基于超声近场悬浮的非接触夹持技术研究
发布时间：2022-11-06 09:45
非接触技术在生物学、化学、空间材料学、气体减摩润滑、MEMS等领域有着重要的应用价值。在超精密制造领域,如晶圆、硅片的制造与运输,需要在非接触、超净化条件下进行。接触式夹持与运输已经无法满足当今超精密零件制造的发展需求。非接触式夹持与运输技术应运而生。本文以超声悬浮夹持技术为研究对象,设计了超声悬浮非接触夹具结构,建立了夹具结构参数设计模型,提高了非接触夹持的稳定性。主要研究内容如下:1.为提高非接触式夹具的夹持稳定性,提出一种有侧向约束力的新型超声悬浮夹具方案,利用辐射端侧板结构的横向超声振动来激发声辐射压力,可以建立对工件侧向的约束力。2.基于三种常用代理模型技术（KRG,PRS,SVR）,运用最优拉丁超立方取样方法,产生了训练样本点和测试样本点,建立了新型超声悬浮夹具的设计模型,并用测试样本点测试了其模型精度,运用遗传算法优化了新型超声悬浮夹具的结构参数。3.为验证新型超声悬浮夹具非接触夹持效果,运用工业视觉测量技术,搭建了试验平台;分析了相机成像模型与畸变误差,研究了图像处理中图像平滑技术,边缘检测算法,结合本文实际,运用中值滤波进行平滑降噪和Canny边缘检测算法,基于Hou...
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 超声近场悬浮原理
1.3 国内外研究现状
1.3.1 超声近场悬浮研究现状
1.3.2 非接触夹持与运输研究现状
1.3.3 代理模型应用现状
1.4 本文的研究内容和安排
2 新型超声悬浮夹具结构设计
2.1 超声悬浮及工件悬浮状态
2.2 新型超声悬浮夹具结构设计
2.3 耦合板振动与代理模型
2.4 本章小结
3 基于代理模型建立超声悬浮夹具参数设计模型
3.1 代理模型建模原理
3.1.1 KRG代理模型建模原理
3.1.2 PRS代理模型建模原理
3.1.3 SVR代理模型建模原理
3.2 代理模型建模精度评价准则
3.3 训练样本点与测试样本点选取
3.3.1 初选设计空间
3.3.2 初选训练样本点与测试样本点
3.3.3 初次建模结果
3.3.4 设计空间调整
3.3.5 第二次训练样本点与测试样本点
3.4 建模结果与模型修正
3.4.1 纵振频率建模结果
3.4.2 侧板横向位移建模结果
3.5 遗传算法优化结构参数
3.5.1 优化目标及约束条件
3.5.2 优化结果
3.6 本章小结
4 夹持试验平台与视觉测量系统
4.1 夹持试验平台
4.2 视觉测量系统
4.2.1 相机模型
4.2.2 相机标定
4.2.3 标定结果与图像畸变
4.3 图像识别与检测标记点
4.3.1 图像预处理
4.3.2 Hough变换检测圆形原理
4.3.3 标记点边缘检测
4.3.4 图像识别标记点
4.4 视觉测量系统精度
4.5 本章小结
5 夹持对比试验
5.1 试验条件
5.2 约束范围试验
5.3 对比试验
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]全球集成电路设计和制造业的发展状况[J]. 王龙兴. 集成电路应用. 2019(03)
[2]基于Kriging代理模型液压锥阀抗空化结构优化研究[J]. 王银,孙泽刚,李开世,叶聪. 液压与气动. 2019(01)
[3]基于代理模型的大型民机机翼气动优化设计[J]. 韩忠华,张瑜,许晨舟,王凯,吴猛猛,朱震,宋文萍. 航空学报. 2019(01)
[4]基于Kriging模型的某轻型货车悬架系统多目标优化[J]. 王中兴,王良模,袁刘凯,谢桃新. 机械设计与制造. 2018(S2)
[5]基于代理模型的焊接构架纵梁优化设计[J]. 高月华,赵丹,谢素明,刘其鹏. 大连交通大学学报. 2018(04)
[6]基于代理模型的汽车正撞安全性仿真优化[J]. 陈媛媛,郑玲. 汽车工程. 2018(06)
[7]基于Kriging代理模型的单边膨胀喷管尾缘切角优化[J]. 魏仁敏,杜刚,金捷. 航空动力学报. 2018(04)
[8]代理模型在管道减噪优化设计中的比较研究[J]. 邱昇. 航空计算技术. 2018(02)
[9]近场超声悬浮平台模态振型优化设计及可行性分析[J]. 魏彬,BUCHER I,ATHERTON M,STOLASKI T A. 河北科技大学学报. 2017(04)
[10]基于Kriging代理模型的飞行器结构刚度气动优化设计[J]. 聂雪媛,刘中玉,杨国伟. 气体物理. 2017(02)
博士论文
[1]基于谱几何法的板壳结构动力学建模与特性分析[D]. 蒋士亮.哈尔滨工程大学 2015
[2]超声悬浮/气浮的混合悬浮及其行波驱动机理及实验研究[D]. 刘家郡.吉林大学 2013
[3]近场超声非接触支撑与传输系统的理论与实验研究[D]. 李锦.上海交通大学 2012
[4]多工序制造过程质量分析方法与信息集成技术研究[D]. 戴敏.东南大学 2006
硕士论文
[1]基于代理模型的激光切割工艺优化研究[D]. 王硕.大连理工大学 2018
[2]超声悬浮轴承径向承载特性分析及实验研究[D]. 滑宇翔.哈尔滨工业大学 2017
[3]基于近场超声挤压的非接触支撑与传输系统理论研究[D]. 刘远远.湖南大学 2017
[4]近场超声悬浮与传输实验平台的设计及特性研究[D]. 杨曼.湖南大学 2017
[5]基于单目视觉的工件定位与机器人抓取技术研究[D]. 曾鹏.大连理工大学 2017
[6]超声波近场悬浮稳定性与悬浮高度研究[D]. 魏剑宇.大连理工大学 2015
[7]超声近场悬浮用变幅杆的优化及实验研究[D]. 陈冬.大连理工大学 2015
[8]代理模型预测研究及其在叶轮机械中的应用[D]. 李飞.大连理工大学 2014
[9]一种新型的近场声悬浮系统的研究[D]. 闫乐乐.陕西师范大学 2014
[10]超声近场悬浮稳定性实验研究及声场优化[D]. 周其波.大连理工大学 2014
本文编号：3703280
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 超声近场悬浮原理
1.3 国内外研究现状
1.3.1 超声近场悬浮研究现状
1.3.2 非接触夹持与运输研究现状
1.3.3 代理模型应用现状
1.4 本文的研究内容和安排
2 新型超声悬浮夹具结构设计
2.1 超声悬浮及工件悬浮状态
2.2 新型超声悬浮夹具结构设计
2.3 耦合板振动与代理模型
2.4 本章小结
3 基于代理模型建立超声悬浮夹具参数设计模型
3.1 代理模型建模原理
3.1.1 KRG代理模型建模原理
3.1.2 PRS代理模型建模原理
3.1.3 SVR代理模型建模原理
3.2 代理模型建模精度评价准则
3.3 训练样本点与测试样本点选取
3.3.1 初选设计空间
3.3.2 初选训练样本点与测试样本点
3.3.3 初次建模结果
3.3.4 设计空间调整
3.3.5 第二次训练样本点与测试样本点
3.4 建模结果与模型修正
3.4.1 纵振频率建模结果
3.4.2 侧板横向位移建模结果
3.5 遗传算法优化结构参数
3.5.1 优化目标及约束条件
3.5.2 优化结果
3.6 本章小结
4 夹持试验平台与视觉测量系统
4.1 夹持试验平台
4.2 视觉测量系统
4.2.1 相机模型
4.2.2 相机标定
4.2.3 标定结果与图像畸变
4.3 图像识别与检测标记点
4.3.1 图像预处理
4.3.2 Hough变换检测圆形原理
4.3.3 标记点边缘检测
4.3.4 图像识别标记点
4.4 视觉测量系统精度
4.5 本章小结
5 夹持对比试验
5.1 试验条件
5.2 约束范围试验
5.3 对比试验
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]全球集成电路设计和制造业的发展状况[J]. 王龙兴. 集成电路应用. 2019(03)
[2]基于Kriging代理模型液压锥阀抗空化结构优化研究[J]. 王银,孙泽刚,李开世,叶聪. 液压与气动. 2019(01)
[3]基于代理模型的大型民机机翼气动优化设计[J]. 韩忠华,张瑜,许晨舟,王凯,吴猛猛,朱震,宋文萍. 航空学报. 2019(01)
[4]基于Kriging模型的某轻型货车悬架系统多目标优化[J]. 王中兴,王良模,袁刘凯,谢桃新. 机械设计与制造. 2018(S2)
[5]基于代理模型的焊接构架纵梁优化设计[J]. 高月华,赵丹,谢素明,刘其鹏. 大连交通大学学报. 2018(04)
[6]基于代理模型的汽车正撞安全性仿真优化[J]. 陈媛媛,郑玲. 汽车工程. 2018(06)
[7]基于Kriging代理模型的单边膨胀喷管尾缘切角优化[J]. 魏仁敏,杜刚,金捷. 航空动力学报. 2018(04)
[8]代理模型在管道减噪优化设计中的比较研究[J]. 邱昇. 航空计算技术. 2018(02)
[9]近场超声悬浮平台模态振型优化设计及可行性分析[J]. 魏彬,BUCHER I,ATHERTON M,STOLASKI T A. 河北科技大学学报. 2017(04)
[10]基于Kriging代理模型的飞行器结构刚度气动优化设计[J]. 聂雪媛,刘中玉,杨国伟. 气体物理. 2017(02)
博士论文
[1]基于谱几何法的板壳结构动力学建模与特性分析[D]. 蒋士亮.哈尔滨工程大学 2015
[2]超声悬浮/气浮的混合悬浮及其行波驱动机理及实验研究[D]. 刘家郡.吉林大学 2013
[3]近场超声非接触支撑与传输系统的理论与实验研究[D]. 李锦.上海交通大学 2012
[4]多工序制造过程质量分析方法与信息集成技术研究[D]. 戴敏.东南大学 2006
硕士论文
[1]基于代理模型的激光切割工艺优化研究[D]. 王硕.大连理工大学 2018
[2]超声悬浮轴承径向承载特性分析及实验研究[D]. 滑宇翔.哈尔滨工业大学 2017
[3]基于近场超声挤压的非接触支撑与传输系统理论研究[D]. 刘远远.湖南大学 2017
[4]近场超声悬浮与传输实验平台的设计及特性研究[D]. 杨曼.湖南大学 2017
[5]基于单目视觉的工件定位与机器人抓取技术研究[D]. 曾鹏.大连理工大学 2017
[6]超声波近场悬浮稳定性与悬浮高度研究[D]. 魏剑宇.大连理工大学 2015
[7]超声近场悬浮用变幅杆的优化及实验研究[D]. 陈冬.大连理工大学 2015
[8]代理模型预测研究及其在叶轮机械中的应用[D]. 李飞.大连理工大学 2014
[9]一种新型的近场声悬浮系统的研究[D]. 闫乐乐.陕西师范大学 2014
[10]超声近场悬浮稳定性实验研究及声场优化[D]. 周其波.大连理工大学 2014
本文编号：3703280
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3703280.html
