基于UG的牙轮钻头参数化设计与仿真钻进系统的研究
这是一篇关于三牙轮钻头,UG/NX,运动仿真,二次开发的论文, 主要内容为牙轮钻头在石油钻井中的作用举足轻重,其破碎效率决定了钻井成本的高低。随着我国油气田勘探开发的不断深入,钻井效率成为用户最关心的问题。为了满足不同复杂地质条件下钻井需求,钻头生产厂商必须不断优化钻头结构,使用更新的技术手段和更优质的材料设计和制造牙轮钻头,从而提高钻头性能、缩短设计生产所需时间,尽快投入市场以提高竞争力。传统的设计手段已不能满足快速变化的市场需求,而CAD技术经过长足的发展已经被广泛地应用于钻头设计、分析、制造的各个阶段。本文以UG/NX为二次开发平台,采用可视化界面思想和知识融合语言,使用UG/NX自带开发语言KF、NX Open C调用API函数进行编程,设计了一套基于UG/NX的三牙轮钻头计算机辅助设计与分析系统。本论文主要开展了以下几方面工作:1.使用KF语言编写程序,建立牙轮初始截面、三维参数化模型和六种牙齿模型,包括平头齿、锥形齿、球形齿、楔形齿、边楔齿和勺形齿还有几种常用的齿槽模型,可输入参数实时展示模型,并建立相应数据库。2.输入牙轮轮廓数据,实现牙轮齿面结构造型,包括齿孔、齿槽。3.建立基准坐标系,实现程序自动装配牙轮与牙齿,实现三个牙轮在空间装配。4.在UG/NX运动仿真环境中设定钻头转速和牙轮转速以及进尺量,研究钻头如何在井下运动,包括各种运动参数分析和标记点运动轨迹绘制。5.研究三牙轮钻头不同偏转镶装角度下勺形齿和楔形齿井底破碎体积和破碎面积的变化规律,并对比分析牙齿偏转前后各齿圈破碎面积与体积数据以及全钻头牙齿偏转前后破碎面积与体积数据,最终实现数据自动测量与输出。6.研究不均匀布齿,制定不同布齿方案,比较不同时刻的井底覆盖参数及覆盖图,调整布齿方案,得到较高井底覆盖率的布齿方案,对比均匀布齿与非均匀布齿的井底覆盖图。总之,本课题的研究能在UG平台下方便地进行牙轮钻头的三维造型设计、运动分析、牙齿偏转镶装角度设计、以及不等距布齿的优化等钻头性能分析研究,为钻头公司及研究部门提供了有用的分析工具。
宽幅SAR图像大型舰船目标识别技术研究
这是一篇关于合成孔径雷达,宽测绘带,遥感云平台,运动仿真,复数信息,舰船目标识别的论文, 主要内容为合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)具有全天时全天候的独特优势,在海洋监测方面发挥着重要作用。相比于条带和聚束SAR成像模式,以Top SAR和Scan SAR成像模式为代表的宽幅SAR可以实现更大范围的海洋场景观测,但其实现宽测绘带的同时降低了成像分辨率,给大范围海上舰船目标识别带来了极大的挑战。宽幅SAR图像大型舰船目标识别存在图像分辨率低、舰船目标样本难以高效获取和海上特定舰船目标样本稀少等问题。针对上述问题,本文的主要创新点和工作如下:1)针对宽幅SAR数据在下载、存储和处理上受到计算机性能和人力的约束,导致舰船目标样本难以高效获取的问题,本文提出了一种基于遥感云平台的宽幅SAR图像舰船目标检测方法,并结合舰船自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)数据构建了宽幅SAR舰船目标样本集。首先利用遥感云平台在线对大范围海域的SAR图像进行处理应用,实现对宽幅SAR图像数据在线实时快速检测和舰船目标信息的快速获取,实验结果表明本文方法在整体检测时间上用时更短,检测速度更快;然后将舰船目标信息结合AIS数据构建了宽幅SAR舰船目标样本集,实现了宽幅SAR民船样本的高效获取。2)针对缺少宽幅SAR舰船目标识别数据,尤其是缺乏海上大型军事舰船目标样本的问题,本文构建了宽幅SAR海上大型运动舰船目标数据集,并对其进行了识别性能分析。首先通过先验知识辅助获取港口区域大型军事舰船目标样本;其次利用属性信息对Open SARShip数据集进行长度筛选获取大型民用舰船目标样本;最后在样本的距离-多普勒域添加二次相位误差进行运动仿真来模拟海上运动舰船目标的成像结果。实验上先对宽幅SAR海上大型运动舰船目标数据集在基础信息、聚类和相似度上进行了分析,再使用深度学习方法在其幅度图像上进行识别性能分析,探究了运动仿真对识别性能的影响。3)针对宽幅SAR图像中的舰船目标缺乏清晰的结构特征,可用于目标识别的特征较少,只使用幅度图像所含信息量少的问题,本文提出了基于改进Res Net网络的宽幅SAR复数图像舰船目标识别方法。在舰船目标识别应用中考虑到SAR图像的本质是复值的,首先通过组合SAR图像的实部、虚部和幅度三通道信息,隐式地提供了输入数据的复数信息表示;然后在Res Net18网络及其结构基础上引入通道注意力机制,使网络能自适应学习实部、虚部和幅度三通道之间包含的复数信息;最后引入标签平滑正则化,缓解了因复数数据集样本较少出现的过拟合现象。基于Open SARShip数据集和宽幅SAR海上大型运动舰船目标数据集复数图像的实验结果表明本文提出的方法可以较好利用SAR图像本身的复数信息,在一定程度上提升了基于神经网络的舰船目标识别效果。
海上火箭发射平台运动性能数字孪生系统设计研究
这是一篇关于海上火箭发射,数字孪生,FMI标准,运动仿真的论文, 主要内容为随着全球对太空资源的重视,火箭发射的需求量在不断的增加。开拓优化海上发射方式,降低发射成本并提高安全性变得越来越重要。数字孪生技术实现了现实物理系统向数字化模型的反馈。数字孪生系统能够实现对海上火箭发射全过程的实时监控以及对海上发射平台运动响应的监测,确保发射过程中平台的稳定性,从而提高海上发射的安全性。因此,开展海上火箭发射平台运动性能数字孪生系统研究具有重要意义。针对自航驳船型海上火箭发射平台,重点围绕总体框架、信息模型标准、运动性能模型等方面开展了运动性能数字孪生系统设计研究,主要包括以下几个方面:(1)针对海上火箭发射平台实际应用需求以及系统逻辑结构,开展了FMI通用模型接口标准技术与FMU模型构建方法研究,完成了数字孪生系统总体框架设计。同时对FMU模型的实现进行了研究;(2)对海上火箭发射平台孪生数据进行信息模型设计,根据信息类型对孪生信息模型划分,提出了数据传输标准,模型数据格式采用可拓展标记语言(XML)。对平台数据采集系统进行了设计,实现了数字孪生系统数据的实时交互;(3)针对海上火箭发射平台运动性能数字模型研究,建立了发射平台运动学和动力学模型,以及所处海洋环境风浪流载荷模型。在仿真软件中完成了海上发射平台运动仿真计算,针对海上发射平台所处不同海况环境开展了耐波性分析,得出了海上发射平台最大工作海况;(4)针对海上火箭发射平台运动性能数字孪生系统的设计实现,对孪生系统开展了系统需求分析、系统功能模块设计和系统数据库设计。对平台运动模型进行了建立,实现了海上火箭发射平台运动性能数字孪生模块,同时开展了FMU模型转换的研究。对数字孪生系统模型的三维可视化进行了相关功能的实现。海上火箭发射平台数字孪生系统能够实现平台运动数据的实时交互,运用FMI标准实现了不同阶段的信息模型共享。同时能够满足海上发射平台在不同海域环境下运动响应的仿真计算。运动性能数字孪生系统的应用,能够为海上火箭发射平台操作人员提供一定的决策参考。
海上火箭发射平台运动性能数字孪生系统设计研究
这是一篇关于海上火箭发射,数字孪生,FMI标准,运动仿真的论文, 主要内容为随着全球对太空资源的重视,火箭发射的需求量在不断的增加。开拓优化海上发射方式,降低发射成本并提高安全性变得越来越重要。数字孪生技术实现了现实物理系统向数字化模型的反馈。数字孪生系统能够实现对海上火箭发射全过程的实时监控以及对海上发射平台运动响应的监测,确保发射过程中平台的稳定性,从而提高海上发射的安全性。因此,开展海上火箭发射平台运动性能数字孪生系统研究具有重要意义。针对自航驳船型海上火箭发射平台,重点围绕总体框架、信息模型标准、运动性能模型等方面开展了运动性能数字孪生系统设计研究,主要包括以下几个方面:(1)针对海上火箭发射平台实际应用需求以及系统逻辑结构,开展了FMI通用模型接口标准技术与FMU模型构建方法研究,完成了数字孪生系统总体框架设计。同时对FMU模型的实现进行了研究;(2)对海上火箭发射平台孪生数据进行信息模型设计,根据信息类型对孪生信息模型划分,提出了数据传输标准,模型数据格式采用可拓展标记语言(XML)。对平台数据采集系统进行了设计,实现了数字孪生系统数据的实时交互;(3)针对海上火箭发射平台运动性能数字模型研究,建立了发射平台运动学和动力学模型,以及所处海洋环境风浪流载荷模型。在仿真软件中完成了海上发射平台运动仿真计算,针对海上发射平台所处不同海况环境开展了耐波性分析,得出了海上发射平台最大工作海况;(4)针对海上火箭发射平台运动性能数字孪生系统的设计实现,对孪生系统开展了系统需求分析、系统功能模块设计和系统数据库设计。对平台运动模型进行了建立,实现了海上火箭发射平台运动性能数字孪生模块,同时开展了FMU模型转换的研究。对数字孪生系统模型的三维可视化进行了相关功能的实现。海上火箭发射平台数字孪生系统能够实现平台运动数据的实时交互,运用FMI标准实现了不同阶段的信息模型共享。同时能够满足海上发射平台在不同海域环境下运动响应的仿真计算。运动性能数字孪生系统的应用,能够为海上火箭发射平台操作人员提供一定的决策参考。
分布式多主体包装设备运动仿真平台研发
这是一篇关于分布式多主体包装设备,运动仿真,平台开发,UG二次开发的论文, 主要内容为在分布式多主体包装设备开发阶段,需要通过运动仿真验证产品机构设计与控制程序的正确性,然而目前缺少针对此类分布式多主体包装设备进行运动仿真的技术研究。因此,开发一个适用于分布式多主体包装设备的运动仿真平台具有重大的工业应用价值。本文通过研究分布式多主体包装设备的工作特点,分析了分布式多主体包装设备运动仿真特点,研究了分布式多主体包装设备运动仿真模型及设备中多个子系统的工作流程重组算法,以实现分布式多主体包装设备在进行多个子系统联合运动仿真时,不同子系统工作流程的重组。根据分布式多主体包装设备的运动仿真特点,对分布式多主体包装设备运动仿真平台进行了需求分析,结合传统数字样机运动仿真方案,对平台进行了方案设计,确定了平台各个系统的开发环境,提出了自动生成仿真序列流的运动仿真实现技术,和通过信号统一控制驱动件的驱动系统仿真控制技术。基于分布式多主体包装设备运动仿真平台的设计方案,分别对组成平台的各个系统进行了架构开发与模块功能实现,对多子系统的联合动作算法进行了代码实现,基于UG二次开发技术对UG软件进行了功能扩展,将平台的各个系统集成在UG软件中,完成了对分布式多主体包装设备运动仿真平台的开发。最后,本文将分布式多主体包装设备运动仿真平台应用在了分布式多主体包装设备的绳索整理机构运动仿真中,实现了绳索整理机构的子系统的工作流程设计与重组,进行了单个子系统独立运动仿真和多个子系统联合运动仿真,实现了分布式多主体包装设备在虚拟环境中机构设计与控制程序设计同步进行。
基于UG的牙轮钻头参数化设计与仿真钻进系统的研究
这是一篇关于三牙轮钻头,UG/NX,运动仿真,二次开发的论文, 主要内容为牙轮钻头在石油钻井中的作用举足轻重,其破碎效率决定了钻井成本的高低。随着我国油气田勘探开发的不断深入,钻井效率成为用户最关心的问题。为了满足不同复杂地质条件下钻井需求,钻头生产厂商必须不断优化钻头结构,使用更新的技术手段和更优质的材料设计和制造牙轮钻头,从而提高钻头性能、缩短设计生产所需时间,尽快投入市场以提高竞争力。传统的设计手段已不能满足快速变化的市场需求,而CAD技术经过长足的发展已经被广泛地应用于钻头设计、分析、制造的各个阶段。本文以UG/NX为二次开发平台,采用可视化界面思想和知识融合语言,使用UG/NX自带开发语言KF、NX Open C调用API函数进行编程,设计了一套基于UG/NX的三牙轮钻头计算机辅助设计与分析系统。本论文主要开展了以下几方面工作:1.使用KF语言编写程序,建立牙轮初始截面、三维参数化模型和六种牙齿模型,包括平头齿、锥形齿、球形齿、楔形齿、边楔齿和勺形齿还有几种常用的齿槽模型,可输入参数实时展示模型,并建立相应数据库。2.输入牙轮轮廓数据,实现牙轮齿面结构造型,包括齿孔、齿槽。3.建立基准坐标系,实现程序自动装配牙轮与牙齿,实现三个牙轮在空间装配。4.在UG/NX运动仿真环境中设定钻头转速和牙轮转速以及进尺量,研究钻头如何在井下运动,包括各种运动参数分析和标记点运动轨迹绘制。5.研究三牙轮钻头不同偏转镶装角度下勺形齿和楔形齿井底破碎体积和破碎面积的变化规律,并对比分析牙齿偏转前后各齿圈破碎面积与体积数据以及全钻头牙齿偏转前后破碎面积与体积数据,最终实现数据自动测量与输出。6.研究不均匀布齿,制定不同布齿方案,比较不同时刻的井底覆盖参数及覆盖图,调整布齿方案,得到较高井底覆盖率的布齿方案,对比均匀布齿与非均匀布齿的井底覆盖图。总之,本课题的研究能在UG平台下方便地进行牙轮钻头的三维造型设计、运动分析、牙齿偏转镶装角度设计、以及不等距布齿的优化等钻头性能分析研究,为钻头公司及研究部门提供了有用的分析工具。
自动装箱机开箱机构理论及样机开发
这是一篇关于开箱系统,凸轮,正弦过渡曲线,过渡曲线优化,运动仿真的论文, 主要内容为装箱机是工业包装领域不可或缺的关键设备,广泛应用于饮料烟草、医药食品、电子产品等行业的包装环节,由于装箱机开箱工艺制约与开箱凸轮曲线设计及求解难度高,致使其难以突破150箱/分钟的产能关口,已成为后道包装行业亟待解决的技术难题。因此,本文以装箱机开箱机构为研究对象,对凸轮式开箱机构整体进行设计和开发,实现装箱机在产能关口之上高速平稳运行,主要研究内容如下:首先,通过分析开箱工艺,将整个开箱周期划分为取箱、转向、递送和过渡四个工位段,分别建立各工位段的数学模型。在递送工位段基于不同工况,设计了圆弧递送、直线递送、外推递送和内缩递送四种方案,以增大该开箱机构的应用范围。重点研究了圆弧递送方案中吸盘干涉重叠成因,并提出解决方案。其次,提出在过渡段位移曲线的构建中引入正弦函数,以斜率曲线和二阶导数曲线的最小谷峰落差为目标,对取箱凸轮关键节点参数进行优化,以提高其运动性能。并将取箱凸轮的设计与优化进行程序化开发,从而提高此类型凸轮的设计效率。再次,基于ADAMS软件对装箱机中取箱工位、递送工位以及开箱机构整体进行运动仿真,将仿真出的角位移、角速度、角加速度和角跃度等关键运动参数与理论进行偏差分析,验证凸轮式高速开箱机构理论模型的准确性。最后,研究了取箱凸轮的制造工艺,并进行了开箱功能验证实验,对自转角速度进行误差分析,其功能与效率均已达到设定目标,从而验证开箱理论模型的正确性。本文对高速装箱机开箱机构的工艺、数学建模、优化、仿真与实验进行系统研究,使其突破了产能关口,并为同类型凸轮式开箱机构的研发提供了思路和理论参考。
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