精度改进（精选9篇）
精度改进 篇1
引言
宁波钢铁有限公司(以下简称“宁波钢铁”)炼铁厂原料场2007年4月份正式投产,矿石、熔剂等大宗原燃料全部采用德国SCHENCK电子皮带秤来计量,这种电子皮带秤采用单托辊称重,即仅有一组称重托辊安装有称重传感器进行力电转换,此种秤具有体积小,安装调试简单,便于维护等特点,但受限于运送物料流量不均匀或皮带机胶带跑偏等因素影响,其称量精度不稳定,容易超差,给工序成本核算带来影响。为使铁前工序之间成本核算准确,将原涉及成本核算的电子皮带秤更换成徐州三原制造的多托辊秤,此种秤包括4组称重托辊支架,含2只称重传感器,减少了皮带机支架安装位置及物料输送不均匀等对称量精度的影响。
1 改造前运行状态
宁波钢铁有限公司炼铁厂原料场用于输送物料的电子皮带秤近30台,于2007年相继投入使用,其中一半电子皮带秤用于工序成本核算或贸易结算监测,至2010年3年使用期间,电子皮带秤很难达到生产方要求的称量精度,且称量精度很不稳定,给生产组织和工序成本核算带来困难,很难实现公司工序成本“日清日结”的要求。
通过对同种物料上下游电子皮带秤累计流量分析,单托辊秤计量误差较大,一般在±3%左右,个别电子秤误差最大时达到±10%,扰乱了正常的生产秩序,无法为生产提供可靠地计量数据,造成的影响主要表现在以下几方面:
(1)原料场20多台电子皮带秤需经常性校准。几乎每周都有电子皮带秤校准,耗费了大量人力和物力,区域点检员精力基本上花在了电子皮带秤校准任务之上,很难去实施点检,更谈不上预防性维修。
(2)生产方面,经常性需要结合校准结果对生产计量数据进行分析和调整,否则很难核算清楚工序消耗成本,给生产组织带来困扰。
(3)贸易方面,采购入场的物料通过进厂电子皮带秤计量,其数据和商检差异较大,最大误差达到±10%,所以很难掌控物料重量。
2 原因分析
通过对电子皮带秤运行现场观察,影响称量精度的主要原因与选用的单托辊秤有关,现场的设备实际状况满足不了单托辊秤很高的安装要求,表现在以下几个方面:
(1)固定电子皮带秤的胶带机支架选用的槽钢规格较小,运行过程中支架振动较大。
(2)称重托辊支架、过渡托辊支架移位,造成称量段托辊支架间距不够统一,按照标准要求,其每组托辊中心线间距误差应控制在1 mm之内,而实际校验时发现最大时误差在4～5 mm。
(3)称量托辊加工材料为焊接钢管,工艺不够精确,或质量欠佳,其径向窜动量较大,一般都在3mm以上,很难保证皮带的平稳运行,进而使电子皮带秤的皮重发生变化。
(4)模拟量传输信号受电磁干扰,现场累计量和中控工控机累积量差异太大,最大时达到±0.2%。
(5)皮带机上方的防尘罩容易移位,落在皮带秤称重支架之上,形成附着力。
(6)秤架与皮带机支架之间有卡滞,主要为皮带机罩支撑用“Z”型钢位置偏低,容易搭接在称重托辊支架上;其次为散落物料落称重托辊支架和皮带支架中间或者称重托辊表面有粘料,造成托辊直径变大。
3改进措施
(1)选用了对皮带机安装标准要求较低的多托辊秤。
(2)在此基础上,对安装电子皮带秤这一段皮带机支架进行加固处理,减少皮带机支架振动。选用新型托辊支架,以B=1 200 mm胶带机托辊支架为例,对其托辊支架改型,如图1所示。这种支架在提高电子皮带秤稳定性方面优势明显,原因有两个方面:(1)使用斜筋,提高托辊支架强度,确保了称重托辊支架槽型角稳定;(2)托辊支架相比原支架提高规格,使得皮带机运行方向上的位移量减少。
(3)使用无缝钢管制作的称重托辊,确保其径向窜动量最小,提高了托辊使用寿命,增加了电子皮带秤的稳定性和可靠性。
公司原来采用现场二次仪表模拟量输出信号,即工业标准信号(4～20 mA)通过电缆送至现场总线IO模块,由总线送到PLC系统模拟量输入模块,这样一来,模拟信号经过远距离传输,一般衰减比较明显,且容易受电磁干扰,因此,模拟量传输误差相对较大。经过研究,利用电子皮带秤本身具有的累计功能,其累积量增加1t,输出一个脉冲,通过连接中间继电器,将数字脉冲信号通过现场总线送至PLC控制系统,最后通过过程机读取PLC存储器中数据,从而实现电子皮带秤计量。原理及过程如图2所示。
(4)优化校准方法。目前,电子皮带秤校准方法有挂码方式、链码方式、实物校准方式三种。在条件不允许的情况下,一般选择简单易操作的挂码方式,宁波钢铁校准也采用挂码方式,原来电子皮带秤校准无论测量范围多少,都采用40 kg砝码,造成大量程的电子皮带秤载荷率严重偏低,仅10%左右,无法满足电子皮带秤校准要求。为此,在原有校准方法基础上,针对不同电子秤,选用合适的挂码重量,必须保证电子皮带秤载荷率在70%左右。
(5)对现场诸如“Z”型钢等给电子皮带秤秤架形成附加力的因素,逐一排查,全部安排整改,彻底解决类似问题。
4 改进效果
改进后近两年时间的生产实践证明:宁波钢铁原料场电子皮带秤称量精度保持在±1%以内,特别是大宗原燃料进场计量秤数据和商检数据误差基本保持±2%以内,满足了生产成本核算和物料贸易的需求。两条卸船电子皮带秤每年实施一次统一校准,足以保证计量准确度,从而减少设备维护人员的工作强度。
5 结束语
实践证明,多托辊秤相比单托辊秤更具有优势,通过使用新型托辊支架,可使电子皮带秤运行更稳定,减少了维护和检修工作量,并将误差控制在生产要求的控制范围内,从而满足了生产成本核算和物料贸易的需求。
摘要：分析了宁波钢铁有限公司电子皮带秤称量精度不稳定的原因,提出了称量精度改进措施,改进后满足了生产成本核算和物料贸易的需求。
关键词：电子皮带秤,称重托辊,称量精度
精度改进 篇2
一种提高北斗系统中低纬度无源定位精度的改进方法
本文提出一种提高北斗系统中低纬度无源定位精度的方法,利用星际间单差及高程约束来提高定位精度.与传统方法相比,新方法具有更高的`精度及较好的稳定性,仿真结果表明,在中低纬度地区定位精度可达50～200 M.
作 者：王磊 翟国君 刘雁春 黄谟涛 孟婵媛 WANG Lei ZHAI Guo-jun LIU Yan-chun HUANG Mo-tao MENG Chan-yuan 作者单位：王磊,刘雁春,WANG Lei,LIU Yan-chun(海军大连舰艇学院,海洋测绘系,辽宁,大连,116018)翟国君,黄谟涛,孟婵媛,ZHAI Guo-jun,HUANG Mo-tao,MENG Chan-yuan(海军海洋测绘研究所,天津,300061)
刊 名：测绘科学 ISTIC PKU英文刊名：SCIENCE OF SURVEYING AND MAPPING 年，卷(期)： 32(3) 分类号：P228 关键词：北斗 无源定位 星际间差分精度改进 篇3
(南京理工大学机械工程学院， 江苏 南京 210094)
形貌优化在机枪枪管频率设计中的应用以及射击精度改进研究
华洪良， 廖振强， 邱 明， 李佳圣， 宋 杰
(南京理工大学机械工程学院， 江苏 南京 210094)
为了提高机枪系统射击精度，将瞬态动力学与模态分析技术相结合，为枪管结构形貌优化选择了合适的目标模态，对其进行了形貌优化。采用刚柔耦合动力学与外弹道计算对优化前后机枪系统动力学响应特性、射击精度进行了对比研究。结果表明：采用优化后的枪管结构后，枪口高低方向振动位移、速度、射角最大值分别减少了40%，52%，46%左右，效果良好。并且，机枪射击精度指标R50，R70分别由原先的7.7，11.6 cm下降为2.6，6.4 cm，射击精度指标分别提高了66%，44%左右，提升效果较为明显。此研究可为同类武器结构设计提供参考。
枪管； 形貌优化； 射击精度； 动力学； 有限元
1 概 述
随着机枪系统的轻量化设计的要求不断提高，机枪结构中总是不可避免地存在着一些刚度较差的薄弱环节，如：枪管、枪架等细长结构[1-2]。由于机枪发射为一强冲击过程，该过程中的强冲击载荷会使得刚度较差的结构发生较大的弹性变形，使机枪系统产生较为显著的结构振动[3-4]。在外弹道条件一致的情况下，机枪系统射弹散布将直接取决于弹头出枪口瞬时枪口的振动姿态上(即弹头初始扰动)，如图1所示。弹头初始扰动波动程度越大，则弹头最终散布越大，射击精度越差。为了提高机枪系统射击精度，可以对枪管固有频率进行优化设计，使其固有频率增加，则机枪在相邻两次发射期间，枪口将获得更多的振动衰减次数，弹头初始扰动波动程度也更小，从而达到提高机枪射击精度的目的。
图1 发射时枪管弯曲变形Fig.1 Bending deformation of barrel during firing
形貌优化是一种形状最佳化的方法，即在板壳结构中寻找最优加强筋分布参数来改变结构的频率与强度[5]。对结构进行形貌优化的关键是选取合适的目标模态作为目标函数。本文采用模态分析与瞬态动力学分析相结合的方法选取目标模态。
为了研究优化后的枪管结构对机枪系统射击精度的改进情况，本文根据优化得到的枪管结构建立了改进后的机枪系统刚柔耦合发射动力学模型，与原系统射击精度进行了对比研究。
2 形貌优化与动力学响应分析方法
由于枪管结构经形貌优化后不可避免地会使其质量发生变化，并使整枪动力学特性发生变化。因此，不能单独地将枪管局部固有频率作为机枪射击精度的评价指标，而是要将形貌优化、动力学计算、外弹道理论相结合，对机枪射弹散布进行定量计算，以此来作为评价机枪射击精度的依据。
分析流程如图2所示。首先，将瞬态动力学计算与模态分析方法相结合为形貌优化选择合适的枪管结构目标模态。然后，以枪管目标模态固有频率作为目标函数对枪管结构进行形貌优化。随后，根据优化得到的枪管结构建立了改进后的机枪系统刚柔耦合发射动力学模型，通过计算获得枪口动力学响应。最终，根据弹头出枪口时间，从枪口响应中提取外弹道边界条件并进行外弹道计算，获得机枪射弹散布，以此来作为机枪射击精度的依据。
图2 枪管分析流程Fig.2 Analysis process of the barrel
3 形貌优化
3.1 设计变量与约束条件
目前，结构形貌优化主要基于有限元方法进行[6-9]。将结构离散为n节点有限元模型，则形貌优化数学模型可以表述为：
(1)
s.t.gj(X)≤0 (j=1，2，…，m)，
(2)
式中X=x1,x2,…,xn为设计变量，表示节点沿结构表面法向位移量；F(x)为目标函数；gj(x)为不等式约束函数；上角标L，U分别指设计变量下限与上限。
(3)
式中VOL1为形貌优化前枪管体积；VOL2为形貌优化后枪管体积。为了使枪管满足轻量化条件，取Vf=1.2，即优化后枪管体积不能大于优化前1.2倍。
机关党员干部尤其是青年干部抽出一定时间有组织、有计划地到偏远农村去与广大农民群众“同吃、同住、同劳动”，是他们察民情、知民生、解民忧的重要途径，也是他们了解国情、走进民心、联系农民的必由之路。对于中国这样一个农业大国来说，只有进农家门，知农家情，才有助于广大机关党员干部与农民群众真正“想在一起、干在一起”，有助于机关党员干部不忘初心，牢记使命，用心走好群众路线，用情站稳人民立场，自觉永葆政治本色，忠实践行根本宗旨，始终植根于人民群众这片沃土，做称职的人民公仆，不断夯实我们党在农村执政的群众基础。
目标函数F(x)为枪管结构的某阶模态频率值，该频率值在优化过程中将被最大化，来提高枪管刚度。在此，目标函数F(x)与优化前后枪管结构体积VOL1，VOL2为有限元分析过程返回的结构响应函数。Optistruct软件允许用户自定义各种响应函数，使得该形貌优化顺利进行。
3.2 目标函数
本文对机枪系统进行了模态分析以及瞬态动力学分析，通过对比机枪发射过程中的枪管结构变形与枪管结构振型，来为形貌优化确定合适的枪管目标模态。在进行枪模态分析时，将枪管末端与节套配合处一圈节点固定约束，其前6阶模态振型如图3所示。在进行瞬态动力学分析时，机枪3个架腿采用固定约束，载荷(枪膛与导气室压力)将在本文4.1小节论述。在机枪发射过程中，结构变形如图4所示。通过对比图3与4可以发现，机枪发射过程中，枪管变形与其第2阶模态振型非常相似，该阶模态对枪口响应起到主要的贡献作用，对该阶模态振型进行修改，能够有效改进枪口响应特性，因此枪管结构第2阶模态频率为形貌优化的目标函数。
图3 枪管结构模态分析Fig.3 Modal analysis of the barrel structure
图4 机枪系统瞬态动力学计算Fig.4 Transient dynamics analysis of the machine gun system
3.3 形貌优化分析
为了节约模型计算时间，在Optistruct软件中建立有限元模型时将枪管简化为一圆形管，用壳单元模拟。形貌优化模型如图5所示，枪管与枪体配合处为非设计区域，其余部分为设计区域，二者在图5中通过不同颜色区分。非设计区域的单元通过rigid单元进行连接，用来模拟枪管与枪体的配合，该部分在计算过程中不会发生变化。而设计区域会在计算过程中发生变形，以使得枪管的一阶频率最大化，来提高枪管的刚度。为了使得优化出来的枪管易于加工，约束壳单元的变形均沿着枪管表面法线方向，且变形量小于7 mm。通过EIGRL关键字提取枪管的第1阶频率值，并将其定义为目标函数。定义优化后与优化前枪管体积比作为约束函数，约束其值小于1.2。为了使得优化得到的结构便于加工，设置linear关键字约束枪管表面变形均平行于枪管轴线方向。形貌优化模型经过7次迭代以后达到收敛，枪管结构云图如图6所示。
图5 形貌优化有限元模型Fig.5 Finite element model of topography optimization
图6 形貌优化结果Fig.6 Topography optimization result
形貌优化结果表明，在枪管整个长度方向设计加强筋结构可提高其固有频率。本文根据形貌优化得出的加强筋位置分布，在考虑枪管制造工艺性的基础上，对枪管结构进行了重新设计，如图7所示。
图7 枪管结构新设计Fig.7 New design of barrel structure
4 射击精度验证
4.1 动力学分析
机枪系统刚柔耦合发射动力学模型如图8所示，由于枪管、枪架、导气管为细长结构，刚度较差，因此在该模型中将这些结构作为弹性体考虑，其余结构为刚体。用于对比分析的两个动力学模型除了枪管结构不同，其余参数均一致，这样可以保证计算得出的结果的不同是由不同枪管结构造成，而不是其余因素导致。
图8 机枪发射动力学模型Fig.8 Firing dynamics model of machine gun
架腿与土壤的相互作用，采用通过3组弹簧与阻尼器模型实现[10]，每组弹簧阻尼器模型由3个相互正交的弹簧阻尼器构成，来模拟土壤对机枪驻锄各个方向的作用力，弹簧与阻尼器参数如表1所示。内弹道与后效期膛内压力曲线通过Matlab编程求解经典内弹道方程得到，如图9所示(P为枪膛压力，Pq为导气室压力)。在Adams中采用Spline函数进行加载，模拟机枪20连发动力学过程，获得机枪射击过程的动力学响应特性。
表1 弹簧与阻尼器力学参数
图9 枪膛压力与导气室压力Fig.9 Bore pressure and gas chamber pressure
图10 机框速度Fig.10 Blot frame velocity
图11 枪口动力学响应Fig.11 Muzzle dynamic response
由于机枪发射过程中机框为主要运动部件，质量接近3 kg，其运动速度对机枪振动影响较大，通过对比机框速度便可验证模型的正确性。图10表明机框运动速度曲线计算值与试验曲线基本一致，本文建立的机枪系统动力学模型及其响应曲线可信。
枪口(图8中点C)高低方向动力学响应如图11所示，采用优化后的枪管结构后，枪口高低方向振动位移、速度、射角最大值分别由18.9 mm，5.2 m/s，1.58°下降为11.3 mm，2.5 m/s,0.86°，下降率分别为40%5，2%，46%左右，枪口振动有所减少。由于枪口方位方向振动对机枪射击精度影响较小(后续外弹道计算将说明这一点)，因此，此处只给出了枪口高低方向响应曲线。
4.2 射击精度
为了更直观地研究优化后的枪管对机枪射击精度的改进情况，本文根据弹头出枪口时间，从枪口响应曲线中提取得到了弹头出枪口瞬时初始扰动，即外弹道边界条件。弹头初始扰动如图12所示，结果表明：采用优化后的枪管结构后，弹头出枪口瞬时弹头初始扰动波动程度更小，并且波动稳定速度有所加快。
图12 初始扰动Fig.12 Initial disturbances
图13 射弹散布Fig.13 Shot dispersion
根据外弹道模型[11]，以及弹头初始扰动对机枪射弹散布进行计算，取射击距离为100 m，射弹散布结果如图13所示。其中，R50，R70含义为：包含总弹头数中50%，70%弹头的散布圆半径，图中大圆半径为R70，小圆半径为R50。外弹道计算表明，机枪射弹散布主要沿高低方向分布，这是由于枪口方位方向振动相对高低方向振动较小所致。机枪20连发R50，R70实验值分别为12.0，7.9cm，本文计算值分别为7.7，11.6cm，相对误差较小，表明外弹道计算可信的同时，动力学计算也可信，因为外弹道边界条件是从动力学响应中提取得到。
采用优化枪管结构后，R50，R70分别由原先的7.7，11.6cm下降为2.6，6.4cm，射击精度指标分别提高了66%,44%左右，提升效果较为明显。
5 结 论
(1) 本文将瞬态动力学、模态分析方法相结合，为形貌优化选择了合适的目标模态，并对枪管结构进行了形貌优化。
(2) 采用优化后的枪管结构进行20连发射击时，枪口高低方向振动位移、速度、射角最大值分别减少了40%，52%，46%左右，效果良好。
(3) 外弹道计算表明，采用优化后的枪管结构后，机枪射击精度指标R50，R70分别由原先的7.7，11.6cm下降为2.6，6.4cm，射击精度指标分别提高了66%，44%左右，提升效果较为明显。
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Application of topography optimization in frequency design of machine gun barrel and its efficiency on firing accuracy improvement
HUAHong-liang,LIAOZhen-qiang,QIUMing,LIJia-sheng,SONGJie
(School of Mechanical Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094 ,China)
To improve the firing accuracy of a machine gun system, we optimized the barrel structure by using topography optimization, and the suitable target mode was confirmed with aids of transient dynamics analysis and modal analysis. Rigid-flexible coupled dynamic analysis and exterior ballistics calculations are carried to investigate the topography optimization efficiency on vibration reduction and finally the firing accuracy. The results show that the use of the new designed barrel structure results in a significant vibration reduction of muzzle, and the vibration in the y-direction that is displacement, velocity, firing angle are reduced by almost 54%, 41%, 38% respectively. In addition to this, the R50 and R70 is greatly reduced from 7.7 cm and 11.6 cm in the initial design to 2.6cm and 6.4cm in the optimal design, with an improvement ratio of about 66% and 44%, respectively. This paper can provide guide for similar weapon structure design.
barrel; topography optimization; firing accuracy; dynamics; finite element method
2014-04-18；
2015-03-02
国家自然科学基金资助项目(51375241，51376090)
TJ203
A
1004-4523(2015)06-0946-06
10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2015.06.012
探讨改进机械加工精度的措施 篇4
机械加工精度是指经过加工的产品, 它的性能、质量等实际参数与原设计的参数之间的差异在一个合理的范围之内, 对产品使用不会产生影响的指标值。随着社会的发展, 工业化是发展趋势, 在工业化过程中, 机械加工是最主要的生产模式, 而加工精度却是决定机械加工产品质量高低的重要指标。在人们对质量要求越来越高的社会, 如何提高机械加工的精度, 生产出高质量产品, 是我们需要研究和解决的一个问题。
1 改进机械加工精度的意义
产品质量的高低, 取决于机械加工的精度, 如果在生产的过程中, 降低误差, 千方百计控制精度, 提高精度, 对产品的质量提升是不言而喻的。小到一根绣花针, 大到飞机火车, 简单如玩具, 高精如卫星, 对机械加工的精度都有极高的要求。如果机械加工的精度能控制在一个合理的范围之内, 甚至更精益求精, 不仅产品质量过硬, 而且使用者也能高效使用。
2 导致机械加工精确度不高的原因
机械加工的精确度产生误差, 原因是多方面的, 既有来自操作方面的因素, 也有来自机械本身的缺陷造成, 针对多方面的原因我们来逐一进行分析:
2.1 操作不当影响加工精度
机械是人类发展过程中科学的结晶, 在操作时需要一定知识和技能, 能否按照机械的操作规则正确操作, 是影响机械加工精度的重要因素。第一、往往许多人在操作机械时, 缺乏专业的知识, 或者以一种自以为是的习惯性思维进行操作, 而不能严格按照操作手册进行, 往往导致机械加工时出现一些机械故障, 从而降低加工的精度。第二、在机械操作的过程中, 有些操作工态度不端正, 不认真负责, 思想麻痹大意, 在操作的过程中容易出现一些意外状况, 这也可以导致加工的精度产生误差。
2.2 加工原理的设计不合理或存在缺陷影响加工精度
在对加工原理设计时, 有可能出现理论和实际存在一定的差异, 这种差异超出了合理的范围, 同时, 也有可能是由于机械的零部件在运行的过程中, 不能形成准确的运动关系, 使之在加工时出现了误差, 效果不理想。设计原理的不合理或者缺陷的存在, 都有可能影响加工的精确度。
2.3 机械的运行和零部件的安装影响加工精度
机械的零部件安装合不合理, 位置正不正确, 零部件的外形、大小、长短等方面都对机械的运行有一定的影响。如传动链, 它的长短对加工精度的影响非常大, 传动链越长, 误差也越大。又如导轨和主轴, 导轨影响零部件的外形, 可能引起平度误差、水平面直线度误差和垂直平面内直线误差, 主轴可能引起摆动误差、跳动误差等, 这些因素都可能度加工的精确度造成影响。
2.4 机械零部件的受热和受力导致变形容易影响加工的精度
物理原理中有一规律, 物体在大多数情况下都会出现热胀冷缩的现象。机械在运行的过程中, 由于零部件之间的摩擦, 容易产生强烈的热量, 而这种热量作用于机械零部件之后, 可能导致这些零部件产生变形, 一旦变形, 便会产生误差, 影响加工精度。同时, 也由于机械在运行的过程中, 工具作用的部位不一样, 力度不一样, 使得零部件的受力不均匀, 可导致零部件变形或加工产品变形, 精度大打折扣。
2.5 机械的使用时间长短可影响加工精度
如果机械使用的时间较长, 零部件之间会产生磨损, 磨损后的零部件的相关系数可能与原始的系数有一定的误差, 从而在加工时, 可能导致产品不符合要求, 影响产品的质量。
3 改进机械加工精度的措施
在明白改进机械加工精度对我们的意义, 分析可能影响机械加工精度的因素后, 机械加工精度的提高有哪些措施和方法呢?
3.1 加强对操作工的培训
操作工是机械加工的作用者, 机械的运行还是要通过人来操控, 作为影响加工精度的主观因素, 我们可以加大对操作工的培训力度。首先是从安全上对其进行培训。通过培训, 要让操作者明白按手册操作的重要性及违规操作可能带来的危害性, 增加他们的责任心, 端正他们的态度;其次要对操作员进行专业培训, 让操作员掌握专业的知识, 才能更好的对机械进行操作。
3.2 设计的完善, 缺陷的改进
机械的设计一定要遵循加工产品的要求, 不能违背相关物理定律。, 这就需要对机械加工进行深入研究和探讨, 在设计原理上更实用。同时, 在发现机械的缺陷时, 要及时进行改进, 这样便有助于加工精度的提升。
3.3 机械零部件材质的高标准
机械在加工的过程中, 由于受热或受力, 容易造成零部件的变形, 影响了加工的精度, 但如果这些零部件使用更好的材质或者更高标准的材质, 那么即使在受热或力度分布不均匀的情况下, 对机械的零部件影响会大大减少, 从而对精度的影响也会相应减少甚至没有。
3.4 从操作原理上来改进, 通过平均、转移、减少原始误差来提高加工精度
(1) 对机械的工具表面进行检查找出差异, 然后在加工时对机械的零部件进行修正, 平均原始的误差, 提高加工精度。
(2) 在加工时, 对机械容易产生误差的方向转化到不容易产生误差的方向, 从而最大限度降低热能、受力不匀等因素对机械零部件的影响, 提高加工精确度。
(3) 机械尽量使用更精确的零部件, 从源头上就来控制误差, 减少误差, 可提高机械加工的精度。
3.5 加大对机械科研的投入
机械是科学技术发展的结晶, 通过加大对机械科研的投入, 能使机械更具科学含量, 机械各个零部件更精确, 运动关系更紧密, 从而能提高加工的精度。
4 结束语
机械加工的精度影响产品的质量, 影响生产的效率, 如何提高机械加工精度, 是工业化过程中需要重视的问题。通过以上所述, 我们只要在操作、设计、原理、材质等几方面着手, 必然能大大改善机械加工中对精度的影响, 提高机械生产效率, 加快我国的工业化进程。
参考文献
精度改进 篇5
1 最大程度地划线清楚且细长
划线是钻床钻孔作业的第一步, 也是最为关键的一步, 这关系着整个钻床钻孔作业的成败。在实施钻孔之前, 要先对各个工件的图纸设计进行研究, 准备稳妥每一个工件所需要的基准。无论是基准的平面度还是两个基准之间的垂直度都不得超过零点零四毫米。而且要注意在确定钻床钻孔所在的位置, 要在孔所在的位置划出十字形状的线, 使用高度尺作为划线的工具, 划出来的线条和钻床钻孔的精度成反比, 即线条如果越粗, 精度就越低, 因此, 不仅要求划出的线条要清楚, 还要求线条要细, 这样才能大幅度提高钻床钻孔的精度, 但是, 因为线条的精度一般可以在零点二三毫米到零点六毫米之间, 因此, 必须要对这个线条进行仔细的检测, 一般使用游标卡尺作为检测的工具, 这样才能防止因为线条的错划导致后期钻孔的形状、位置或者尺寸的错误, 影响钻孔作业的进程。在检测的过程中, 一般工作人员习惯用划同心圆的方式来检测十字形状的交叉线的偏离位置, 但实际上, 如果将圆改成方框, 则可以取得更好的检测效果, 更容易提高钻床钻孔的精度。
2 提高钻头性能, 确保钻头的优良
钻头对于保证钻床钻孔的精度起着举足轻重的作用, 在选择钻头时, 一定要保证钻头的尺寸是符合钻床钻孔作业的具体要求的, 同时, 因为如果钻头的切削刃的质量比较低, 就会导致因为切削刃的长度不一致或者角度的偏差引起的钻床钻孔的偏差, 为了提高钻头的使用性能, 工作人员要掌握怎样保证钻头的优良。
虽然在实际操作中, 使用角度样板可以测出左切削刃和右切削刃二者的长度是否一致, 或者角度是否存在偏差, 但是因为角度样板存在一个问题, 就是没有具体的刻度线和度数, 这种凭借视觉的感受来判断是否存在偏差的方法无法保证能够对偏差进行准确的判断, 因此, 应当对此加以解决, 具体的解决办法是可以在样板上划出刻度线, 工具可以使用高度的游标卡尺。这种方法在实践中已经取得了很好的效果。
当然, 对于怎样对钻头进行手工刃磨, 也是工作人员急需要熟练掌握的内容。钻头有很多类型, 比如标准的麻花钻、标准群钻以及其他群钻等等, 不同的钻头有着不同的手工刃磨方法, 需要根据不同的情况进行选择。
对标准的麻花钻进行手工刃磨需要考虑很多的参数, 例如前角、顶角、后角等, 这需要长时间的操作来获得对手工刃磨的经验和感觉, 要对一些特殊的角度, 例如五十度、六十度或者一百二十度, 进行反复的目测训练, 对于切削刃的长度和角度都有着特殊的规定范围, 这对于工作人员的专业素质要求很高。
刃磨标准群钻对提高钻床钻孔的精度有着非常显著的作用, 其特点是通过磨出圆弧槽使得新的横刃的产生, 并且达到了通过直刃和圆弧刃的相互作用实现将带状的切屑同卷曲的切屑分开的作用, 这就使得钻床钻头在更短的时间内完成更多的钻孔作业。
其他群钻就是将钻头根据不同的情况手工刃磨成不同的形状规格, 以期更好地提高钻床钻头钻孔的效率, 达到更好的钻孔效果。
在使用钻头的时候, 应当在不同的过程中使用不同的钻头, 一般先用三毫米的钻头钻出一个小孔, 这是非常必要的, 这时候不需要用夹子进行固定, 只需要将其置于工作台上, 然后完成钻小孔后, 将工件用夹子固定, 这时候就要注意钻床一定不能有太大幅度的晃动, 转速也要根据不同的情况来确定合适的速度。当然, 钻头装夹要尽量少露一些, 如果没有将孔钻在指定位置, 此时一定不能够慌张, 要及时的进行修整。
3 最大程度的降低冲眼的位置偏差
冲眼的位置是否正确关系着钻心的位置, 因此, 要选择正确的位置进行打眼, 一般工作人员都会在划的两条互相垂直的线的交叉处的中心进行打样冲眼, 但其实, 这种做法考虑的还不够全面, 因为这种做法没有考虑划线的宽度, 正确的做法是选择这两条互相垂直的线的下面边缘相交的地方, 这才能最大程度的降低冲眼的位置偏差。
同时, 样冲的选择也是非常的重要, 要根据不同的情况选择不同的锥度, 同时, 初钻时, 对钻头的选择不可以掉以轻心, 这对于后续的位置的确定非常必要, 冲头需要一定的硬度, 可以使用热处理的办法来提高, 一切准备就绪后, 才可进行冲眼。
冲眼的位置的确定还可以使用一些辅助的工具, 例如定位锥这种小的打孔钻头, 这种钻头可以更准地找到中心位置, 而且一旦找到的中心位置不够正, 还可以及时的进行调整, 修复恢复的余地还是比较大的。
4 减轻工件表面的粗糙程度
工件表面过于粗糙不利于钻床进行钻孔位置、尺寸和形状的准确, 因此要使用一些切削油来降低工件表面的粗糙程度。但是因为一些切削油对钻头有损伤, 因而要根据钻头的具体情况选择合适的切削油进行切削加工。
5 结语
钻床钻孔技术对于工业生产的效率有着必不可少的作用, 改进钻床钻孔的精度成为工业生产中亟待解决的一个问题, 通过上述的方法, 减少钻床钻孔的偏差, 可以使钻床迈入一个新的阶段, 具有广阔的应用前景。
摘要：随着我国经济的发展和工业技术的提高, 技术工具的应用在我国工业发展中的地位显得尤为重要。钻床是具有广泛用途的通用性机床, 可对零件进行钻孔、扩孔、铰孔、锪平面和攻螺纹等加工。但是, 先进的钻床在钻孔精度方面仍然有不足之处需要改进, 本文通过介绍提高钻床钻孔精度的改进方法, 从而减少钻孔的偏差, 为钻床加工技术的发展尽一份绵薄之力, 从而对工业技术的提高起着一定的作用。
关键词：钻床,钻孔精度,改进方法
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精度改进 篇6
变速器上盖、拨叉形状复杂、精度要求高、且重要尺寸多,生产加工完成后需要检测的尺寸公差及形位公差也较多。如果采用依次检验[1]的方式对尺寸公差及形位公差进行检测,辅助时间长,检验效率低,且需多次重复定位,定位误差大,测量精度低。因此在生产现场多采用共同检验[1]的方式对尺寸公差及形位公差进行检测,这种检验方式对检具设计要求较高,检具结构复杂且精度要求非常高,称这种检具为综合检具。这种高精度综合检具的生产制造面临很大的挑战。
2 综合检具结构设计、技术要求及加工工艺分析
2.1 变速器上盖综合检具结构设计、技术要求及加工工艺分析。
变速器上盖综合检具结构见图1。
2.1.1 变速器上盖综合检具结构设计
综合检具的结构设计一般根据被测要素,零件形状及形位公差等项目来确定,并且使之能准确,便捷地检验被测要素的定向误差、定位误差及其基准要素本身的形位误差。
如图1所示,该上盖综合检具由以下四部分组成。
a.主体部位[1]即检具体,它是该综合检具承载各部位的基体。
b.定位部位[1]即主要包括定位套、圆柱销及菱形销,定位部位可模拟变速器上盖零件所遵守的边界,是检验位置公差的综合检具不可缺少的重要部分。
c.检验部位[1]即测量销,直接模拟变速器上盖零件被测要素所遵守的边界,并且判定该被测要素是否合格。
d.导向部位[1],包括导向块及定位套,综合检具利用导向部位确定检验部位及定位部位的位置,引导插入件(测量销)顺利进入被测量零件(变速器上盖)的部位,是该综合检具的关键部分。
将变速器上盖按照设计原理装夹到综合检具上,所有测量销能同时通过变速器上盖零件被测要素,则该零件合格。
2.1.2 变速器上盖综合检具技术要求
根据图纸设计的技术要求,对变速器上盖综合检具技术要求进行分析。
如图1所示,该综合检具的定位基准共有3处。分别为平面基准A,圆柱销中心要素B,菱形销中心要素C,技术要求分析如下。
a.圆柱销中 心要素相 对于基准A位置度为Φ0.015 mm;
b.菱形销中心要素相对于基准A、B位置度为Φ0.015 mm;
c.定位套中心要素相对于基准A、B、C位置度为Φ0.02 mm;
为满足以上技术要求,根据多年的工作经验,在安排精加工工序时,首先选用高精度平面磨床磨削检具体的上下平面,保证其平面度及相互的平行度不大于0.01 mm;然后选择用坐标磨床将检具体上孔系一次加工完成,用三坐标检测仪检测其位置度不大于Φ0.01 mm。最后用高精度外圆磨床磨削定位套,定位销外圆,使其与检具体上孔的配合性质为过渡配合。实践证明这种工艺路线完全满足以上技术要求。
2.1.3 变速器上盖综合检具加工工艺分析
如图1所示,该综合检具导向部位3个导向块定位孔中心要素相对于基准要素A、B、C的位置度为Φ0.02 mm。可用以下两种方法加工该孔系。
a.按2.1.2所述工艺路线加工检具体,将3个导向块装配于检具体上,然后通过翻转机床工作台依次加工导向块上孔系来保证总装技术要求。这种加工方法对机床及翻转台的精度要求非常高,目前,选用从德国进口的先进设备加工也不能全部保证各孔的位置度要求。在终检时需要设计者作出技术协议的让步接收。
b.在按照2.1.2所述工艺路线加工检具体的同时,加工一个侧基准作为该检具的装配工艺基准,各导向块按单件加工成型,导向块上的定位孔配磨一个检测量棒,配合要求为用手拔出测量棒时有吸附感,通过测量检测量棒的中心高度,并修磨导向块底面来保证H值。再将导向块装配于检具体上,以侧基准作为装配工艺基准,通过钳工用量块与百分表,千分表组合,在平板上间接测量检测量棒中心距定位销的位置尺寸L4、L5、L8、L9,来调整导向块上定位孔的位置。实践证明,采用这种钳工测量、调整、装配的工艺方法加工出的综合检具完全满足图纸的设计要求。
2.2 变速器拨叉综合检具结构设计、技术要求及加工工艺分析
变速器拨叉综合检具结构见图2。
2.2.1 变速器拨叉综合检具的设计结构分析
如图2所示,该拨叉综合检具由以下四部分组成。
a.主体部位即检具体,它是该综合检具承载各部位的基体。
b.定位部位,主要包括心轴及转轴,定位部位可模拟变速器拨叉零件所遵守的边界,是检验位置公差的综合检具不能缺少的重要部分。
c.检验部位,主要包括测量销及转盘,检验部位直接模拟变速器拨叉零件被测要素所遵守的边界,并且判定该被测要素是否合格。
d.导向部位即导向块,它是该综合检具用于确定检验部位及定位部位的位置,引导插入件(测量销)顺利进入被测量零件(变速器拨叉)的部位,是该综合检具的关键部分。
将变速器拨叉按照设计原理装夹到综合检具上,螺纹测量销能轻松拧进螺纹孔,转盘能轻松转动,说明该零件合格。
2.2.2 变速器拨叉综合检具技术要求
根据图纸设计的技术要求,对变速器拨叉综合检具进行技术要求分析。
如图2所示,该检具的设计基准有2处,分别为平面基准B,心轴的中心要素A,技术要求分析如下。
a.心轴的中心要素相对于基准B的平行度为Φ0.008 mm。
b.转轴的中心要素相对于基准A、B的位置度为Φ0.02 mm。
借鉴2.1.2的工艺思路,在安排精加工工序时,首先选择用高精度平面磨床磨削检具体的底面及T1、T2、T3面,保证其平面度和相互的平行度,垂直度不大于0.008 mm。然后选择用坐标磨床将检具体上孔系一次加工完成,用三坐标检测仪检测其位置度不大于Φ0.01 mm。最后用高精度外圆磨床磨削心轴和转轴外圆,使其与检具体上孔的配合性质为过渡配合。实践证明,这种工艺路线完全满足以上技术要求。
2.2.3 变速器拨叉综合检具加工工艺难点分析
如图2所示,综合检具导向部位导向块定位孔中心要素相对于基准A、B位置度为Φ0.02。借鉴2.1.3所述第二种加工工艺方法,在加工检具体同时,加工出一个侧基准作为该检具的装配工艺基准,导向块按单件加工成型,导向块上的定位孔配磨一个检测量棒,配合要求为用手拔出测量棒时有吸附感,通过测量检测量棒的中心与转盘端面的距离L1,并修磨衬套端面T4面(端面小容易修磨)来保证L1值。再以底面为装配基准,通过钳工用千分表在平板上间接测量检测量棒中心与心轴中心重合并与基准完全平行,来调整导向块上定位孔的位置。实践证明,采用这种钳工测量、调整、装配的工艺方法加工的综合检具完全满足图纸的设计要求。
3 结束语
以上两种综合检具的结构设计,是我公司检测变速器壳体,杂件类零件用综合检具中的典型结构,其结构复杂、精度要求高,使用常规的制造工艺方法,无法保证其装配技术要求。通过技术攻关 ,总结出一 套低成本 ,高效率的 工艺方法,经近几年生产实践证明,采用这种工艺方法制造出的综合检具,质量可靠,效果良好。为我公司生产加工变速器壳体,杂件类产品提供了重要的保障。
参考文献
[1]国家标准GB8069-87《位置量规》[S].北京:中国标准出版社,2008.
精度改进 篇7
关键词：人脸检测,SVM算法,Adaboost算法
0 引 言
人脸检测是指对任何给定的一幅图像,可以是数字化的视频信号或者扫描进来的图片,通过某种搜索算法,判断其中是否包含人脸,如果有就标出人脸的位置和大小[1]。近年来,人脸检测在视频监控、人脸识别、人机交互等领域中扮演着越来越重要的角色[2],它已经成为模式识别、计算机视觉与人机交互等研究领域的热点之一。
人脸检测有很多方法,每种方法都有各自的优缺点。文献[3]中提出了一个基于haar-like特征的Adaboost分类的人脸检测算法。该算法与其他检测算法相比,在解决实际问题中具有实时性好、检测速度快的优点。但是该方法也存在着比较大的识别误差,在进行人脸候选区域选择时会把很多明显的非人脸区域标出。
而SVM算法[4]对于人脸和非人脸的两类分类问题具有较好的鲁棒性,本文提出了一种把SVM和Adaboost算法相结合的人脸检测方法,该方法先通过Adaboost算法从待检测图像中找出可能的人脸区域,然后用训练好的SVM分类器去除非人脸区域,最终确定人脸位置并标出。
1 人脸检测的相关方法和技术
1.1 Adaboost人脸检测原理
在人脸检测过程中,需要对候选图像进行分析,判断是否为人脸,大多数人脸检测系统都是使用特征对人脸进行建模,这些特征都应该有一定的人脸和非人脸区别。Adaboost算法进行人脸检测时,需要从人脸中抽取大量的简单特征,该检测器选择由Rainer Lienhart等人提出的扩展的haar-like特征,如图1～图3所示[3]。
每个特征由2～3个矩形特征组成,分别检测边界、细线、中心特征,这些特征可表示为[3]:
式中ωi为矩形特征的权,RectSum(ri)为矩形ri所围图像的灰度积分,N是组成featurej的矩形个数。
为了快速计算矩形特征值,Lienhart引入了积分图的概念。对一个输入图像,像素(x,y)处的像素值定义为I(x,y),积分图iI(x,y)定义为该点上方和左侧的像素和。若令s(x,y)表示(x,y)所在列的所有纵坐标不超过y的点的像素值的总和[3],则有:
一个输入图像的积分图可以通过递推公式逐点扫描原图像一次计算出来。有了积分图可以很容易地计算出任何矩形区域的像素总和。在多尺度检测时,采取缩放特征模板的方法,在任意尺度搜索,都可以使用这一积分图。
Adaboost算法是一种分类器算法[3],其基本思想是大量的分类能力一般的弱分类器通过一定的方法叠加(boost)起来,构成一个分类能力很强的强分类器,再将若干个强分类器串联起来成为分级分类器来完成图像的搜索检测功能。串联的级数取决于对错误率和检测速度两个指标的要求。用这种不断叠加组合生成的强分类器能很快排除掉部分背景区域而把更多的时间放在目标区域的计算上面。这种方法虽然能较快排除掉一些背景区域,但是也增大了检测的错误率。
设输入为N个训练样本:{xi,yi} ,…,{xn,yn},其中yi={0,1}对应负样本和正样本;
第j个特征生成的简单分类器形式为:
其中:hj代表简单分类器的值;θj为阈值pj用来表示不等号的方向只能取±1;fj(x)表示特征值。
利用Adaboost算法学习的大致流程如下:
(1) 给定例子集合以及它们的初始权重ω1。
(2) 对于每个t=1,2,…,T(其中T为训练次数):
① 归一化权重ωt;
② 对于每个特征j,按照上面的方法生成与权重样本相应的单分类器hj;
③ 计算相对于当前权重的误差,选择具有最小误差的简单分类器hj加入到强分类器中去;
④ 更新每个样本对应的权重ωt+1。
(3) 得到最终的强分类器h(x)。
将强分类器串联起来形成级联分类器,串联式应把由更重要特征构成的强分类器放前面,这样可以排除大量负样本,提高检测速度。
1.2 支持向量机分类检测
1.2.1 肤色模型
人脸检测常用的色彩空间有RGB、HSV、YIQ、YCbCr等空间[5,6]。尽管人的肤色各异,但是在色彩空间范围内呈一定的聚类特性,而且肤色差异主要体现在亮度上而不是色彩信息上,所以本文采用YCbCr色彩空间。YCbCr空间中的Y代表颜色的亮度信息,Cr和Cb分别代表红色和蓝色的色度。但是,单纯的色彩空间转换还不够,必须对YCbCr色彩空间进行非线性转换,经过转换后的肤色分布区域可以用一个椭圆来近似表示,其表达式为:
其中,
式中的常量[7]为:
ex=1.60 ey=2.41 a=25.39 b=14.03
cx=109.38 cy=152.02 θ=2.53
1.2.2 特征提取
由于人脸具有明显的形状特征,而且具有平移、旋转不变性,所以本文根据文献[8]提出的七阶不变距理论来提取图像的形状特征组成七个特征向量,再加一个区域面积像素比s1作为第八个特征向量,总共八个特征向量来训练SVM。其中,七阶不变矩的公式[8]如下:
其中,
根据上文中描述的特征提取方法对所有人脸和非人脸提取特征作为下文SVM的训练特征库进行训练。
1.2.3 SVM分类器训练
支持向量机SVM[9]是在统计学习理论基础上发展起来的。它是基于结构风险最小化原理的统计学习方法,有着较强的分类能力,能有效地克服神经网络中可能遇到的局部极小值和过学习问题。它的基本思想是寻找一个最优超平面使分类间隙最大。对于二维的情况来说,就是寻找最优分类线把两类准确地分开,并且使分类间隙最大。对于高维空间来说就是找最优分类面的问题了。对于高维空间的线性函数,其计算的时间复杂度取决于样本的数量,支持向量机避开了高维空间计算,利用事先定义好的核函数来实现样本间的内积运算,从而实现了非线性空间到线性空间的转换。
目前研究和应用的最多的核函数有三种:
① 多项式核函数KFpoly(xi,x)=[<xi,x>+1]q,它构成了q阶多项式分类;
② S形核函数:采用Sigmoid作为内积,即KFsigmoid(xi,x)=tanh(v<xi·x>+c);
③ 径向基形式核函数:
其中,‖x-xi‖表示两个向量x,xi取差后求模,pi为常数,调整pi的值可以改变支持向量机的检测精度。
2 SVM和Adaboost相结合的人脸检测方法
本文的人脸检测算法的处理过程如图4所示。
虽然传统的基于Adaboost算法的人脸检测方法极大地提高了人脸检测速度和精度,但是由于Adaboost算法只是利用了人脸的灰度特征,所以具有一定的局限性。当待检测图像的背景比较复杂、类haar-like特征比较多时容易出现误检测的情况。如何过滤这些被误检的非人脸区域成为了本文工作的重点。而SVM算法对于两类分类问题表现出了良好的鲁棒性,比较适合区分人脸和非人脸这种两类分类预测问题。
本文提出了结合Adaboost和SVM的人脸检测算法来降低传统Adaboost算法的误检率。其工作重点是如何训练生成分类准确率较高的SVM分类器(得到XML格式的分类特征库文件)。本文算法主要分为两个阶段:第一阶段是前面所述的生成SVM分类器,第二阶段是利用得到的SVM分类器来进行候选区域筛选,其具体过程描述如下:
第一阶段 SVM分类器生成
(1) 用Adaboost算法来搜索图片,把检测出的人脸图片作为SVM分类器的训练正样本,把非人脸图片作为训练负样本。采用这种方法可以取得SVM的训练样本(本文已取得500个人脸正样本和800个非人脸负样本)。
(2) 考虑到手臂、脖子等肤色区域对检测结果的影响,本文在特征提取之前首先进行了色彩空间转换。把图像从RGB空间转换到具有聚类特性的YCbCr空间。通过大量分析人体肤色的颜色直方图可以发现当像素满足Cb∈[80,128]并且Cr∈[134,165]时,该像素点为肤色像素点,否则为非肤色像素。
(3) 根据上文中描述的特征提取方法,提取图像的七阶不变矩加区域肤色像素面积比s1,总共八个特征组成SVM训练特征库,这些特征被保存在一个文本文件中作为LIBSVM[10]的输入进行参数搜索,得到的参数作为SVM训练参数,训练完成后得到face_SVM_model.xml文件,该XML文件就是用来进行分类预测的分类特征库文件。
第二阶段 利用本文算法进行人脸检测
(4) 利用传统的Adaboost算法进行目标检测,产生若干个可能的候选人脸区域。加载训练好的face_SVM_model.xml分类特征库文件。对已生成的候选人脸区域逐个进行SVM分类预测,并根据区域肤色像素面积比s1和SVM的预测结果来过滤被误检的非人脸区域。
(5) 经过大量实验验证,当区域肤色像素面积比s1大于0.6,并且SVM预测结果为1的时候认为该候选区域为最终的人脸区域。
(6) 通过Adaboost算法进行目标检测和SVM分类预测后得到最终的人脸检测结果。
3 实验结果及分析
本文实际上设计了两级分类器(Adaboost和SVM)进行人脸检测,如何训练生成分类精确率较高的SVM分类器是本文主要工作,也是进行后续候选区域过滤的关键。支持向量机的训练集由因特网上下载1500幅彩色图像生成,通过上文的Adaboost算法随机生成人脸和非人脸图片并从中挑选出1300个作为训练样本,其中包括500个人脸正样本和800个非人脸负样本。因为RBF核具有良好的性态,RBF核SVM(简称为RBF-SVM)在实际应用中表现出了良好的学习性能,所以本文采用RBF-SVM。但是,RBF-SVM的性能受惩罚因子C和核参数γ的影响,C和γ的值影响SVM的分类精确率,我们采用LIBSVM[10]支持向量机算法库进行训练,然后采用参数搜索网格的方法来确定分类精确率最高的C和γ的值。经过参数网格搜索确定了最佳的C和γ,分类精确率等值,如图5所示。
图5是在LIBSVM下通过样本训练生成的参数网格搜索结果,其代表的含义是当C=8192,γ=2.0的时候,RBF-SVM具有最好的分类精确度accuracy=83.0899%。
训练生成SVM分类器后即可进行人脸检测。在对人脸候选区域进行过滤时除了用到SVM分类外,还用到了上文特征提取的第八个特征(区域面积像素比s1),通过大量的实验,本文把该阈值设定为0.6。为了验证本文提出的方法,实验所用的测试集是从因特网和自拍生成,包括单人和多人图像。本文采用VC++ 6.0和OpenCV 1.1作为开发工具,硬件平台为:Pentium(R) 4 3.0GHz,1GB内存;软件平台为:Windows XP Professional。
图6～图8为经典的Adaboost算法和本文算法在静态图像上的检测结果。
为了比较不同的人脸检测算法的检测性能,我们采用了正检人脸数、漏检数和误检数三个评价指标,这三个评价指标的具体定义如下:
正检人脸数是指图像中被正确检测出的人脸数。
漏检数是指图像中未被检测出的人脸数叫作漏检数。
误检数是指图像中被误检为人脸的非人脸窗口数。
如图6所示,(a)为未经过改进的Adaboost算法的人脸检测结果,正检人脸数1个,漏检数0个,误检数2个。(b)为本文算法的检测结果,正检测数1个,漏检数0个,误检数0个。
如图7为多人情况下的人脸检测结果,其中,(a)为Adaboost算法的检测结果,图中有53个人脸,其中,正检人脸数52个,漏检数1个,误检数14个;(b)为本文算法的检测结果,正检人脸数52个,漏检数1个,误检数0个。
如图8为图像背景类肤色区域比较多的情况下的检测结果,(a)为Adaboost算法检测结果,图中有19个正面人脸和2个侧面人脸,其中,正检人脸数20个,漏检数1个,误检数17个;(b)为本文算法检测结果,其中,正检人脸数20个,漏检数1个,误检数5个。
另外,我们对收集的200幅人脸图片进行了检测,200幅图像中包括总人脸数317个。实验得到结果是,Adaboost算法的检测结果为:正检人脸数289个,漏检数29个,误检数143个;本文算法的检测结果为:正检人脸数289个,漏检数29个,误检数13个。
从实验结果可以看出,当图像背景与肤色相差比较大时本文算法能有效地解决误检情况、与Adaboost算法相比能大大减少误检数,说明检测算法具有可行性。同时,本文算法也存在不足之处,在图像背景区域中存在着较多类肤色区域的情况下,未能有效地去除那些类肤色的非人脸区域。实验结果表明,本文算法具有改进Adaboost算法对于复杂环境下的误检率,提高人脸检测精度。此外,本文算法还可通过积累更多的人脸样本,训练取得更高精度的SVM模型,从而将SVM模型应用到人脸检测过程。
4 结 语
本文提出了一种基于利用SVM改进Adaboost算法的人脸检测精度方法。它充分结合了Adaboost算法和SVM对于两类分类问题的优点,先通过高检测率的Adaboost算法从图像中筛选出人脸候选区域,然后通过SVM分类器的过滤,去除一些被误检为人脸的非人脸区域,最后完成人脸检测。实验证明了该方法具有较好的检测效果,提高了检测精度,减低了误检数。同时,实验中也发现当背景区域和肤色相近的时候容易造成误检。我们下一步的工作是扩充训练样本集、改进核函数等方法来进一步提高算法的检测效率。
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精度改进 篇8
关键词：延期药,精度,影响因素,改进方案
作为小型化的敏感爆炸能源, 延期药既是武器和爆炸系统完成预定功能的“源”, 同时又是这些系统可能发生意外爆炸、造成人身伤亡的“根”。其质量的好坏决定着整个系统的安全运行与否。事实上在这种精密危险性部件里, 任何一个小细节都不容被忽视, 否则都有可能产生意想不到的后果, 甚至造成灾难, 本文对存在可能导致延期药精度不高或失效的问题进行分析, 并提出具体可行的解决方案。
我们已知的影响延期药燃烧性能的主要因素有以下几点。
(1) 原料纯度影响。纯度高, 燃速快, 精度好。
(2) 原料细度影响。细度高, 燃速快, 精度好。
(3) 混合均匀度影响。混合时间长, 均匀度增加, 燃速增加, 精度提高。
(4) 延期药密度影响。密度大, 燃速慢, 精度高。
(5) 延期药药量及装药长度影响。药量增加, 药高增加, 药柱长度增加。燃烧时间变长, 精度相对提高。
(6) 延期药湿度影响。含水量增加, 燃速变慢。
(7) 引火药头药量影响。药头大, 点火力强, 着火延滞期短, 气室压力大, 燃速快。
(8) 装药直径影响。直径小, 燃速慢。
接下来我将就其中的几个方面进行分析。
1 粒子尺寸影响精度
为适应民用工程爆破技术的需要, 毫秒延期药控制点火和起爆技术, 近年来在民爆领域中的应用获得了迅速发展。然而在保存良好的环境中, 其主要缺点是:硅铁粉碎较难, 达到数微米的粒度, 耗能较大;而延期药各成分的粒度对秒量精度的影响很大。粒度主要影响比表面积, 因反应先发生在粒子表面, 故反应速度随粒子尺寸的减小而增加。一般说来, 振动燃烧时龟裂的节距越小, 燃烧就越快, 延期药的延期精度也相应提高。而当粒度增大时, 燃速会降低, 粒度超过一定的尺度, 燃烧不能继续下去, 甚至产生瞎火现象。原材料的不同来源也会导致延期药精度的差别。并且硅铁中硅和铁的含量不易控制。经水选后, 含铁量易超限。适当的添加时间调整剂并合理掌握粒度大小可以提高延期药的精度 (1) 。减少浪费现象。
2 延期药中杂质及水分对延期药精度的影响
目前, 我国大多数毫秒延期药为硅、铅丹、和硫化锑组成。长贮后, 秒量增加, 甚至瞎火, 这一缺点难以克服。其主要原因是:延期药中水分超限;延期药或延期体贮存中受潮等。根本原因是延期药杂质和水分的存在, 诱发了不利反应, 表现为。
氧化剂 (pb3O4) 吸潮、受热分解, 使pb3O4含量下降;还原剂被氧化, 使延期药反应热下降, 破坏了体系热平衡, 导致延时增加, 以致瞎火。
这种延期药中, pb3O4含量是决定秒量和能否进行反应的关键因素。配方中Sb2S3的含量必须适当。发生Sb2S3→Sb2S3+SO2低温反应时, 消耗并控制氧的浓度, 必须抑制Si的氧化反应。如果Sb2S3过量, 其剩余部分熔化吸热, 熔化物渗透覆盖延期药的表面和间隙之中, 既降温又阻碍Si的反应, 使延时增加, 甚至瞎火。
3 温度调整剂对延期药精度的影响
对长秒量延期药因高低温环境不同, 延期差别较大。如何克服这种因环境温度高低而产生的延期差别有两种办法:其一在延期药中加入少量特定物质, 使其在高低温环境下延期差值减小。为了改善断火加入一些高热值的物质, 这并非好的办法, 因为高热值物质的加入, 往往会使延期药的燃速和感度增加。其二是在延期体结构上增加温度补偿装置, 使得延期体的低温燃烧环境温度升高。此种方式会使延期体结构复杂, 使用者较少。
4 组成组分对延期药的影响
选择不同的氧化剂、可燃剂, 会有不同性能的延期药, 其延期精度也有很大的差异。在实际应用中要综合考虑各方面的因素, 以利延期药精度的提高。另外, 延期药放置一段时间会产生秒量漂移现象, 这种现象是由氧化剂与还原剂固有的特性决定的, 很难有彻底解决的方案。
相同配方不同批次的延期药也存在很大差异, 这与生产延期药的庞大的工艺控制有很大关系, 也不太容易解决。
5 其他组成部件对延期药精度的影响
点火药对延期药的燃烧影响很大, 其种类﹑装药方式以及压药压力等都会对延期药的秒量精度有所影响。实验证明, 硼系点火药比钨系点火药的点火精度明显要高, 在一定范围内加大点火药药量, 有利于提高秒量精度;但超过一定量后精度反而下降, 范围越窄越有利于延期秒量的控制 (2) 。另外, 电点火元件对秒量的影响也不容忽视。点火药头不仅影响延期药的燃烧, 而且其本身的激发时间和传导时间也是延期秒量的组成部分。较大的点火药头有较强的火焰, 因而延期药的着火延滞期较短, 同时也会造成秒量的降低。电流强度对点火药头秒量的影响由电热转换公式W=I2RT得知, 在电阻一定时, 只有电流达到一定值, 通电时间才能缩短到对延期秒量的足够小。所以, 药头小, 秒量高;药头大, 秒量低, 且药头过大或过小都会引起串段。
6 添加剂对延期精度的影响
添加剂包括造粒剂, 时间调整剂等。用于造粒的粘合剂通常有:煤焦油、硝化棉、紫胶、聚乙烯醇等物质。在延期药造粒过程中加入适量粘合剂, 可使组成延期药的各成分微粒粘合成大小均一的颗粒, 并且在药剂表面形成一层薄膜, 它可以起钝化作用。切忌加入量不宜太多, 一般不超过延期药量的5%。另外, 粘合剂可使金属可燃剂粒子表面包覆一层惰性保护层, 可降低吸湿性。
7 环境因素
另外, 延期药的储存环境及其使用环境对延期药的秒量也有很大影响。在储存过程中, 一定要注意保证储存环境的水分, 二氧化碳等成分的含量。更不能出现大幅度撞击, 以避免出现意外事故。
综上所述, 当研制延期药时必须综合考虑以上因素, 才能生产出符合精度要求, 更对人民生命负责的高质量延期药。
参考文献
[1]李慧琴, 吴寒杰.湿法压药对B-BaCrO_4延期药延期精度的影响[J].含能材料, 2006 (2) .
精度改进 篇9
1 进给间隙对数控机床加工精度造成的影响及改进措施
机床主要靠五个部分组成的传动设备来进行运转,传动设备分别由连轴节、减速齿轮、滚珠丝杠副及支承轴承组成。在这些传动设备的五个组成部分的运转过程中往往容易会出现进给间隙,数控机床加工精度最终收到严重影响。特别是在运动换向时会造成更大的影响,与此同时丝杠螺母副的间隙还会影响到丝杠螺母的刚度,最后对工作台进给精度造成影响。因此,我们可以将等于最大轴向力的1/3预紧力施加在双螺母预紧的滚珠丝杠副内.这样进给间隙基本可以得到消除,而且对滚珠丝杠副的使用寿命没有任何的影响。在机床运转过程中还有齿轮相互之间容易出现的空隙,对于齿轮相互之间容易出现的空隙,我们可以通过齿轮的制造精度来进行改进,改进方法主要是对轴承进行定压预紧,这样不但能提高轴承的刚度还可以有效地消除齿轮之间的相互间隙。同时我们在轴承通过对其进行定压预紧时,还必须要考虑丝杠热变形对间隙造成的影响。
对于齿轮传动空隙对机床加工精度造成影响,可以改善齿轮综合误差进行消除空隙。当然上述措施不是唯一能消除齿轮相互见空隙的方法,除此之外之外,我们还可以通过软件补偿实现。
2 步进电机与数控机床共振对加工精度造成的影响及改进措施
在工作中机床是电机最重要的构件,当机床收到电机产生的转子转动的衰减振荡和脉冲当量误差之后,电机振荡和对机床都是相互牵连的,从而导致机床的加工精度就会受到影响。其原因主要是因为电机通常情况下的阻力会很小,所以出现脉冲当量误差和产生转子转动的衰减振荡后,产生的振荡频率和电机的自身的固有频率接近相似,最终使电机和机床的共振,共振发生后,振动幅值与原来的相比会成倍增大。虽然转子衰减振动能够将置处回到平衡位,但是平衡位置处的能量却不能为零,当下个脉冲过来的时候,只会在原来基础上进行叠加,造成的动态误差也随之增大,甚至造成失步的可能。所以在对进步电机进行工作的时候,我们应该尽量避免机床的共振频率或者在必要的时候加大电机的阻尼,一提高电机的固有频率,可以防止共振能够很容易出现,这样可以有效的避免进步电机对数控机床加工精度影响。
3 编程的漏洞对数控机床加工精度的影响及改进措施
编程的过程中,由于使用的外部形状是通过近似算法来模仿的零件,所以在编程过程中经常出现逼近的误差。虽然不会影响到直线的加工,但是在加工非圆曲线的时候,程序就会近似地将这些非圆的曲线,以直线廓形代替曲线廓形,这时就会导致误差。最终加工零件的尺寸精度和数控机床加工精度因此受到受到影响。编程过程中,虽然数控机床上能实现对几何误差的软件补偿,但还是不能解决根本问题,还是容易出现插补误差。因为倾斜直线主要是沿平面上两个坐标轴方向刀具走折线而形成,而插补误差主要是由脉冲均匀程度、机床分辨率、控制系统的动态特性四个方面构成,然后会造成工件表面呈锯齿状,最终形成插补误差。与此同时,在插补运算的时候,整个加工过程都以某一固定点为基准,每执行一个过程都以前一个点作为基础,这样连续执行多段程序必然导致方式编程增量,最后产生累积误差,对加工精度造成影响。编程的过程中机床产生移动和定位误差都是因为误差累积到一定程度的时候造成的,因此我们要想让机床回到插入参考点的时侯把各坐标清零就应该采取一定减小累积误差和预防堆积的措施。然而要想消除对数控系统运算的累积误差,就必须在操作过程中多植入回参考点指令,这样加工精度才能得到保证。编程误差对机床加工精度的影响,一般可以通过减小插补间隙或增加机床分辨率的方法。不需要进行专门软件的补偿,但是在必要的时候,还是可以进行软件补偿的。
4 气温及工艺系统热变形对加工精度的影响及改进措施
4.1 气温对加工精度的影响
在机械化试用过程中,金属材料也具备热胀冷缩性质,因此零件尺寸也会受到温度的变化的影响。面临这个问题,为保证零件在其他温度条件下也能合格,我们可以在夏季加工尺寸应加工至靠近上偏差;在冬季尺寸应加工至靠近下偏差,这样就可以解决金属材料收到气温影响造成的零件尺寸偏差问题。
4.2 工艺系统热变形对加工精度的影响
在机械加工过程中,由于切削热、摩擦热对数控机床工艺系统的每个位置产生的温度均不同,所以对工件、刀具、机床之间的相互位置及刀具之间相对运动的影响也不同,最终影响机床加工精度的准确性。针对工艺系统热变形影响数控机床加工精度的问题,我们可以通过增加数控机床的传动系统和机床结构的刚度和热稳定性,并通过计算机软件对反向间隙与丝杠螺距误差进行自动补偿。最后要提高加工精度必须在加工过程中要经常测量调整刀具补偿或尺寸,这样才能克服工件及刀具的热变形,确保数控机床的的稳定性和加工精度。
5 结语
综合上述数控机床进给空隙、进步电机和软件编程及温差等方面对数控机床加工精度的影响分析及改善措施,总结出,我们可以把这些规律和经验在普通型数控机床上试用的话,会使其精度提高到精确的精密级,最终达到更完美的效果。所以有效的控制对数控机床加工精度造成影响的因素对机械化发展起着重要作用。
摘要：本文主要对数控机床加工精度误差原因分析和控制措施进行论述,并从进给间隙、步进电机、编程的漏洞等方面进行分析,且根据笔者多年来的工作经验和相关知识提出相关控制措施,希望能给予相关专业读者借鉴。
关键词：数控机床加工精度原因分析改进措施
参考文献
[1]王侃夫.数控机床故障诊断及维护[M].北京:机械工业出版社,2002.
[2]吴祖育等编.数控机床.上海科学技术出版社,1989.
[3]毕毓杰编.机床数控技术.机械工业出版社,1996.10.