特征自适应的飞机大型蒙皮曲面测量系统与测量规划

针对飞机蒙皮零件外形准确度要求高、制造尺寸大和外形复杂的特点,以及人工手动扫描测量工作量大、效率低的问题,搭建了基于移动机械臂的柔性测量系统,并提出一种特征自适应的多站位自动化扫描规划方法,以实现飞机大型蒙皮曲面的三维测量数据自动化采集。首先构建了柔性测量系统与待测对象坐标系变换模型,分析扫描规划与执行过程中数据的传递关系,并通过视觉定位实现系统相对位姿估计。然后通过特征敏感的扫描路径点生成、效率优化的扫描站位规划以及扫描轨迹规划,实现了基于扫描效率和扫描完整性约束的特征自适应扫描规划。最后,搭建了一个基于机械臂与移动平台的柔性测量系统,并以4个真实飞机零部件作为测量对象,从扫描效率与扫描完整性方面对所提出的自动化扫描方法与手动扫描方法进行对比,并设计试验进一步验证了系统测量精度,结果验证了所提方法替代手动扫描测量方法的可行性。     

飞机外形和结构件反求建模技术研究

 探讨了基于特征的飞机外形和结构件反求建模策略,并给出曲面特征和实体特征的定义,该方法支持具有完整特征表达的模型快速重建。提出了大规模散乱数据k近邻的空间球搜索算法,其逐步增大搜索范围的策略可有效提高搜索效率。研究了结构件与外形相关曲面特征的重建方法,当贴合面较窄、外形线接近于直线时,采用直纹面逼近,否则由蒙皮曲面等距间接求取。研究了基于工程约束的曲面形状修改算法,以B样条曲面需满足的点、线、面几何约束为目标约束,通过最小化形状修改前后差曲面的弯曲能得到精确满足目标约束的光滑曲面,推导了曲面弯曲能和曲线约束的表达式。最后,以飞机翼肋模型反求为例验证了所提方法的可行性。     

基于Nash-Pareto策略的两种改进算法及其应用

针对多目标、多设计变量的优化问题,提出了两种优化的新算法:一种是将多目标问题转化为单目标时,对目标权重的确定提出了新的途径;另一种是直接对多目标问题进行优化,并对Pareto遗传优化技术作了改进,以得到均匀分布的Pareto最优解集.两种新算法都是建立在Nash的系统分解与Pareto遗传算法的基础上,因此称这类算法为Nash-Pareto策略.借助于这类算法,文中以跨声速压气机双圆弧类叶型的气动优化为例,给出了气动优化的全过程.数值优化的实验表明所给出的改进算法是可行的、有效的.     

Accurate 3D Target Positioning in Close Range Photogrammetry with Implicit Image Correction

Accurate three-dimensional (3D) target positioning is of great importance in many industrial applications. Although various methods for reconstructing 3D information from a set of images have been available in the literature, few of them pay enough attention to the indispensable procedures, such as target extraction from images and image correction having strong influences upon the 3D positioning accuracy. This article puts forward a high-precision ellipse center (target point) extraction method and a new image correction approach which has been integrated into the 3D reconstruction pipeline with a concise implicit model to accurately compensates for the image distortion. The methods are applied to a copyright-reserved close range photogrammetric system. Real measuring experiments and industrial applications have evidenced the proposed methods, which can significantly improve the 3D positioning accuracy.     

基于设计特征模型的加工特征映射技术

为了实现数控编程过程中能够自动确定加工区域,对基于特征设计系统构建产品模型的方法、产品信息模型、信息模型间的关联关系、飞机结构件加工特征定义分类、设计特征与加工特征间的内在关系进行了深入的研究,提出了基于设计特征模型映射加工特征的方法.该方法通过遍历特征设计树,判断特征间的关系,查询特征组成面信息,从而构建出特征属性邻接图,进而采用基于图匹配的特征识别方法得到加工特征,并提取加工特征信息.该方法压缩了图匹配空间,大大提高了特征识别的速度,应用此方法实现了飞机壁板类零件的特征识别.      

基于潜在成分的时变系统损伤的概率神经网络分类

提出了一种新的时变系统健康监控的损伤分类方法。将函数级数时变自回归平滑时序模型应用于时变系统的振动信号,以估计TAR／TMA参数和革新方差。这些参数是时间的函数,将它们在以特定的基函数构成的某种函数子空间上展开得到相应的投影系数组。所估计得到的TAR／TMA参数和革新方差可进一步用来计算潜在成分（LCs）,将LCs用于健康评估比原来的参数更具信息。并将LCs联合并归化为数值得到特征集,输入概率神经网络（PNN）进行损伤分类。为了评价该方法,对一个时变系统进行了仿真,以各种不同的质量和刚度减少来模拟不同的损伤类别。算例表明：该方法能够在时变系统的背景下对损伤进行归类。     

适于黏性计算的自适应笛卡儿网格生成及其应用

复杂外形的黏性网格生成已经成为计算流体力学(CFD)在工程应用中的主要瓶颈,高效而鲁棒的网格生成技术研究显得尤为迫切。使用基于物面外形自适应加密的笛卡儿网格方法生成计算网格,投影方法拟合壁面边界,将投影得到的柱形单元沿法向分层获得适于黏性计算的网格。应用特征恢复技术恢复凹面特征并改善凸面处的网格质量。流场解算中应用最小二乘法重构获得2阶精度,Roe格式计算无黏通量,Holmes-Connell方法计算黏性通量。加入Spalart-Allmaras一方程湍流模型以获得湍流解。上下对称高斯 赛德尔迭代(LU-SGS)格式隐式时间推进,对网格重排序保证格式的稳定性和平衡性。算例显示网格生成方法是快速的和鲁棒的,流场计算精度满足工程需求,因此该方法非常适合应用于实际工程计算。     

Beamlet变换提取线特征的改进算法

文章首先利用二进方块中Beamlet基的对称、平行等几何性质对离散Beamlet基进行分类;然后通过定义一个新的二进方块统计量和建立一个新的能量函数,对Beamlet变换方法中利用BD-RDP提取线特征的算法进行改进.通过实验对比,该算法进一步减少了运算量,提高了线特征提取的速度,且对复杂结构图像中的线特征提取效果更为清晰.     

基于SVM的浮动车行驶模式判断模型

浮动车在低速情况下存在两种行驶模式,如不能对上述模式进行准确区分,将严重影响浮动车实时路况计算的精度和效率.研究和设计了一个基于支持向量机(SVM,Support Vector Machine)的浮动车行驶模式判断模型,并针对性地提出了一种简单的基于隶属度矩阵的特征评价和选择方法.实验表明通过上述方法选择的特征子集所训练的分类器在测试样本集上具有92.6%的分类准确性;经过行驶模式分析后,浮动车系统的准确性有显著提升.      

基于自组织神经网络的软件功能测试数据自动生成

针对面向软件功能的测试数据自动生成问题,提出了一种动态自组织特征映射方法,用于生成揭示软件功能故障的测试数据(简称故障数据)。该方法主要有两部分组成,①采用具有全局多峰搜索特性的小生境遗传算法,在输入空间内搜索功能测试数据,生成少量的初始故障数据;②由初始故障数据,采用具有联想和分类能力的可变结构自组织特征映射,不断迭代生成大量相近而不同的故障数据,以便给开发者提供引发这些软件故障的信息,从而确定软件故障行为的模式或假设。用某型空空导弹发射控制软件进行了实验,运行结果表明了方法的有效性,故障数据生成效率高于遗传算法和随机法。