曲面加工工艺中需要对关键点位的轮廓度误差即点位轮廓误差进行预测,为了提高预测精度,提出了一种侧铣表面点位轮廓误差预测方法。首先利用刀触点和刀位点之间的几何关系,计算得到侧铣扫掠面上的轮廓点阵列;然后结合轮廓度误差的测量原理,利用NURBS曲面拟合方法构建了理想和实际加工表面模型,推导了预测点法线与实际加工表面交点的求解方法,实现了侧铣表面点位轮廓误差的预测;最后实验结果表明,预测值和测量值的差值都在0.006mm以内,且变化趋势相同,从而验证了该预测方法的有效性和准确性。

R-test测量仪是用于五轴数控机床转动轴结构误差测量的专用设备,其通过测量球相对测量坐标系的位置变化进行误差辨识。在测量坐标系中,测量球球心坐标计算的准确性和稳定性是保证测量精度的重要前提。为进行测量球球心坐标的精确计算,构建了非接触式R-test测量仪的结构模型并建立了球心坐标计算方程组。以球心坐标计算方程组为基础,简化得到用于球心坐标求解的非线性方程组并构建其目标函数,然后采用差分进化算法提高球心坐标求解的精度。最后,在GF Mikron UCP800五轴机床上进行对比实验,将测量球球心坐标的计算结果与机床实际坐标进行对比,验证所提出球心坐标计算方法的精度和可靠性。

为了测量立铣刀的螺旋角,基于接触式测量设计了一种在机测量方法。该方法在五轴磨床上通过测头与立铣刀接触获取探测点的坐标,根据这些坐标值计算螺旋角。研究了在机测量系统软硬件组成。针对螺旋角的测量,建立了螺旋线模型。通过测量路径生成算法对螺旋线数学模型进行分析确定探测点和运动矢量,通过测量代码生成算法根据探测点和运动矢量生成测量数控代码,通过数据处理算法对探测点坐标进行计算求得螺旋角。经过测量验证,实测螺旋角绝对误差不超过0.218°,相对误差不超过0.8%,方差不超过0.006平方度。

针对磨削球头立铣刀周刃偏心型后刀面的工艺参数化定义不完善,由砂轮姿态突变导致的后刀面磨削宽度不均匀等问题,提出了一种球头立铣刀后刀面采用平行砂轮加工的磨削轨迹算法。该算法首先建立了一种具有齿偏中心量的球头立铣刀刀刃曲线模型,根据模型结构对相关坐标系及其转换关系进行了定义。随后,在描述砂轮姿态的坐标系下构建了砂轮初始磨削姿态模型以及对其工艺参数进行了定义,并根据转换关系对砂轮磨削姿态进行了统一表达。最终,算法的验证通过仿真及实际加工环境进行,并通过测量仪器对后刀面相关参数进行了测量,算法的可行性及准确性得到了进一步验证。

针对水下目标被动定位技术中目标运动分析方法（TMA）及匹配场处理方法（MFP）需要较多的观测阵元、算法复杂的问题,通过分析浅海声压场的干涉特性,提出了一种适用于单水听器被动目标运动参数估计的新方法.近距离目标辐射的噪声通过浅海声场后,在时频域上形成干涉条纹.利用射线模型分析浅海声压场,推导出时频干涉条纹是双曲线簇型的.运用图像处理中边缘提取的常用方法——Hough变换,提取双曲线参数,可以得到运动目标的航速、航深及距离的信息.海试数据分析说明了其有效性.与一般的水下目标运动分析和匹配场处理技术相比,本文的方法具有声场分析和定位方法简单的优点.

R-test测量仪是用于五轴数控机床旋转轴结构误差测量的专用设备,其结构形式和参数决定了测量范围和可靠性。对采用电涡流位移传感器的非接触式R-test测量仪典型结构及其测量原理进行了分析。在其他元器件尺寸确定的情况下,通过优化计算R-test测量仪结构参数,包括传感器仰角α和传感器中心间距λ,实现测量仪的灵敏度和测量空间最大化,有效改善了测量仪性能。

针对足式机器人在实现奔跑、跳跃等极限运动时,腿部会受到地面较大反向冲击力的问题,使用仿生学方法以猫科动物腿部骨骼肌系统为仿生对象,通过引入变刚度弹性杆件对闭链连杆机构进行优化设计,设计一种结构简单、能够有效储存地面反向冲击力并将其转化为运动时动能的足式机器人腿部机构;建立数学模型,对变刚度弹性元件进行定量分析,并采用矢量回路法对连杆机构进行运动学分析;建立优化前后两种单腿机构的虚拟样机,使用MATLAB软件设计控制系统

五轴工具磨床在多工步磨削后置处理过程中需要考虑砂轮安装位置与方向、机床运动方向定义不同等因素,难以实现正确求解。针对该问题,定义了砂轮位置偏置、砂轮安转方向和磨床运动方向调整参数,提出了一种适用于多种正交结构五轴磨床的后置求解方法。该方法先采用一种默认运动正方向建立磨床逆运动学方程,然后求解方程并根据运动方向调整参数对解进行调整,得到满足实际需求的机床运动坐标,提高了方法的通用性。基于该方法,以C#语言编写了一套工具磨床后置处理软件,并对铣刀加工刀轨进行了后置处理、仿真和实物加工验证,结果证明了该方法的正确性和高效性。

立铣刀在五轴刀具磨床加工过程中,容易出现由于进退刀路径设置不合理导致的毛坯与砂轮碰撞或进退刀路径过长。针对该问题,文章通过定义砂轮毛坯干涉检测坐标系,提出了进退刀安全位置、快速逼近位置和进退刀路径的优化计算方法,可以实现进退刀代码的自动添加。该方法适用于各种正交结构的五轴刀具磨床,提高了加工效率和安全性。基于上述方法,在C#平台上开发了一套刀具磨削加工进退刀处理软件,并在VERICUT7.3上进行了加工验证,结果显示了上述方法的可靠性和高效性。

由于机器人在工作过程中受运行速度和加速度以及末端负载等因素变化的影响,其连杆和关节产生的形变会引起末端执行器的位置误差,针对这一问题,以FANUC M-6i B机器人为研究对象,采用仿真与试验相结合的方法,对机器人末端位置精度进行研究。运用DH法则建立运动学模型和位置误差模型,分析机器人DH参数发生微小变化对末端位置误差的影响;在ADAMS环境中进行刚柔耦合动力学仿真,在同时考虑关节柔性和连杆柔性的前提下分析运行速度和加速度、末端载荷变化对机器人末端定位精度的影响;通过自主设计的测量装置及变载荷方盒进行试验,试验与仿真结果的对比表明利用刚柔耦合动力学模型模拟计算机器人末端误差具有较好的一致性。