凸輪軸加工及其仿真

凸輪軸加工及其仿真,凸輪軸,加工,及其,仿真 高級機器人技術(shù)和傳感器技術(shù)對美國軍艦 構(gòu)造的維修的應(yīng)用 內(nèi)容摘要 本篇論文將要討論的內(nèi)容是機器人技術(shù)和高級傳感器技術(shù)在解決以下重要問題方面的應(yīng)用:在建筑領(lǐng)域，考古學(xué)方面，藝術(shù)品的保存與保藏等方面的運用。美國軍艦的構(gòu)造將會作為一個典型的示范來論證。此項用于維修與保護輪船的技術(shù)的三種重要方法將會被提及。船的龍骨偏斜測量體統(tǒng)的設(shè)計將會作為一個典型的代表來敘述?？傊?，機器人技術(shù)和噶及傳感器技術(shù)將會為解決重要的歷史遺跡和建筑遺跡的保護與修復(fù)工作提供重要的解決方法。 引言 本篇論文將會探索近年來機器人技術(shù)、高級傳感器技術(shù)與實時電腦技術(shù)的發(fā)展在解決建筑領(lǐng)域、考古學(xué)方面和藝術(shù)寶藏的保存與修復(fù)方面的應(yīng)用。 在過去的十年中，人們在機器人技術(shù)、高級傳感器技術(shù)和電腦技術(shù)方面已經(jīng)取得重大的成就，尤其對政府部門來說，例如，美國國家宇航局、防御部門和能源部門。此項技術(shù)在歷史遺跡和藝術(shù)寶藏領(lǐng)域的修復(fù)與保存方面將會有更為廣闊的前景。在特殊的紀念碑和占地遺址方面的應(yīng)用此技術(shù)更為突出。 維修部門正極力號召實施此項技術(shù)。高級機器人技術(shù)和傳感器技術(shù)將會在更廣闊的范圍發(fā)揮日益重要的作用，并且?guī)砀S厚的益處。一些傳統(tǒng)的保存與修復(fù)工作已經(jīng)導(dǎo)致或者不可避免的造成舊址的嚴重惡化。例如，在一些大型紀念碑的修復(fù)工作中使用腳手架錨鉆洞來固定紀念碑，還有一些維修工作，如：繪制出詳細的遺址圖紙也需要耗費大量的繁瑣工作；還有一些修復(fù)工作出于安全方面考慮而受限。事實上，一些修復(fù)工作僅僅由于安全顧慮和使用途徑的限制而無法實施。最終，許多切實可行的修復(fù)程序由于繼續(xù)沿用現(xiàn)行的修復(fù)方法而回耗費高額的代價與投入。先進的機器人技術(shù)和傳感器技術(shù)將能夠解決上述問題中的難題，彌補上述問題存在的缺陷。 和專業(yè)研究者以及保護與修復(fù)領(lǐng)域的從業(yè)人員一起工作對我們來說是當務(wù)之急。一方面，技術(shù)的性能與效力十分重要，另一方面，機器人技術(shù)和傳感器技術(shù)被這些領(lǐng)域的接受能力將需要一個更為成功的的可看的見的示范工程來體現(xiàn)。經(jīng)過我們的研究，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)美國軍艦構(gòu)造可以作為此項示范工程項目的最為理想的代表。我們的初步工作已經(jīng)顯示出，對于輪船的維修比較重要的許多具有潛力的工作任務(wù)，使用高級技術(shù)解決將會比現(xiàn)行技術(shù)產(chǎn)生更大的效益。在一些案例中，高級技術(shù)能夠提供更大的安全保障而且更具有廣闊的發(fā)展?jié)摿εc效益。在本篇論文中，我們將會論述三種切實可行的高級技術(shù)以及解決方法。第一種方法是一種自動裝置的原位拱曲測量傳感器系統(tǒng)。當穿的龍骨出于水中時，用此系統(tǒng)來持續(xù)的控制船的龍骨的形狀。第二種方法是用機器人技術(shù)來探測船內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的腐爛物。最后一種方法是用機器人設(shè)備來檢查船的桅桿并且給桅桿裝配帆及鎖具防止裝置退化。 應(yīng)該認識到，高級技術(shù)在美國軍艦上的示范將會促進機器人技術(shù)的發(fā)展。它將會為此項技術(shù)在實際領(lǐng)域中的應(yīng)用提供更具挑戰(zhàn)性和刺激性的模擬測試。 拱曲測量體系 船的龍骨的形狀由于水的影響和承載量會隨著時間的推移而發(fā)生變化。為了減少船的中部拱起以此來延長船的龍骨使用壽命，有必要精確地知道弧線的形狀。目前，拱曲測量方法包括使用潛水員來人工測量船的龍骨離基準線的移位?；蛘呤褂瞄g接的方法間接地從船的船身內(nèi)部間接地測量。依據(jù)集散式傳感器技術(shù)，我們已經(jīng)研制出一套更迅速、更精確、更廉價的系統(tǒng)來測量船的龍骨的形狀。簡單地說，這種系統(tǒng)在龍骨的設(shè)定的一個位置來測量水的壓力。用一臺電腦在實時時間從這些測量方法中來推斷船的龍骨形狀。 這種系統(tǒng)能夠依據(jù)Chebyshev理論使用少量的傳感器來為壓力測量測量出最佳的位置。測量出的這些位置可以最大限度的把測量錯誤降到最低值。船的龍骨上的水壓可以被固定的龍骨壓力傳感器轉(zhuǎn)化成一種空氣壓力信號，可以參考圖表2。壓力傳感器緊接著可以測量出船的龍骨處的壓力，這是直接的一種功能。這些壓力傳感器僅僅被暴露在空氣壓力外面而且被固定在船的內(nèi)部的船上測量電腦上。這種設(shè)計把所有的電的器具設(shè)備都處于一種融合的狀態(tài)與環(huán)境中。這種設(shè)計業(yè)可使用比較廉價的商業(yè)元件，而且使維修與校準變得更方便。 船的龍骨壓力在船的尾部使用這些不同的壓力傳感器可以比作基準壓力。這使得精確地測量遍布傳感器深度的一小部分范圍內(nèi)。從這些有限的深度測量中，電腦可以精確地計算出船的龍骨形狀，參看圖表3. 底層壓艙物檢查 船的壓艙物下面的區(qū)域在船的壓在下經(jīng)常會遭受潮濕。對工作者來說檢查這些區(qū)域是不可能的，尤其是當船正在移動的時候，除非是在干船塢的狀況下才能實現(xiàn)。為了讓檢查工作更便利，為此使用一個小范圍的區(qū)域自治機器人來實施檢查工作的想法正在考慮之中?？梢詤⒖紙D表5.機器人將會攜帶一個攝像機和傳感器來發(fā)現(xiàn)和探測腐爛物。這種系統(tǒng)在許多方面存在的問題目前還正在研究之中，包括機械機器人技術(shù)設(shè)計、健全的計算程序計劃、先進的傳感器技術(shù)以及控制系統(tǒng)。這項工作的成果將會惠及更廣范圍，將會應(yīng)用于更廣的范圍，包括其他的人機對話任務(wù)。 船桅和帆纜索具的檢查 最后，船的桅桿也經(jīng)常遭受腐爛，需要經(jīng)常性的進行檢查?，F(xiàn)行的檢查方法只要是讓工作人員爬到最高處檢查，或者使用昂貴的起重機來檢查上面的區(qū)域，參見圖表6.但是，最上面的區(qū)域很難被檢查到。機器人技術(shù)對解決比問題將會十分有用。 針對這個問題，我們現(xiàn)在正在對兩種方法進行測驗，參見圖表7.第一種方法是用一種攀爬的機器人理念來對復(fù)雜的帆覽及索具引航并且爬上船桅處。這種方法對現(xiàn)行的方法來說極具挑戰(zhàn)。但是，目前我們已經(jīng)研制出一種簡單的攀爬機器人，正在研究它對此種工作任務(wù)的發(fā)展?jié)摿?，例如對船桅的檢查工作。第二種方法是使用遠距離的操縱器來實施，參見圖表7.遠距離的操作系統(tǒng)目前存在的問題正在我們的實驗研究之中，我們將于美國宇航局自由空間站攜手研究此問題。 結(jié)論 本篇論文探討的是機器人技術(shù)，傳感器技術(shù)書和實時電腦技術(shù)對解決建筑領(lǐng)域，考古學(xué)方面及藝術(shù)品保藏與維修方面的應(yīng)用。美國軍艦的構(gòu)造將會作為一個典型的示范來論證。本篇論文中描述了這種技術(shù)針對輪船的維修的三種極具潛力的方法。 我們深信這種高級技術(shù)與現(xiàn)行的方法相比，將會使這些工作任務(wù)變得更有效率，更安全，花費也更小。機器人技術(shù)和高級傳感器技術(shù)將會在重要的歷史性建筑遺址和紀念碑的保存與修復(fù)領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。 4