等弧长分割曲线的中线的焊接方法,并按照截面曲率对轨迹调整。通过计算机对所得的一系列坐标点进行逼近运算,最终得到航空发动机叶片的焊接路径。通过对得到的焊接路径进行误差分析,保证生成的焊接路径的精度。比较理论焊接路径与实际焊接路径,误差曲线显示出构建的实际焊接路径曲线最大误差不超过0.02mm,完全满足焊接路径工艺要求。

鉴于啮合线与转子型线的一一对应关系，且其能够反映出转子型线的某些重要性能参数，针对传统的”转子法”和”齿条法”设计方法的不足，采用从啮合线推导双螺杆压缩机阴、阳转子型线的啮合线法，并将B样条曲线作为啮合线的组成曲线，实现对转子齿形的局部快捷调整，更加方便控制啮合线的形状。在现有转子型线的基础上，基于B样条曲线设计了一条啮合线，反推出阴阳转子型线，对最终得到的转子型线在不同工况下进行CFD模拟计算，分析其内部流场特性，与传统设计结果进行对比研究，最后通过实验有效验证了模拟结果的可靠性，进一步为双螺杆压缩机的可靠性设计提供了一种新的设计手段。

考虑玻璃属于易破碎产品,在设计机器人搬运玻璃的轨迹规划时,提出了以执行时间和抖动最优为目标的轨迹规划和优化。将B样条曲线应用到对机器人进行轨迹规划中,建立了以时间和抖动最优为目标的数学模型,利用多亲遗传算法对其进行优化,定量表达了机器人执行搬运作业的单次时间和抖动之间的函数关系,并能根据其设定的参量对两者进行权重分配,使其达到工程使用的匹配。该优化方法在考虑效率的前提下,降低了机器人搬运作业的抖动,也即降低了玻璃的破碎率。该方法对搬运机器人的轨迹规划研究具有一定的意义。

对三次元送料机械手在满足作业要求下进一步提高效率进行了研究,提出了以执行时间最优为目标的轨迹规划和优化。采用多亲遗传算法与B样条曲线相结合的方式进行轨迹规划和优化,建立了机械手单次作业运行轨迹的时间最短优化模型,并以关节点速度、关节加速度、关节冲击作为优化约束。选取11个关键点对其进一步仿真和实验,其仿真结果表明,该优化方法在满足作业要求的前提下能够提高工作效率。在实验台上对算法进行测试,其实验结果与仿真结果较为一致。该算法对三次元送料机械手的轨迹规划研究具有一定的意义。