针对目前企业中存在的人工打磨大型船用螺旋桨叶面效率低、质量不均匀以及工人劳动强度大等问题,提出了一种用于加工大型船用螺旋桨叶面的2P3R型5自由度工业机器人,建立了其完整模型。将末端执行器考虑在内,采用改进D-H法建立了机器人正运动学数学模型并求得其正运动学方程。基于蒙特卡罗法,在Matlab环境下,利用机器人工具箱对机器人工作空间进行求解,描绘出该机器人末端刀具可达工作空间点云图。通过曲面拟合与空间包容对比,结果表明,所设计的2P3R型5自由度工业机器人能够实现对直径4~10 m的大型船用螺旋桨单个桨叶上表面的全部覆盖,为后续对大型螺旋桨加工机器人的运动控制与路径规划等研究奠定了基础。

在光学测量中，常以Zernike多项式作为基底函数对测量得到的离散数据进行拟合，把实际波面或面形表示为Zernike多项式各项的线性组合，用拟合得到的曲面方程去反应实际波面或面形的属性。现研究了用不同精度的测量设备得到的抽样数据进行基于Zernike多项式的曲面拟合，研究了测量设备精度和抽样点数目对拟合精度的影响，得出通过增加抽样点可以对由较低精度设备测得的抽样数据进行较高精度拟合的结论。

营养液检测仪是用于温室无土栽培离子浓度检测的电化学检测仪器,提出了一种离子选择电极测量模型,并给出检测仪的软硬件设计方法,实际使用表明该检测仪测量精度高,操作简单.

根据反射镜拼接型CCD相机拍摄影像时发生渐晕的灰度分布特点,提出了一种基于最速下降法的曲面拟合方法,以消除渐晕现象。对反射镜渐晕的物理模型进行分析,通过仿真提出了一种二维曲面模型来拟合图像灰度补偿算法,推导Hesse矩阵的相关系数,通过Hesse矩阵逐次迭代收敛,最终获得二维曲面的相关参数值。仿真结果表明,上述方法能够有效估计出不规则二维曲面的相关参数。通过对实际影像的处理结果表明,本文方法能够有效去除影像的渐晕现象,改善图像质量,在测试平台上对有效像素为782×582的单面阵CCD实验影片进行处理,程序运行时间为24ms,可见,本文算法完全满足实际工程需要。由于该方法不需要相关的光学和几何参数,因此具有广泛的适用性。

柔性测量臂测头半径补偿的精度对系统精度具有重要影响。本文在分析半径补偿基本原理的基础上，提出了一种基于测量特征分类的半径补偿算法。该算法首先把测量特征分为点、线、面3种基本特征（其中面特征又分为二次曲面和自由曲面），然后建立各种特征的参数方程，利用测量得到的少量特征点，采用最小二乘法拟合得到被测特征的参数，最后根据被测特征参数进行高精度半径补偿。试验结果表明本文方法确实可行，具有较高的测量精度和较好的实用性。

介绍了反求技术以及CATIA逆向工程的设计方法，通过对汽轮机叶片的点云采集、预处理以及三维实体建模，实现了叶片的反求设计，并讨论了反求设计过程中点云处理、几何重构以及曲面设计过程中的技巧和方法。

三偏心蝶阀依靠蝶板和阀座密封面的充分面接触实现零泄漏的密封效果,而密封面的加工制造精度对密封性能有着至关重要的作用。现有的密封面测量主要依赖离线测量的方式,存在着测量基准不统一、二次装夹造成的测量误差等问题。本文提出了密封面精密在位测量技术以及原始点云数据处理方法。针对被测密封面,提出波谷-聚类算法和考虑约束条件的法矢-曲面拟合算法,得出密封面的关键参数和加工误差。该算法较最小二乘法等算法在相对求解精度上提高了60%以上。现场在位测量的三偏心蝶阀密封面锥角与三坐标仪测量结果的相对误差仅为0.43%,满足测量相对误差±0.5%的要求,密封面在位测量技术的测量精度得到了有效验证,为今后高端阀门的精密测量提供了可靠的技术手段。

某气动单向弯曲关节柔性手指由人工肌肉和弹性钢板并联组成,弯曲变形时具有大变形和非线性特点,静力学模型十分复杂且不利于控制。为便于实时精准控制,进一步简化手指静力学模型,并对其静力学特性进行实验研究。搭建静力学实验平台,对单肌肉驱动和双肌肉驱动两种不同驱动类型的柔性手指在不同限位面和等外载荷工况下分别进行夹持力和弯曲角度的对比实验。利用MATLAB对实验数据进行处理分析,得到手指夹持力和弯曲角度的经验模型。结果表明:气动单向弯曲关节柔性手指夹持力与弯曲角度、工作气压和驱动肌肉数目之间存在非线性关系;与静力学理论模型相比,该经验模型具有更高的精度,夹持力模型预测误差能控制在0.76 N内,弯曲角度模型误差可控制在6.9°内。

根据水泵叶片调节性能曲线的变化规律选择适当的基函数,基于曲面拟合法研究叶片安放角、流量、扬程(轴功率)3个参量之间的关系,建立参数化模型,提出了模型的求解方法。计算实例表明,该模型拟合相关系数高,且有简明固定的数学表达式,有利于进一步的应用和推广。

搭建了蒸发式冷凝器制冷系统试验平台,对制冷系统能耗进行试验研究。通过试验对蒸发式冷凝器制冷系统能耗进行单因素分析,这些单因素包括外围环境空气的温度、相对湿度、含湿量以及焓值,得出蒸发式冷凝器制冷系统能耗的变化规律。同时利用试验数据,对蒸发式冷凝器制冷系统能耗进行双因素分析,采用线性、二次和三次曲面拟合制冷系统能耗关于空气干球温度和相对湿度的函数。拟合和验证结果表明,二次曲面拟合结果最好。