精华内容
下载资源
问答
  • 在世界第二届半机械人奥林匹克运动会脑-机接口比赛中,瘫痪选手在Cybathlon BCI竞赛中争夺金牌。选手们不分胜负进入最后一轮比赛中,最终意大利选手以4秒的优势击败泰国选手。但与奥运会...

    在世界第二届半机械人奥林匹克运动会脑-机接口比赛中,瘫痪选手在Cybathlon BCI竞赛中争夺金牌。

    选手们不分胜负进入最后一轮比赛中,最终意大利选手以4秒的优势击败泰国选手。但与奥运会不同的是,这场比赛的参赛者没有一个可以移动自己的身体。他们仅用他们的意念来比赛。

    这是奥林匹克赛车,半机械人式的。这些参赛者颈部以下瘫痪,他们使用脑机接口 (BCI) 系统,用意念控制的命令在引导虚拟人物在赛道上前行。

    这场比赛是Cybathlon 2020 的一部分:第二届半机械人奥运会,其中瘫痪或截肢的人使用机器人技术和算法将自己变成半机械人运动员。在技术团队的帮助和鼓励下,参赛者们带着外骨骼、电动轮椅和假肢在障碍赛道上赛跑。

    与 2016 年的Cybathlon 比赛不同,参赛队伍坐在赛场上进行现场比赛,今年因为疫情的原因,利用远程的方式将赛事放在线上。来自世界各地的团队在他们的实验室里建造障碍赛道,并在官方裁判面前记录他们的比赛。

    在BCI比赛中,每个选手都戴上一个电极帽,通过脑电图(EEG)读取大脑的电活动。算法将他们的大脑信号解释为命令,让参赛者在电脑游戏中指挥虚拟人物。

    这款游戏包含了一条带有直道和弯道的赛道,飞行员必须在其中导航,而在某些路段,他们必须打开前灯。飞行员通过意念而不是实际行动来控制avatar。例如,如果飞行员想象移动他的左臂,角色就会向左拐,如果飞行员想象移动右臂,角色就会向右拐。考虑抬起双脚等动作就能打开车头灯。

    苏黎世联邦理工学院(ETHZurich)运动神经控制教授NicoleWenderoth表示,赛道中最难的部分是直道,对于这些部分,飞行员不得不专心思考。

    负责 Wenderoth 团队的 BCI 系统的是设计工程师 Samuel Kunz,他自称“非常有竞争力”。六年前,他遭遇了一场事故,导致四肢瘫痪。Kunz 以 3 分 41 秒的最佳时间在比赛中获得第四名。

    由残奥会游泳运动员Francesco Bettella带领的意大利代表队以2分52秒的成绩夺冠。“秘诀是保持冷静和专注,不要对你周围发生的骚动感到惊讶,”因为它可以转化为对化身的错误命令,Bettella在一次网络直播的录音采访中说。

    Wenderoth 说,自 2016 年 Cybathlon 比赛以来,BCI 技术改进了多少很难量化,因为两次比赛中使用的电脑游戏不同。她说:“我的主观感觉是,2020年的顶级飞行员肯定比2016年的顶级飞行员表现更好。”

    也许这是因为脑电图在嘈杂的环境中变得更加稳定,或者是因为在解码四肢瘫痪患者的大脑活动方面有更多的技术。她补充说:“理论上,算法方面有了很大的飞跃,这一切都与深度学习和你可以使用的不同类型的网络有关。然而,我的直觉告诉我,可能更简单的算法才是更成功的算法。”

    这既是Cybathlon的挑战,也是它的目的:鼓励工程师创造BCI和其他的半机械人系统,这些系统足够简单,足够可靠,便于人们在现实世界中自行使用;让这些技术走出实验室,进入世界,真正帮助人们。

    Wenderoth说,就目前而言,BCI 控制对于有严重障碍的选手来说似乎特别具有挑战性。 BCI 比赛的获胜者Bettella 是一名出色的 BCI 选手,并且作为一名残奥会游泳运动员,他的手臂也有一定的活动能力。当然Bettella没有在比赛中使用他的手臂,但他的大脑和手臂之间尚存的神经连接可能对他有所帮助。

    事实上,如果一个团队将任何动作,特别是眼睛或面部动作,纳入他们的算法,就会被视为作弊。(真正的奥运风格是,Cybathlon的一名官方裁判与每名机器人选手都在现场,以确保没有作弊发生。) Wenderoth说:“如果你激活面部肌肉,你就会产生毫伏范围内的信号,这比你从大脑中提取的数据要高出三个量级。”

    参考

    https://spectrum.ieee.org/quadriplegic-pilots-race-for-gold-in-cybathlon-brain-race

    用于Brain Runners电子游戏的改进SmallNet脑电解码分类

    不用于商业行为,转载请联系后台

    若有侵权,请后台留言,管理员即时删侵!

    更多阅读

    11张PPT看懂中国脑机接口产业现状

    CMU贺斌教授团队提出FAST-IRES技术

    学习神经科学,发展人工智能

    厦大教授Science发表“仿生纳流离子学”前瞻性论文!

    脑电数据的Epoching处理

    注意力缺陷障碍可以通过训练大脑来管理

    脑机产业迎来“新标准”,CESI发布《脑机接口标准化白皮书》

    2021世界机器人大赛脑机接口系列视频讲座之SSVEP相关

    投稿通道

    如何让你的工作让更多人知晓和受益?

    脑机接口社区就是这样一个连接学界、

    企业界和爱好者的平台渠道。

    社区鼓励高校实验室、企业或个人在我们平台上分享优质内容。

    稿件要求

    稿件系个人原创作品,若已在其他平台发表,请明确标注。

    稿件一经录取,便提供稿费!

    投稿通道

    微信扫码,备注:投稿+姓名+单位

    微信交流群,请扫码上方微信

    (备注:姓名+单位+专业/领域行业)

    QQ交流群:913607986

    你的每一次在看,我都很在意!

    展开全文
  • 导语:无论是在科幻电影还是小说中,半机械人都是一种超能力的存在,因为他们能通过控制自身的机械辅助来完成一些普通人无法达到的超常规任务,然而这一情节现在不仅仅发生在电影中了,现实版的半机械人即将诞生了。...

    导语:无论是在科幻电影还是小说中,半机械人都是一种超能力的存在,因为他们能通过控制自身的机械辅助来完成一些普通人无法达到的超常规任务,然而这一情节现在不仅仅发生在电影中了,现实版的半机械人即将诞生了。

    机械手臂

    近年来,假肢的使用急剧增加。这项技术的存在的巨大潜力給许多人带来了新的灵感——比如埃隆·马斯克(Elon Musk),他提出一个新的设想——在不远的未来,我们是否还能像“cyborgs(维克多·斯通)半机械人”一样生活。然而,对于来自佛罗里达州里奇港的Johnny Matheny来说,马斯克所说的未来,就是现在。

    2005年,Matheny因癌症失去了手臂,但是,就在最近,他成为了首位利用大脑控制机械手臂的人。他在12月份收到了这只假肢,并将在明年进行使用评测。

    图|机械手臂

    这只手臂是由约翰·霍普金斯应用物理实验室开发的,事实上,这是他们计划的一部分。美国国防高级研究计划局(DARPA)资助了这个项目,他们的目的是制造由大脑神经活动控制的假肢,使该假肢能够恢复到与自然状态下一样的的运动功能,让失去手臂的患者们能够自如地进行使用。该项目专门为上肢截肢患者提供假肢。虽然这只手臂的一些功能还没有完全达到理想状态,但Matheny将是第一个真正使用假肢的人。尽管如此,该项目还是希望有更多的患者能够参加假肢项目的长期测试。

    虽然这种假肢听起来非常厉害,但它还并不是一个无限的、全能的机器人手臂。Matheney不能把手臂弄湿,也不能戴着它开车。但是,不要忘了,Matheney在使用过程中可以自由地运用假肢,一直将该假肢运用到极致,来探索它真正的、最强大的功能。

    革命性的修复

    虽然一提起“Cyborg”这个词,别人就会想起大名鼎鼎的反派,但对许多患者来说,将先进的机器人技术融入医用假肢是积极的选择,它们甚至能够改变这些患者的一生。尤其是在某些情况下,这些设备能够恢复他们的运动和感觉能力。对于失去手臂的患者来说,这将是一个多么美妙的喜讯!

    “意念控制”机器人假肢的引入能够让截肢、创伤性损伤或天生没有肢体的患者进行完整的、全方位的手臂运动。最让人振奋的是,假肢可以让他们以一种非常“自然”的方式做出这些运动。

    但是,目前的假肢“测试”有两个主要组成部分。第一是确定假肢的在技术上的适应能力,第二则是Matheny的大脑控制假肢的程度。如果这些机械臂能够完全被大脑控制进行运动,并且能被设计和成功投入使用,那么,这项工作将彻底改变假肢的研究进程。人造肢体可以变得更加灵活,并且能协调病人的动作、意图和肢体一起参与运作。

    如果在未来的一年中,经过测试,此假肢被证明是一项成功的试验的话,它对假肢的未来意味着什么?我们是否有可能制造出机械人呢?并且,此技术除了能让病人有一个更新、更便于利用的假肢,还可能被投入到一些特殊的领域中——比如,火星探索。

    埃隆·马斯克(Elon Musk)曾说过

    如果人类要与机器的进步保持同步,探索太阳系甚至更远的宇宙,探索未知的领域,那么我们很可能需要与机器融合。

    在探索这些极限领域上,人类在生理上具有明确和严格的限制。但是,如果我们能合理使用被精神控制的机械装置辅助,增强和突破我们的生理局限,那么,未来的人类完全可以重新定义这些所谓的“极限”,做出更新、更美好的探索。

    编辑 | 杨子彤

    审校 | Soybean

    致敬科技未来 |分享才是热爱

    TechPower科技力

    热爱因科技而发生

    展开全文
  • 机械制造技术知识点复习

    千次阅读 2021-08-24 15:59:43
    机械制造技术知识点复习 第1章 金属切削基础 Ø金属切削加工是利用刀具从工件待加工表面切去一层多余的金属,从而使工件达到规定的几何形状、尺寸精度和表面质量的机械加工方法。 Ø机床的切削运动:主运动、进...

    机械制造技术知识点复习

                              

    第1章  金属切削基础

    Ø 金属切削加工是利用刀具从工件待加工表面切去一层多余的金属,从而使工件达到规定的几何形状、尺寸精度和表面质量的机械加工方法。

    Ø 机床的切削运动:主运动、进给运动。

    Ø 切削用量:切削速度、进给量和背吃刀量的总称。

    Ø 在切削时,工件上存在:

    1. 待加工表面(工件上即将被切除的表面);

    2. 已加工表面(工件上经刀具切削后形成的表面);

    3. 过渡表面(工件上被切削刃正在切削着的表面)。

    Ø 刀具切削部分的结构要素为:三面(前刀面、主后刀面、副后刀面);二刃(主切削刃、副切削刃);一点(刀尖)。

    Ø 刀具角度的参考系:正交平面参考系

    1. 基面:通过主切削刃上选定点,垂直于该点速度方向的平面;

    2. 切削平面:通过主切削刃上选定点,与主切削刃相切,且垂直于该点基面的平面;

    3. 正交平面:通过主切削刃上选定点,垂直于基面和切削平面的平面。

    Ø 刀具材料:

    u 刀具材料应具有的性能:高硬度、高耐磨性、足够的强度和韧性、良好的热物理性能和耐热冲击性能、良好的工艺性能。

    u 常用材料:

    1. 碳素工具钢、合金工具钢(这些刚因耐热性差,只适用于手工刀具,切削速度较低的工具,如T10A\T12A\9SiCr\CrW有色金属Mn);

    2. 高速钢(有较高硬度和耐热性以及高的强度和韧性其切削速度是碳素工具钢切削速度的1-3倍,耐用度是他们的10-40倍,可加工碳素钢、有色金属和高温合金,可制造各种刀具和复杂刀具);

    3. 硬质合金(高硬度、高耐热性和高耐磨性,允许的切削速度达100-300m/min,应用广泛,但其抗弯强度低,冲击韧性差,刀口不锋利,不易加工,不易做成形状较复杂的整体刀具);其他材料(陶瓷、金刚石、立方氮化硼CBN).

    Ø 刀具角度选择:

    u 前角:对切削难易程度有较大关系,增大前角是刀刃变得锋利,使切削变得轻快,可以减少切削变形,减少切削力和切削功率,但增大前角

       会使刀刃和刀尖强度下降,刀具散热体积减小,影响刀具寿命, 前  角的大小对工作表面粗糙度、刀具的排屑及断屑性能也有一定影响;

    u 前角的选择:工件的强度和硬度较低时应选用较大的前角,反之取较小的前角;加工塑性材料(钢)时应选较大的前角;加工脆性材料时(如铁)时选较小的前角;刀具材料韧性好(如高速钢)可选较大的前角,反之选较小的前角;粗加工时,特别是断续切削时,应选较小的前角;精加工是选较大的前角。

    u 后角:它主要减小后刀面的与工件的摩擦和后刀面的摩损,其大小对刀具耐用度和工件已加工表面质量影响很大;

    u 后角选择:切削层公称厚度越大,刀具后角越小;工件材料越软、塑性越大,后角越大;工艺系统刚性较差时应适当减小后角,尺寸精度要求较高的刀具,选较小的后角。

    u 主偏角和负偏角:两角对刀具耐用度有很大的影响,减小主偏角和负偏角可使刀尖角增大,刀尖强度提高,散热条件改善,使刀具耐用度提高;同时可将降低残留面积的高度,减小加工表面的粗糙度,增大主偏角可使切深抗力明显较小,进给抗力增大,有利于减小工艺系统的弹性变形和振动。

    u 刃倾角:主要影响刀头的强度和切屑的流动方向。

    Ø 刀具:

    u 车刀的结构形式:整体式、焊接式、机夹重磨式和机夹可转位式;

    u 孔加工定尺寸工具:钻头、扩孔钻、铰刀;

    u 拉刀:有内外拉刀,可拉孔、加工内表面、外表面和平面;

    u  铣刀(多刃回转刀具):铣刀方式是指铣削时铣刀相对于工件的运动和位置关系,它有固铣法、端铣法,固铣法分顺铣和逆铣:

    1. 逆铣法:刀齿旋转方向和工件进给方向相反,由切屑层内切入,从待加工表面切出,切屑厚度由小增至最大,刚切入时刀齿抬磨已加工表面,产生冷硬层,降低表面质量,但切削过程平稳切削分力使夹紧力增大;

    2. 顺铣:  刀齿旋转方向和工件进给反方向响相同,切削厚度由小到大,切削分力压向工件,可提高铣刀的耐用度和加工表面质量,但水平切削分力和进给方向相同,可能使铣床工作台产生窜动,引起震动和进给不均匀,加工有黑皮和硬皮工件时刀齿已损坏。

    u 砂轮:最重要的磨削工具,砂轮的特性由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织和形状尺寸等决定,

    1. 砂轮硬度:砂轮的磨粒在磨削力的作用下脱落的难易程度,其中不易脱落的硬度高,反之硬度低;

    2. 砂轮的选用:磨削钢时,选用刚玉砂轮,磨削硬铸铁、硬质合金和非铁合金时,选用碳化硅砂轮;磨削软材料时,选用硬砂轮,磨削硬材料时,选用软材料;磨削软而刃的材料时,选用粗磨粒,磨削硬而脆材料时,选用细磨料;磨削表面的粗糙度值要求较低时,选用细磨粒,金属磨除率要求高时,选用粗磨粒;要求加工表面质量好时,选用树脂或橡胶结合剂的砂轮,要求最大金属磨除率时,选用陶瓷结合剂砂轮。

    Ø 金属切削过程中的三个变形区:

    第一变形区:产生剪切滑移变形,是切削变形的主要区域,在外力作用下,靠近切削刃处产生弹性变形,随着刀刃与工件变进,而变形增大,产生塑性变形,金属内部晶格产生畸形与滑移,到一定程度剪应力达到最大,切削金属变为切屑;

    第二变形区:在第一变形区终了,切屑与基体分离,沿前刀面流出,受到前刀面的挤压和摩擦,使切屑进一步产生滑移变形,位于刀屑接触区;

    第三变形区:刀具后刀面与已加工表面挤压和摩擦产生的加工硬化和残余应力为特征的滑移变形。

    三个变形区汇集在切削刃附近,该处应力集中,复杂,切削层在该处与工件本体分离,绝大部分变切屑,很小部分留在工件表面上。

    Ø 积屑瘤及影响:

    u 积屑瘤:在以中、低切削速度切削一般钢料或其他塑性金属时,常常在刀具前刀面靠近刀尖处粘附着一块硬度很高的金属锲状物;

    u 积屑瘤的形成:切屑沿前刀面流动时,由于强烈的摩擦而产生粘结现象,使切屑底层金属粘结在前刀面上形成滞留层,滞留层以上的金属从其上流出,产生内摩擦,连续流动的切屑从粘在刀面的滞留层上流过时,在温度适当的情况下也会被阻滞并于底层粘结在一起,粘结层层层堆积扩大形成积屑瘤;

    u 积屑瘤对切削过程的影响:

    1. 使前刀面实际前角增大,切削力下降;

    2. 影响刀具耐用度,由于积屑瘤硬度很高,稳定时代替刀刃工作,起保护刀刃、提高刀具耐用度的作用,但积屑瘤破碎时可能引起材料颗粒剥落,反而会加剧刀具的磨损和破损;

    3. 使切入深度增大。

    4. 使工件表面粗糙度值变大。积屑瘤破碎后的碎片会粘附在工件已加工表面,使工件表面粗糙度值增大;

    5. 总之,积屑瘤对粗加工一般是有利的,但精加工时,为保护工件精度及质量,应该尽力避免积屑瘤的产生。

    u 切屑的形状:带状切屑、挤裂切屑、单元切屑、崩碎切屑;

    u 带状切屑:加工塑性金属材料,当切削速厚度小,切削速度较大,刀具前角较大时,会产生带状切屑,它表明切削过程平稳,切削力波动较小,已加工表面粗糙度值较小。

    Ø 切削力及影响因素:

    u 切削力:金属切削时,刀具切入工件,使被加工材料发生变形并成为切屑所需的力;

    u 切削力的来源:

    1. 切削层金属、切屑和工件表面层金属的弹性、塑性变形所产生的抗力;

    2. 刀具与切削、工件表面间的摩擦阻力;

    u 影响切削力的因素:

    1. 工件材料:工件材料的强度、硬度越高,材料的剪切屈服度越高,切削力增大,强度、硬度相近的材料,塑性越大,切削力越大,

    2. 切削用量:背吃刀量、进给量增加,切削力增加,增大进给量比增大背吃刀量利更有利于减少切削力,切削速度在低速高速时,切削力减少,切削速度在中速时,切削力增加;

    3. 刀具几何角度:前角增加,切削力减少,主偏角增加,切削层厚度增大,切削变形减少,切削力减少。

    u 切削热:切削层金属的弹性、塑性变形,工件、刀具、切屑之间的摩擦均产生热,每个变形区均是热源,切削热是刀具磨损的主要原因,它影响尺寸精度。

    Ø 刀具磨损:

    u 刀具失效形式:磨损和非正常磨损;

    1. 磨损:刀具刀面和刀刃上金属微粒被工件、切屑带走,丧失切削能力的现象,有前刀面、后刀面磨损,

    2. 磨损原因:磨粒磨损、粘结磨损、扩散磨损、氧化磨损、相变磨损、非正常磨损(碎断、崩刃、裂纹、剥落)。

    Ø 切削用量选择:

    u 背吃刀量选择:背吃刀量选择应以余量Z确定,粗加工时,选背吃刀量为8-10mm,半精加工时选背吃刀量为0.5-2mm,精加工时选背吃刀量为0.1-0.4mm,当余量Z过大或工艺系统刚性较差时,应尽可能选取较大的背吃刀量和最少的走刀次数;半精加工、精加工时应一次切除全部余量;切削层有硬皮、冷硬层时,应使背吃刀量超过冷硬层厚度,以免刀尖过早磨损。

    u 进给量选择:精加工时,由于切削力较大,主要考虑机床进给机构强度、刀具强度和刚性、工件装夹刚度,在条件许可的情况下,应选用较大的进给量;精加工时,为保证加工精度和表面质量,应选用较小的进给量;断续切削时,选用较小的进给量,一减少振动。

    u 耐用度:硬质合金焊接车刀耐用度为60分钟,制造和刃磨复杂、成本较高的刀具如高速钢钻头耐用度为80-120分钟,硬质合金端铣刀耐用度为90-180分钟,齿轮刀具耐用度为200-300分钟,调整、安装费时的刀具,其耐用度约为同类刀具的200%-400%。

    u 磨钝标准:精车:0.1-0.3;合金钢粗车:0.4-0.5;粗车弱性钢工件:0.4-0.5;粗车刚件:0.6-0.8;粗车铸铁件:0.8-1.2;低速粗车刚及铸铁大件:1.0-1.5。

    Ø 切削液:

    u 切削液的作用:减少摩擦,降低切削力和切削温度,改善散热条件,从而减轻刀具磨损,提高刀具耐用度,减少工件热变形,提高加工质量和生产率。

    u 切削液分类:

    1. 水溶性切削液:水溶性切削液有水溶液、乳化液、化学合成液三种,水溶液主要用于粗加工、普通磨削加工,水溶液经济、冷却效果强烈,在水溶液中加入清洗剂、防锈剂、油性添加剂可提高其性能;乳化液是由矿物油、乳化剂、其它添加剂与水混合而成的不同浓度的切削液,低浓度乳化液已冷却为主,用于粗加工、普通磨削加工,高浓度乳化液具有良好的润滑作用,可用于精加工和复杂刀具加工;化学合成液是有水、各种表面活性剂和化学添加剂组成,具有良好的冷却、润滑、清洗和防锈作用;

    2. 油溶性切削液:他有切削油和极压切削油两种,主要起润滑作用,切削油有矿物油、动植物有、混合油等,起润滑作用,极压切削油是在切削油上加入了S、P、cl等极压添加剂的切削液,可显著提高润滑和冷却作用。

    u 切削液的选用:

    1. 粗加工:切削量大,产热多,已冷却为主,选用%3-5%的乳化液,硬质合金刀具耐热性较好,可不用切削液;

    2. 精加工:以润滑为主,提高加工精度、降低表面粗糙度,选用10%-12%的挤压乳化液;

    3. 难加工材料的切削:切削力大,切削温度高,摩擦严重,选用挤压乳化液;

    4. 磨削:磨削温度高,工件易烧伤,产生的细屑、磨屑会刮伤已加工表面,一冷却、清洗为主,选用乳化液或挤压乳化液。

    磨削:

    1. 磨削过程包括:滑擦、刻划、切削三个过程;

    2. 磨削特点:

    a. 磨削速度高,滑擦、刻划作用导致严重的挤压和摩擦变形,产生大量热,而磨削加工时,热量难以带走,传入工件使工件产生烧伤,尺寸发生变化,产生裂纹。

    b. 磨削加工的精度高,表面粗糙度值小,可以实现微量切削,磨削精度可达IT5-6级,表面粗糙度值小至Ra1.25-0.01um;

    c. 磨削径向磨削力大,且作用在工艺系统刚性较差的方向上;

    d. 磨削温度高;

    e. 砂轮有自锐作用;

    f. 磨削除可以加工铸铁、碳钢、合金钢等一般结构材料外,还可加工一般刀具难以切削的高硬度材料,但不宜加工塑性较好的有色金属,

    g. 磨削加工的工艺范围广,不仅可以加工各种表面,还可用于各种刀具的刃磨;

    h. 磨削在切削加工中的比重增大。

    u 磨内孔和外孔的区别:外圆磨削工艺性好,高速可通过改变砂轮直径易以实现,砂轮与工件接触区敞开,接触面积小,冷却方便;而磨内孔时,砂轮和砂轮轴尺寸受孔的限制,直径较小,为获得较高的速度,必须提高转速,故易产生振动,影响表面粗糙度,砂轮与内孔内切,接触区封闭,接触面积大,产热集中,散热条件差,由此工件热变形大,轴也变形,加工精度低,形状误差大,

    磨内孔改善方法:采用较小进给量和背吃刀量,多次重复磨削,以降低效率换取精度提高。

    u 知识点:机床上的运动:切削运动,辅助运动。

    u 辅助运动有:分度运动,送夹料运动,控制运动,其他各种空程运动。

    u 按刀具分为 切刀,孔加工刀具,铣刀,拉刀,螺纹刀具,齿轮刀具,自动化加工刀具。

    u 按刀具上主切削刃多少分为 单刃刀具,多刃刀具。

    u 按刀具切削部分的复杂程度分为 一般刀具,复杂刀具。

    u 按刀具尺寸和工件被加工尺寸的关系分为 定尺寸刀具,非定尺寸刀具。

    u 按刀具切削部分本身的构造分为 单一刀具 和 复杂刀具。

    u 按刀具切削部分和夹持部分之间的结构关系分为整体式刀具和装配式刀具。

    u 切刀主要包括 车刀,刨刀,插刀,膛刀。

    u 孔加工刀具有 麻花钻,中心钻,扩孔钻,铰刀等。

    u 用得最多的刀具材料是 高速钢 和 硬质合金钢。

    u 高速钢分 普通高速钢 和 高性能高速钢。

    u 高性能高速钢分 钴高速钢,铝高速钢,高钒高速钢。

    u 外圆车刀切削部分的结构要素:前刀面,后刀面,副后刀面,主切削刃,副切削刃,刀尖。

    u 刀具的参考系分为 标注角度参考系 和 工作角度参考系。

    u 标注角度参考系由 主运动方向确定,工作角度参考系由 切削运动方向确定。

    u 构成刀具标注角度参考系的参考平面有 基面,切削平面,正交平面,法平面,假定工作平面,背平面。

    u 基面  过切削刃选定点垂直于主运动方向的平面。

    u 切削平面  过切削刃选定点与切削刃相切并垂直于基面的平面。

    u 正交平面 是通过切削刃选定点并同时垂直于基面和切削平面的平面。

    u 法平面 是通过切削刃选定点并垂直于切削刃的平面。

    u 假定工作平面 是通过切削刃选定点平行进给方向并垂直于基面的平面。

    u 在正交平面内标注的角度 前角,后角,楔角。

    u 在切削平面内标注的角度 刃倾角。

    u 在基面内标注的角度 主偏角,副偏角,刀尖角。

    u 前角 在正交平面内度量的前刀面与基面之间的夹角。

    u 后角 在正交平面内度量的后刀面与切削平面之间的夹角。

    u 楔角 在正交平面内度量的前刀面与后刀面之间的夹角。

    u 刃倾角 在切削平面内度量的主切削刃与基面之间的夹角。

    u 主偏角 主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。

    u 副偏角 副切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角。

    u 刀尖角 在基面内度量的主刃与副刃之间的夹角。

    u 刀具的几何参数包括 切削刃形状,刃区剖面型式,刀面型式,刀具角度。

    u 前角的选择原则(1)工件材料的强度低,硬度低,塑性大,前角数值应取大些,加工脆性材料时,应取较小的前角。(2)刀具材料的强度和韧性越好应选用较大的前角。(3)粗切时前角取小值,工艺系统差时,前角取大值。

    u 后角的选择原则 (1)粗切时后角可取小值,精切时,后角取大值(2)当工艺系统刚性较差或使用有尺寸精度要求的刀具时取较小的后角。

    u 前角的功用 增大前角能减小切削变形和摩擦,降低切削力和切削温度,减少刀具磨损和改善加工表面质量。

    u 后角功用 增大后角能减少后刀面与过度表面件的摩擦,还可以减少切削刃圆弧半径,使刃口锋利。

    u 刃倾角的功用 影响切屑流出方向,影响切削刃的锋利性,影响刀刃强度,影响切削分力。

    u 主偏角和副偏角的功用 (1)影响已加工表面粗糙度(2)影响切削分力的大小和比例,影响工艺系统的弹性变和振动。(3)直接影响刀尖强度,影响对切削热的传散(4)主偏角影响切屑层形状,影响断屑效果和排屑方向。

    u 主偏角的选择原则 (1)粗加工,半精加工,硬质合金车刀,选较大主偏角(2)加工很硬材料取较小主偏角(3)工艺刚性好取较小主偏角,车细长轴选较大主偏角(3)单件小批量生产 主偏角等于90度或45度。

    u ;副偏角选择原则 (1)一般刀具取较小副偏角(2)精加工刀具取更小副偏角(3)加工高强度高硬度或断续切削时取较小副偏角。

    u 磨具由 磨料,结合剂,空隙三者构成。

    u 砂轮的特性包括 磨料,粒度,硬度,结合剂,组织,形状和尺寸。

    u 粒度分 磨粒 和 微粉。

    u 砂轮硬度 是指砂轮工作时,磨料自砂轮上脱落的难易程度。

    u 一般情况下,加工硬度大的金属,应选软砂轮 ;加工软金属时,应选硬砂轮。粗磨时选软砂轮,精磨时选硬砂轮。

     第2章  机械加工方法与机床

    u 工件表面形成的方法:工件表面都可以看成一条发生线沿另一条发生线运动而成的,工件、刀具之一或两者同时按一定规律运动,形成两条发生线,从而生成所要加工的表面。

    u 形成发生线的方法:轨迹法、成形法、相切法、展成法。采用轨迹法形成所需的发生线需要一个独立的运动;成形法加工时勿需任何运动便可获得所需的发生线;采用相切法形成发生线,需要刀具旋转和刀具与工件之间的相对移动两个彼此独立的运动;展成法需要复合(工件的旋转和刀具的旋转或移动两个运动的复合)运动。

    Ø 机床

    u 机床的分类与型号:机床共有12类,每类有10组,如C6140:C表示类代号(车床),A表示结构特征代号(结构不同),6表示组代号(落地及卧式车床组),1表示系代号(卧式车床系),40表示主参数9最大工件回转直径);又如MG1432A,M表示类代号(磨床),G表示通用特性代号(高精度),1表示组代号(外圆磨床组),4表示系代号(万能外圆磨床系),32表示主参数(磨削直径),A表示重大改进顺序号(第一次重大改进)

    u 机床工件的运动:机床上形成被加工表面所必须的运动,它分主运动(速度最大,消耗功率最大的运动,是产生切削作用必不可少的运动)、进给运动(使切削运动得以继续进行,直至形成整个表面的运动,此运动速度较低,消耗功率也较小)。

    u 机床每个运动具备三个基本组成部分:执行件、传动件、动力源。

    u 传动联系有两种模式:动力源——传动装置——执行件;执行件——传动装置——执行件。

    u 传动链:从一个元件到另一个元件之间的一系列传动件。

    u 两类机床传动链:内联系传动链(传动链的两个末端件的转角或移动量之间如果有严格的比例关系要求);外联系传动链(只传递运动没有上述要求)。类如:展成法加工齿轮时,单头滚刀转一转,工件也应该转过一个齿,才能形成准确的齿形,因此,连接工件与滚刀的传动链即展成运动链,就是一条内联系传动链。

    第3章  机械加工工艺规程的制定

    u 生产过程与工艺过程:

    1. 生产过程:将原材料转变成成品的全过程;

    2. 工艺过程:直接改变生产对象的形状、尺寸及相对位置和性质等,使其成为成品和半成品的过程。

    u 机械加工工艺过程:采用机械加工方法(切削或磨削)直接改变毛坯的形状、尺寸、相对位置与性质等,使其成为零件的工艺过程,它决定产品精度,对成本、生产周期有影响。

    u 机械制造工艺是对各种机械制造方法与过程的总称,机械制造工艺过程包括机械加工工艺过程和机器装配工艺过程。

    u 机械加工工艺过程基本组成单元:工序、安装、工位、工步、走刀。

    1. 工序:指一组工人或一个人在一个工作地点对同一个或同时几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。工序是制定时间定额,配备工人和机床设备,安排作业计划和进行质量检验的基本单元。

    2. 安装:工件经过一次装夹后所完成的那一部分工艺过程。

    3. 装夹:工件在机床上或夹具中占据某一正确位置并被夹紧的过程。一个工序可能装夹一次,也可能多次,但减少装夹次数以减少装夹带来的误差,节约装夹时间。

    4. 工位:一次装夹后,工件与夹具或设备可动部分一起相对于刀具或设备的固定部分所占据的每一位置,

    5. 工步:在加工表面(或装配时连接表面)、加工工具不变的情况下,所连续完成的那一部分工序(工艺过程)—加工表面、加工刀具、切削用量、进给量、切屑速度不变所完成的工艺过程。

    6. 走刀:一个工步中若分几次切削某一金属层,每一次切削就称一次走刀。

    u 工艺规程:规定的产品或零部件制造过程和操作方法等工艺文件,它指导生产。

    u 工艺规程分类:加工工艺过程卡和机械加工工序卡。前者以工序为单位说明零件的整个工艺过程应如何进行的文件。后者,以每道工序所编制的工艺文件说明工序内容、进行步骤、并绘有工序图注明该工序定位基准、装夹方式、加工表面粗糙度、IT、刀具、进刀方向、切削用量、设备、检具、辅具等。

    u 生产纲领:企业在计划内应当生产的产品产量和进度计划、包括每台零件数、备品、废品率。

    u 产品类型:大量、成批、单位生产

    u 基准、设计基准、工艺基准

    1.基准:用来确定生产对象上叫几何要素间的几何关系所依据的那些点线面。

    2.设计基准:设计图上所采用的基准,是标注设计尺寸或位置尺寸的起点。

    3.工艺基准:在工艺过程中所采用的基准,它分为:测量、工艺、装配、定位基准

    a. 定位基准:在加工中用作定位的基准。它分粗基准、精基准。

    b. 测量基准:为测量所采用的基准。

    c. 工序基准:工序图上用来确定该工序加工表面加工后、尺寸、形状位置的基准。

    d. 装配基准:在装配时用来确定零件、部件在产品中的相对位置的基准。

    Ø 粗、精基准级选用原则:

    u 粗基准:用毛坯上未经加工的表面作定位基准。

    u 粗基准选用原则:

    1.合理分配余量原则。

    a. 若要保证某保证重要表面余量分配均匀,选它作为粗基准

    b. 在没有上述的要求情况下,若每一个平面都要加工,则应以加工余量最小的表面作粗基准。

    2.保证不加工面与已加工表面具有一定位置精度的原则,以达壁厚均匀、外形对称。

    3.便于装夹原则:选用粗基准的表面应平整光洁,不应有毛剌、浇口、冒口、以减少定位误差,夹紧可靠。

    4.粗基准一般不得重复使用原则:一般只在第一道有用,在以后的工序中不能重复之用。

    u 精基准:使用经过加工的表面作为定位基准:

    u 选用原则

    1. 基准重合原则:尽量选设计基准作精基准,避免基准不重合带来的误差。

    2. 基准统一原则:应尽可能选加工多个表面都选用的定位基准为精基准。以便保证加多个工表面的相互位置精度,便于夹具的制造与设计,

    u 加工阶段划分:粗加工,精加工加工安排,将主要表面加工按粗精基准分开,次要加工表面也以此安排则相应加工阶段中去而组成零件全部加工内容的加工工艺过程。

    1. 粗加工:主要切除大部分余量,加工出精基准,特点:表面粗糙度数值大,以生产率为考虑

    2. 半精加工:清楚粗加工残留下来的误差,达到一定精度为精加工作准备,完成一些次要表面的加工(钻孔、改丝、铣键槽等),可达IT10-12. 粗糙度Ra6.3-3.2um

    3. 精加工:达到最低要求,加工余量,较小的粗糙度值(IT7-10.Ra1.6-0.4um)

    4. 光洁加工:对于IT5以上 Ra0.2um的零件必须有此阶段,它有研磨,抛光,起精加,它能调高表面机械物理性质,粗糙度小数值,IT提高,但不能提高位置精度。

    u 工划分阶段的目的:

    1. .减少或消除内应力、切削力和切削热对精加工的影响。

    2. 有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理。

    3. 便于安排热处理。

    4. 可合理使用机床。

    u 5).表面精加工安排在最后,可避免或减少在夹紧和运输过程中的损伤已加工过的表面。

    u 工序顺序的排列:

    1. 基准先行,后加工表面,当粗精基准定下后顺序大概也出来了

    2. 先主后次

    3. 先粗后精

    4. 先面后孔,对于体之家类零件以孔作粗基准加工表面,以平面作精基准加工孔、面的面积大定位稳定,精度高。

    u 加工余量及影响因素:加工余量是指加工表面达到所需的精度和表面质量而应切除的金属层表面。加工余量分为工序余量和加工总余量。影响:1.加工表面的表面粗糙度和表面缺陷层深度。2.加工前或上工序的尺寸公差Ta。3.加工前或上工序各表面间的相互位置的空间偏差ρa。4.本工序加工时的装夹误差єb。

    u 工艺尺寸链计算:

    1. 工艺尺寸链:由单个零件加工过程和机器装配中互换联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组合。尺寸链由组成环、封闭环组成,组成环分为增环、减环;需要特别指出封闭环是加工最后形成的尺寸,不是已在加工的尺寸。例如:一套筒,车外圆直径,钻孔Ф2。 当Ф2一钻成型成壁厚t,t为封闭环,装配也一样:孔的直径D,装进轴d,形成间隙X,间隙的封闭环。

    知识点:

    1.工艺规程规定产品制造工艺过程和操作方法等的工艺文件称为工艺规程。

    2.工艺文件将工艺规程的内容填入一定格式卡片,即成为生产准备和施工所依据的工艺文件。

    3.工艺文件长用的有机械加工过程综合卡片,机械加工工艺卡片,机械加工工序卡片。

    4.加工工艺过程设计应解决好 定位基准的选择,工艺路线的拟定,工序尺寸及公差的确定,加工工序设计等问题。

    5.定位基准有 粗基准和精基准两种。

    6.加工经济精度是指在正常加工条件下所能达到的加工精度。

    7.加工阶段的划分 粗加工阶段,半精加工阶段,精加工阶段,光整加工阶段,超精密加工阶段。

    8.机械加工工序的安排基面先行,先粗后精,先主后次,先面后空。

    9.热处理工序的安排  预备热处理,最终热处理。

    10.加工余量分为 工序余量 和 加工总余量。

    11.工序余量 工序余量等于前后两道工序尺寸之差。

    12.工序尺寸都按 入体原则 标注极限偏差,即被包容面的工序尺寸取上偏差为0,包容面的工序尺寸取下偏差为0

    13.最小工序余量=工序余量基本尺寸-上工序尺寸的公差

       最大工序余量=工序余量基本尺寸+本工序尺寸公差

                   =最小工序尺寸+上工序尺寸的公差+本工序尺寸的公差

    14.被包容面指轴,包容面指孔。

    15.加工余量有 双边余量 与 单边余量之分。

    16.对外圆和孔等回转表面,加工余量指双边余量是从直径上考虑的,实际切削金属时加工余量的一半。平面的加工余量是指单边余量,等于实际切削的金属层厚度。

    17.工艺尺寸链  在零件加工过程中,由一系列相互联系切按一定顺序排列的工序尺寸所形成的封闭尺寸组合,称为工艺尺寸链。

    18.环  工艺尺寸链中每一个组成尺寸称为 环。

    19.封闭环 是加工过程中最后自然形成或间接得到的尺寸。每一组尺寸链中只有一个封闭环。

    20.组成环  在工艺尺寸链中对封闭环有影响的所有尺寸。

    21.组成环分为 增环  减环。

    22.增环 当其他组成环大小不变,某一组成环的增大会导致封闭环也增大时,该组成环为增环,

    23.减环  当其他组成环大小不变,某一组成环的增大会导致封闭环反而减小时,该组成环为减环。

    24.机械产品的装配包括 组装,调整,检验 和 试验 等。

    25.机械产品的装配精度一般包括 零部件件的尺寸精度,相互位置精度,相对运动精度,和  接触精度。

    26.装配尺寸链  是产品或部件装配过程中,由相关零件的尺寸或位置关系所组成的封闭的尺寸系统,是为了定量分析产品或部件的装配精度与构成产品或部件的零件精度的密切关系,在装配过程中建立的尺寸链。

    长用于保证产品装配精度方法有 互换装配法,选择装配法,修配装配法 和 调整装配法。

    第4章 机床夹具设计原理

    一、夹具

    1、机床夹具是将工件进行定位、夹紧、将道具进行导向或对刀,一保证工件相对于机床和刀具有正确位置的附加装置,简称夹具。

    2、夹具的组成:定位元件、夹紧装置、导向元件和对刀装置、连接元件、夹具体、其他元件及装置。(定位元件、夹紧装置和夹具体是夹具的基本组成部分)

    3、夹具的作用:保证加工质量、提高劳动生产率、减轻劳动强度、扩大机床使用范围

    4、夹具的分类:(1)按通用化程度分类:通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具、随行夹具。

    (2)按机床类型分:车床夹具、磨床夹具、钻床夹具、镗床夹具、铣床夹具

    (3)按用途分类:机床夹具、装配夹具、检验夹具

    (4)按动力源分:手动夹具、气动夹具、液压夹具、气压夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具、自紧夹具等。

    5、工件在夹具中加工时加工误差组成:

    1、安装误差:工件在夹具中的定位和夹紧误差

    2、对定误差:a、道具的导向或对刀误差即夹具与机床的相对位置误差。b、夹具在机床上的定位和夹紧误差即夹具与机床的相对位置误差;

    3、加工过程误差

    二、定位和夹紧

    1、定位:工件在机床上加工时,首先要把工件安放在机床工作台上或夹具中,使它和刀具之间有相对正确的位置,这个过程称为定位。

    定位的任务:使工件相对于刀具占有某一正确的位置。

    2、夹紧:工件定位后,应将工件固定,使其在加工过程中保持定位位置不变,这个过程称为夹紧。

    夹紧的任务:是保持工件的定位位置不变。

    3、安装:工件从定位到夹紧的整个过程称为安装。正确的安装是保证工件加工精度的重要条件。

    定位过程与夹紧过程都可能使工件偏离所要求的正确位置而产生定位误差与夹紧误差。

    4、安装误差:定位误差与夹紧误差之和。

    5、工件安装方法:

    直接找正安装——精度高、效率低、对工人技术水平要求高。一般用于单件小批量生产或定位精度要求特别高的场合。

    划线找正安装——精度不高、效率低、多用于批量不大,形状复杂的铸件。

    夹具安装——精度和效率均高,广泛采用。特点:1)工件在夹具中的正确定位,是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接处而实现的。因此,不再需要找正便可将工件 夹紧。2)由于夹具预先在机床上已调整好位置,因此,工件通过夹具相对于机床也就占有了正确的位置。3)通过家具商的对刀装置,保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。

    三、定位原理

    1、六点定位原理:采用六个按一定规律布置的约束点,可限制工件的六点自由度,实现完全定位,称六点定位原理。

    2、定位支承点说明:定位支承点必须与工件的定位基准面始终保持紧贴接触;是定位元件抽象而来的;分析其作用时,不考虑里的影响。

    3、完全定位与不完全定位:工件的6个自由度均被限制,称为完全定位。有一个或几个自由度未被限制,为不完全定位。

    4、不完全定位的两种情况:1)工件本身相对于某个点、线是完全对称的,则工件绕此点、线旋转地自由度无法被限制,即使限制了也无意义。

    2)工件加工要求不需要限制某一个或几个自由度。

    5、欠定位:定位点少于应消除的自由度、工件定位不足的定位。欠定位是不允许的。

    6、过定位:工件某一个(或某几个)自由度被两个(或两个以上)约束点约束。

    7、过定位可能导致的后果:工件无法安装;造成工件或定位元件变形。

    8、如何判断过定位是否允许:

    1) 如果工件的定位面经过机械加工,切形状、尺寸、位置精度均较高,则过定位是允许的。因为合理的过定位不仅不会影响加工精度,还会起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。

    2) 反之,如果工件的定位面是毛坯面,或虽经过加工,蛋加工精度不高。这时过定位不允许。因为它可能造成定位不准确,或定位不稳定,或发生定位干涉等情况。

    9、解决过定位的方法:

    1) 改变定位元件结构,从根本上消除过定位因素,抓源头。

    2) 提高工件及定位元件的制造精度,特别是位置精度,允许过定位的存在,但是把影响降低或消除。

    四、常用定位方法与定位元件

    1、工件以平面定位

    平面定位的主要形式是支承定位。夹具上常用的支承元件有:固定支撑、可调支承、自位支承、辅助支承。

    (1) 固定支承:有支承钉和支承板两种形式。前者用于较小平面支承;后者用于较大平面。

    (2) 可调支承:是支承点位置可以调整的支承。在支承钉的高度需要调整时采用。主要用于工件一粗基准面         定位,或定位几面的形状复杂,以及各批毛坯的尺寸、形状变化较大时。

    (3) 自位支承:在工件定位过程中能自动调整位置的支承。其作用相当于一个固定支承,只限制一个自由度。一板适用于毛面定位或刚性不足的场合。

    (4) 辅助支承:是工件定位后才参与支承的元件。工件因尺寸形状或局部刚度较差,使其定位不稳或受力变形等原因,需增设辅助支承,用以承受工件重力、夹紧力或切削力。其特点是:带弓箭定位夹紧后,再调整辅助支承,使其与工件的有关表面接触并锁紧。且辅助支承是没安装一个工件就调整一次。但它不限制工件的自娱度,也不允许破坏原有定位。

    辅助支承与可调支承的区别:辅助支承是工件定位后才参与支承的元件,其高度有工件确定,因此不起定位作用,蛋锁紧后就成为固定支承,能承受切削力。

    2、工件以圆孔定位

    工件以圆孔定位多属于定心定位,定位基准为圆孔的轴线。常用定位元件是定位销和心轴。

    定位销有圆柱销(限制2个)、圆锥销(3个)、菱形销(一个)等;心轴有刚性心轴、弹性心轴等。

    3、工件以外圆表面定位

    形式:定心定位和支承定位。常用元件:V形块。(长V形块或两个短V形块限制4个自由度;短V形块限制2个)。特点是:对中性好,可用于非完整外圆表面的定位。

    4、工件以其他表面定位

    5、定位表面的组合

    定位点数最多的胃主要定位面或支承面;次多的为第二定位面或导向面。

    五、定位误差的分析与计算

    1、引起的原因:工件在夹具中按六点定位原理所确定的位置产生变动,导致在工件加工表面至工序基准间的尺寸(即工序尺寸)发生了变化而造成的误差。

    2、产生的前提:采取调整法加工一批零件时,由于基准不重合(工序基准和定位基准)或定位面的配合间隙而引起;试切法没有。

    3、定义:用夹具装夹一批工件时,工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量。

    4、基准不重合误差:由于工件的工序基准和定位基准不重合而引起的定位误差。

    5、基准位置误差:由于工件定位表面或夹具定位元件制作不准确而引起的定位误差。

    六、工件在夹具中的夹紧

    为防止工件的定位在切削力、振动、惯性力及离心力等作用下发生变化,需对其进行夹紧,主要有三部分组成:力源装置,夹紧元件、中间传力机构

    夹紧装置的基本要求:不破坏工件的定位;夹紧力大小适中;夹紧装置安全、方便、省力;夹紧装置的自动化及复杂程度与生产纲领相符

    1、夹紧力作用方向的选择

    1)应有利于工件的准确定位,而不能破坏定位。因此,一般应垂直指向主要定位面。

    2)应尽量与工件刚度最大的方向相一致,以减小工件变形。

    3)应尽可能与切削力、工件重力方向一致,以减小所需夹紧力。

    2、夹紧力作用点的选择

    1)应正对支承元件或位于支承元件所形成的支承面内,以保证工件已获得的定位不变。

    2)应处在工件刚性较好的部位,以减小工件的夹紧变形。

    3)应尽可能靠近被加工表面,一边减小切削力对工件造成的翻转力矩。必要时应在工件刚度差的部位增加辅助支承并施加夹紧力,以减小切削过程中的振动和变形。

    第4章练习题

    1. 何谓机床夹具?试举例说明机床夹具的作用及其分类?

    答:所谓机床夹具,就是将工件进行定位、加紧,将刀具进行导向或对刀,以保证工件和刀具间的相对位置关系的附加装置。

    机床夹具的功用:①稳定保证工件的加工精度;

    ②减少辅助工时,提高劳动生产率;    

    ③扩大机床的使用范围,实现一机多能。

    夹具的分类:1)通用夹具; 2)专用夹具; 3)成组夹具; 4)组合夹具;              5)随行夹具。

    2. 工件在机床上的安装方法有哪些?其原理是什么?

    答:工件在机床上的安装方法分为划线安装和夹具安装。划线安装是按图纸要求,在加工表面是上划出加工表面的尺寸及位置线,然后利用划针盘等工具在机床上对工件找正然后夹紧;夹具安装是靠夹具来保证工件在机床上所需的位置,并使其夹紧。

    3. 夹具由哪些元件和装置组成?各元件有什么作用?

    答:1)定位元件及定位装置:用来确定工件在夹具上位置的元件或装置;

        2)夹紧元件及夹紧装置:用来夹紧工件,使其位置固定下来的元件或装置;

        3)对刀元件:用来确定刀具与工件相互位置的元件;

        4)动力装置:为减轻工人体力劳动,提高劳动生产率,所采用的各种机动夹紧的动力源;

        5)夹具体:将夹具的各种元件、装置等连接起来的基础件;

        6)其他元件及其他装置。

    4. 机床夹具有哪几种?机床附件是夹具吗?

    答:机床夹具有通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具和随行夹具。

    5. 何谓定位和夹紧?为什么说夹紧不等于定位?

    答:工件在夹具中占有正确的位置称为定位,固定工件的位置称为夹紧。工件在夹具中,没有安放在正确的位置,即没有定位,但夹紧机构仍能将其夹紧,而使其位置固定下来,此时工件没有定位但却被夹紧,所以说夹紧不等于定位。

    6. 什么叫做六点定位原理?

    答:采用六个按一定规则布置的约束点,限制工件的六个自由度,即可实现完全定位,这称为六点定位原理。

    7. 工件装夹在夹具中,凡是有六个定位支承点,即为完全定位,凡是超过六个定位支承点就是过定位,不超过六个定位支承点就不会出现过定位,这种说法对吗,为什么?

    答:不对;过定位是指定位元件过多,而使工件的一个自由度同时被两个以上的定位元件限制。

    8. 定位、欠定位和过定位是否均不允许存在?为什么?根据加工要求应予以限制的自由度或工件六个自由度都被限制了就不会出现欠定位或过定位吗?试举例说明。

    答:1)加工要求限制自由度而没有限制,是欠定位,是不允许的;所限制的自由度小于六个时,不一定是欠定位;2)一个自由度由一个以上定位元件限制时,产生超定位,超定位一般是不允许的,它可能产生破坏;所限制自由度小于六个时,也可能产生过定位;3)如果工件定位而精度较高,夹具定位元件精度也很高时,过定位是可以允许的,它可以提高加工刚度;4)工件定位应根据加工要求而定,不必完全定位;5)过定位和欠定位也可能同时存在。

    9. 常见的定位元件有哪些,分别限制的自由度的情况如何?

    答:常见的定位元件:1)平面定位:支撑钉及支撑板、可调支撑与自位支撑、辅助支撑;2)孔定位:定位销、锥销、心轴;3)外圆面定位:三爪卡盘、V型铁定位

    10. 可调支承、自位支承和辅助支承的不同之处?

    答:可调支撑:当工件的定位基面形状复杂时或者各毛坯的尺寸、形状变化较大时,多采用这类支撑,它的顶端位置在一个范围内调整,并可用螺母锁紧;自位支撑:为了避免超定位,需要减少某个定位元件所限制的自由度数目时,常把支撑做成浮动或联动结构,使之自为;辅助支撑:当工件定位基面较小,致使其一部分悬伸较长时,为增加工件的刚性,减少切削时的变形,常采用辅助支撑。

    11.根据六点定位原理,是分析图4.74中各零件的定位方案中各个定位元件所限制的自由度。

                       图4.74  零件的定位方案

    答:在(a)图中,三扎卡盘限制四个自由度:工件绕y轴、z轴的转动和延y、z轴的移动;挡块限制延x轴方向的移动。共限制五个自由度,属于不完全定位。

    在(b)图中,三扎卡盘限制两个自由度:延y、z轴的移动;若顶尖为死定尖,则顶尖配合三扎卡盘限制工件绕y、z轴的转动,同时,顶尖限制延x方向的移动。共限制五个自由度,属于不完全定位。若顶尖为活定尖,则顶尖只配合三扎卡盘限制工件绕y、z轴的转动。共限制四个自由度,属于不完全定位。

    在(c)图中,两顶尖限制工件绕y、z轴转动,x、y、z移动。共五个自由度,属于不完全定位。

    在(d)图中,小锥度心轴限制工件绕y、z轴的转动和y、z的移动;顶尖限制心轴延x方向的移动。共限制四个自由度,属于不完全定定位。

         在(e)图中,若三扎卡盘为相对夹持长三扎卡盘,则三扎卡盘限制四个自由度:y、z轴的旋转以及x、y轴的移动,中心架起辅助作用,增加工件的强度。共限制四个自由度,输油不完全定位。若三扎卡盘为相对夹持短三扎卡盘,则三扎卡盘限制两个自由度:x、y轴的移动,中心架配合三抓卡盘,限制Y、Z轴的转动。共限制四个自由度,属于不完全定位。

    在(f)图中,心轴限制Y,Z轴的转动与移动,小平面限制X轴移动,共限制五个自由度,为不完全定位。在(g)图中,双顶尖限制Y,Z轴的转动与移动,小平面限制X轴的移动,总共限制五个自由度,为不完全定位。在(h)图中,心轴1控制X,Y轴的移动,平面2控制Z轴的移动X,Y的转动,总共限制五个自由度,为过定位。在(i)图中心轴控制Y,Z的转动与移动,平面2控制X轴的移动Y,Z的转动,总共限制七个自由度,为过定位。在(j)图中,左端固定锥销,限制X、Y、Z的移动自由度;右端浮动锥销与固定锥销组合后限制Y、Z的转动自由度。

    在(k)图,中当为长V型块限制X,Z移动,为不完全定位;当为短V型块时限制X,Z的移动,为不完全定位。在(l)图中,圆柱销控制X,Y的移动,圆柱销和小平面配合限制X,Z的转动,共限制五个自由度,为不完全定位。

    12.何谓定位误差?定位误差有哪些因素引起的?定位误差的数值一般应控制在零件公差的什么范围之内?

    答:指工件在夹具中定位不准确而带来的误差。引起定位误差的因素:1)定位基准与设计基准不重合,2)定位基面与定位元件之间的间隙,3)定位基面本身的形状误差。

    13.图4.75(a)所示零件,底面3和侧面4已加工好,现需加工台阶面1和顶面2,定位方案如图4.75(b)所示,求各工序的定位误差。

    1. 

    图4.75  各零件和定位方案

    答:在加工顶面2时,设计基准与定位基准重合,所以定位误差即为本工序的加工误差,即δC=δH=2ΔH.在加工台阶面1时,由于设计基准与定位基准不重合,所以定位误差为本道工序的加工误差与基准转换误差之和,即δC=δA+δH=2ΔA+2ΔH=2(ΔA+ΔH)。

    14.图4.76所示为套筒零件铣平面,以内孔(D+ΔD 0  )中心O为定位基准,套在心轴上,则为调刀基准,配合间隙为Δ,工序尺寸为,求心轴水平和垂直放置时工序尺寸的定位误差。

    答:①当心轴垂直放置时,由于基准位移而产生基准位移误差,则有孔:Dmax=D+ΔD Dmin=D   轴:dmax=d dmin=d-Δd所以O1Omax=(D+ΔD)/2-(d-Δd) /2   O1Omin= D/2-d/2又因为间隙配合为Δ基准位移误差所造成的加工误差为:Δ1=(ΔD+Δd)/2+Δ所以水平放置时定位误差为:ΔH=Δ1+ΔH=(ΔD+Δd)/2+Δ+ΔH②当心轴垂直放置时:加工误差等于间隙配合误差Δ所以,垂直放置时的定位误差为:Δv=Δ+ΔH

    15.图4.77所示圆柱体零件的直径为,均放在V型块上定位铣平面,其加工表面的设计尺寸的基准分别为上母线B、下母线C和零件中心线O,试分别计算其定位误差。

    答:δ=90o,则有:①当设计尺寸基准为上母线B时,定位误差为:               ΔB=δ21sinα2+1=Δd21sinπ4+1=1.207Δd ②当设计尺寸基准为下母线C时,定位误差为:ΔC=δ2(1sinα2-1) =Δd2(1sinπ4-1)=0.207Δd     ③当设计尺寸基准为零件中心线O时,定位误差为:               Δo=δ2sinα2=Δd2sinπ4=0.707Δd

    16.为什么会出现基准位移误差?以工件的孔和外圆在心轴和V型块上定位为例。

    答:由于定位副的制造误差而造成定位基准位置的变动,对工件加工尺寸造成的误差 , 称为基准位移误差. 

    工件以圆柱孔定位

    1) 工件以圆柱孔在过盈配合心轴上定位

    由于过盈配合,定位基准不会发生移动:

    故ΔY =0

    因此定位误差因基准不重合情况不同而不同。

        (1)工序基准与定位基准重合,均为圆柱孔轴线时

    ΔB=0

    ΔY =0

    ΔD=ΔB +ΔY =0

    (2)工序基准在工件定位孔的母线上时

    ①工序基准在工件定位孔的上母线上时

    式中:δD——工件定位内孔的尺寸公差。

    ②工序基准在工件定位孔的下母线上时

    ΔB=

    ΔY =0

    ΔD=ΔB +ΔY =

    (3)工序基准在工件外圆上、下母线上时

    ΔD=ΔB +ΔY =

    式中:δd——工件外圆尺寸的公差

    2) 工件以圆柱孔在间隙配合的圆柱心轴(圆柱销)上定位,单边接触时

    (1) 若工序基准与定位基准重合,则

    ΔB=0

    ΔY=

    ΔD=ΔB +ΔY

    式中δd0——定位心轴的尺寸公差。

    为了安装方便,有时还增加一最小间隙Xmin ,由于最小间隙Xmin是一个常量,这个数值可以在调整必具预先加以考虑,则使Xmin的影响消除掉。因此在计算基准位移量时可不计Xmin的影响。

    (2) 若工序基准在工件的外圆上、下母线上,则

    ΔB=

    ΔD=ΔB +ΔY

    (3) 若工序基准在工件定位孔的母线上

    ①工序基准在工件定位孔的上母线上时

                       又

    ΔB=

    ΔY

    即:      ΔD f=ΔB +ΔY-=ΔB -ΔY

    ②工序基准在工件定位孔的下母线上时

    ΔB=     ΔY

    ΔD=ΔB +ΔY +

    17.夹紧力的确定原则是什么?

    答:(1)夹紧力作用方向应有助于工件定位的准确性。

    (2) 夹紧力方向应尽可能使所需夹紧力减小。

    (3) 夹紧力方向应尽可能使工件变形减小

    18.钻套的种类有哪些?分别适用于什么场合?

    答:根据钻套的结构和使用特点,主要有四种类型。

    ①固定钻套    该类钻套外圆以H7/n6或H7/r6配合,直接压入钻模板上的钻套底孔内。在使用过程中若不需要更换钻套(据经验统计,钻套一般可使用1000~12000次),则用固定钻套较为经济,钻孔的位置精度也较高。

    ②可换钻套    当生产批量较大,需要更换磨损的钻套时,则用可换钻套较为方便。可换钻套装在衬套中,衬套是以H7/n6或H7/r6的配合直接压入钻模板的底孔内,钻套外圆与衬套内孔之间常采用F7/m6或F7/k6配合。当钻套磨损后,可卸下螺钉,更换新的钻套。螺钉还能防止加工时钻套转动或退刀时钻套随刀具拔出。

    ③快换钻套    当被加工孔需依次进行钻、扩、铰时,由于刀具直径逐渐增大,应使用外径相同而内径不同的钻套来引导刀具,这时使用快换钻套可减少更换钻套的时间,如图7-58所示。快换钻套的有关配合与可换钻套的相同。更换钻套时,将钻套的削边处转至螺钉处,即可取出钻套。钻套的削边方向应考虑刀具的旋向,以免钻套随刀具自行拔出。

    以上三类钻套已标准化,其结构参数、材料和热处理方法等,可查阅有关手册。  

    ④特殊钻套   由于工件形状或被加工孔位置的特殊性,有时需要设计特殊结构的钻套。 如在斜面上钻孔时,应采用特殊钻套,钻套应尽量接近加工表面,并使之与加工表面的形状相吻合。如果钻套较长,可将钻套孔上部的直径加大(一般取0.1mm),以减少导向长度。又如在凹坑内钻孔时,常用加长钻套。

    19.夹具的动力装置有几种?各有什么特点?

     答(1)气动夹紧装置  气压夹紧是夹具中使用最广泛的一种动力装置

    (2)液压夹紧装置  液压夹紧装置特别适用于大型工件的加工及切削时有较大冲击的场合。

    (3)气—液压夹紧装置

    (4)气动夹紧装置的扩力机构  常用的扩力机构有楔块式、杠杆式、铰链连杆式和气一液压增力装置等

    (5)电磁夹紧装置一般都是作为机床附件的通用夹具。

    (6)真空夹紧装置  真空夹紧特别适用于夹紧由铝、铜及其合金、塑料等非导磁材料制成的薄板形工件,或刚度较差的大型薄壳零件。

    第5章  机械加工精度与表面质量

    u 机械加工精度:零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状、位置)与理想几何参数的复合程度,符合越高,精度越高;加工误差:加工后零件的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度,它是精度高低数量指标。

    u 研究加工精度的目的:了解机械加工工艺基本理论,分析各种工艺因素对加工精度的影响,找出减少误差,提高精度和效率的途径。

    u .获得尺寸精度方法:试切法、调整法、定尺寸刀具法、自动控制法。

    u 获得形状精度方法:轨迹法、成形法、展成法。

    u 获得位置精度方法:一次装夹获得法、多次装夹获得法(直接装夹法、找正装夹法、夹具装夹法)。

    u 工艺系统和原始误差;工艺系统:机床、夹具、刀具、和工件构成的封闭系统;原始误差:工艺系统种种误差是造成工件加工误差的根源,分为静误差和动误差,静误差:工艺系统初始状态有关误差;动误差:与工艺误差有关的原始误差,力、热、磨损、测量等引起的误差。

    u 误差大小分类:A误差分类:系统误差、随机误差、粗大误差

    u 表面质量:包括波度和表面粗糙度,加工表面层材料物理、机械性能变化;它影响疲劳强度、抗腐蚀能力、配合质量、耐磨性、密封。

    u 加工表面硬化:加工过程中塑性变形,晶粒间剪切滑移,晶格扭曲,晶粒拉长、破碎和纤维化,引起表层材料强化,强度、硬度提高。

    零件的加工精度:尺度精度(试切法,调整法,定尺寸刀具法,自动控制法)、形状精度和位置精度。

    机床制造误差中对工件加工精度影响较大的误差有:

    主轴回转误差(径向圆跳动,轴向圆跳动,角度摆动)

    导轨误差:导轨在水平面内的直线度误差对加工精度的影响-导轨在水平面内的直线度误差直接反应在被加工工件表面的法线方向(误差敏感方向)上,它对加工精度的影响最大。

             导轨在垂直平面内的直线度误差对加工精度的影响

             导轨间的平行度误差对加工精度的影响

    传动误差。

    工艺系统刚度:工艺系统刚度、机床刚度、机床部件刚度。

    影响加工精度的原始误差主要包括以下几个方面:1,工艺系统的几何误差,包括机床、夹具和刀具等的制造误差及其磨损2,工艺装夹误差3,工艺系统受力4,工艺系统受热变形引起的加工误差5,工件内应力重新分布引起的变形5,其他误差,包括原理误差、测量误差、调整误差等。

    工艺系统刚度对加工精度的影响

    加工精度:零件在加工以后的几何参数(尺寸、形状和位置)与图样规定的理想

    零件的几何参数符合的程度。

    加工误差:零件在加工以后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与图样规定的

    理想零件的几何参数的偏离。

    加工经济精度:在正常加工条件下(采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准

    技术等级的工人,不延长加工时间)所能保证的加工精度。

    加工精度的获得方法:

    位置精度的获得:与工件的装夹方式和加工方法有关

    形状精度的获得:轨迹法;成形法;展成法

    尺寸精度的获得:试切法;定尺寸刀具法;调整法;自动控制法

    机械加工工艺系统:机床、夹具、刀具和工件就构成了一个完整的系统

    工艺系统的误差称为原始误差,原始误差的组成:

    理解:原理误差、机床误差、工艺系统受力变形、工工艺系统热变形、残余

    应力引起的变形,PPT

    加工误差分析:

    正态分布曲线法:(理解这种方法的特点)

    (1)曲线成钟形,中间高,两边低。这表示尺寸靠近分散中心的工件占大部

    分,而尺寸远离分散中心的工件是极少数。

    (2)工件尺寸大于 x 和小于 x 的同间距范围内的频率是相等的。

    (3)表示正态分布曲线形状的参数是s 。s 越大,曲线越平坦,尺寸越分散,

    也就是加工精度越低;s 越小,曲线越陡峭,尺寸越集中,也就是加工精度越高。

    (4)一般都取正态分布曲线的分散范围为±3 s 。±3 s (或  6s )的大小

    代表了某一种加工方法在规定的条件下所能达到的加工精度。

    工艺能力是用工艺能力系数 Cp表示的,它是公差范围  T和实际误差(分

    散范围 6s )之比即:

    表面质量:PPT

    CP=

    T

    6s

    理解表面质量对零件使用性能(耐磨性、疲劳强度、配合质量等)的影响

    表面粗糙度:PPT

    减小切削时的粗糙度的途径:采用较高切削速度;切削韧性材料时粗糙度较

    大;增大前角、增大后角;减小主偏角、减小副偏角、增大刀尖圆角半径;减小

    进给量等

    加工硬化:PPT

    切削(磨削)过程中表面层产生的塑性变形使晶体间产生剪切滑移,金格严

    重扭曲,并产生晶粒的拉长、破碎和纤维化,引起材料的强化,这时它的强度和

    硬度都提高了,这就是加工硬化现象。

    残余应力:理解残余拉应力和残余压应力对零件使用性能不同影响。

    振动:PPT

    工艺系统的振动按性质可分为:自由振动、强迫振动、自激振动

    自由振动:工艺系统受初始干扰力或原有干扰力取消后产生的振动

    强迫振动:工艺系统在外部激振力作用下产生的振动,特征:强迫振动的频

    率总是与干扰力的频率相等或是它的整倍数。

    自激振动:工艺系统在输入输出之间有反馈特性,并由能源补充而产生的振

    动。又称“颤振”。特征:  1)没有周期性干扰力;2)自激振动的频率接近于系

    统的某一固有频率;3)自激振动不因有阻尼存在而衰减为零。产生自激振动的

    条件:E 吸收  >E 消耗

     

     

     

     

    第6章 装配工艺基础

    1、保证装配精度的方法有哪四种?

    2、图示装配后齿轮与挡圈间轴向间隙为0.1~0.35mm,现采用修配法装配,已知:

    选A5为修配环,试确定A5的公差和极限偏差。

    3、图示齿轮与轴的装配关系。装配后齿轮轴向间隙为0.1~0.35mm,现采用固定调整法装配,选A5为调整件,试求A5分组数及尺寸系列。已知:

    展开全文
  • 固态LiDAR,固态混合LiDAR,机械LiDAR APD/SPAD 2轴MEMS扫描镜+ SPAD图像传感器在混合固态LiDAR中的应用 APD的工作模式分为线性模式和盖革模式两种。当APD的偏置电压低于其雪崩电压时,对入射光电子起到线性...

    固态LiDAR,半固态混合LiDAR,机械LiDAR

    1. APD/SPAD
      在这里插入图片描述

    2轴MEMS扫描镜+ SPAD图像传感器在混合固态LiDAR中的应用
    APD的工作模式分为线性模式和盖革模式两种。当APD的偏置电压低于其雪崩电压时,对入射光电子起到线性放大作用,这种工作状态称为线性模式。在线性模式下,反向电压越高,增益就越大。APD对输入的光电子进行等增益放大后形成连续电流,获得带有时间信息的激光连续回波信号。当偏置电压高于其雪崩电压时,APD增益迅速增加,此时单个光子吸收即可使探测器输出电流达到饱和,这种工作状态称为盖革模式。工作在盖革模式下的APD又被称作SPAD。
    APD工作在盖革模式下,单个光子即可使其工作状态实现开、关之间的转换,形成一个陡峭的回波脉冲信号,因而具备单光子成像的能力。种光电探测器的灵敏度极高,探测距离理论上可以非常远,三千公里都不成问题,若干年前就已在军事领域(隐形飞机、导弹系统)大有所为。APD的盖革模式非常适合用在LiDAR。
    在这里插入图片描述

    APD在线性模式和盖革模式下的光子探测能力比较
    2. MPPC
    MPPC是一种俗称硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)的新型光半导体器件,根据其原理可称多像素光子计数器(Multi-Pixel Photon Counter,MPPC)。由多个工作在盖革模式的APD阵列组成,具有高增益、高探测效率、快速响应、优良时间分辨率和宽光谱响应范围等特点。
    当MPPC中的一个像素接收到一个入射光子时,就会输出一个幅度一定的脉冲。多个像素如都接收到入射光子,则每个像素都会输出一个脉冲,这几个脉冲最终会叠加在一起,由一个公共输出端输出,以此达到更大的增益。
    相比APD,MPPC的增益可达到105~106,这样在理论上,可以在更短的时间内得到更长的距离信息,探测带宽也与APD不相上下。另外,拥有小而有效面积、更多像素结构的MPPC不仅具备较快的时间特性(上升时间仅1纳秒左右),还可利用它独特的光子分辨能力,将不同表面反射率的物体识别出来,从而达到测距同时分辨物体表面特性的目的。从这些性能上来看,MPPC非常适合脉冲测距法的应用,自动驾驶上一维激光雷达的理想“小伙伴”。
    滨松正式发布了最新的近红外MPPC研制成果,推出了红外增强型MPPC S13720系列。其在905纳米处具有较高的探测效率,响应速度快,工作温度范围宽,适合各种场合下的激光雷达应用,尤其是使用ToF测距法的长距离测量。
    在这里插入图片描述

    1. PIN光电二极管
      硅PIN光电二极管成本低,且不易受周围环境光的干扰,但相比APD/SPAD和MPPC,探测距离较短。硅PIN光电二极管的上升和下降时间非常短(通常为10纳秒或更短),非常适合于接收25纳秒数量级的光脉冲。此外,硅PIN光电二极管表现出非常高的线性度,甚至在强光条件下都可以检测到非常小的信号。硅PIN光电二极管可形成一维或二维阵列,可以集成于速度快、无运动部件的2D或3D传感器,从而对物体的存在、位置和速度提供快速且准确的信息。
      混合固态LiDAR的企业和研究机构梳理
      (1)LeddarTech
      LeddarTech公司总部位于加拿大,专注于为自动驾驶汽车和驾驶辅助系统开发自己的LiDAR技术。集成在汽车前大灯中的LeddarTech混合固态LiDAR,视场角60°x 20°,探测距离300米(汽车)、200米(行人)。激光光源通过MEMS扫描镜发射后形成行面阵,对前方物体和路面进行扫描,具有高“距离/功率”比、在能见度较低的情况下完成对目标的探测以及分辨多个目标的能力。
      在这里插入图片描述

    LeddarTech混合固态LiDAR结构示意图
    (2)Pioneer

    日本著名企业先锋集团(Pioneer),从影碟机技术积累转战LiDAR,从车载娱乐影音、导航延伸到自动驾驶。先锋正在开发一款高性能、紧凑、低成本的3D LiDAR传感器。3D LiDAR采用MEMS扫描镜,具有小孔径透镜的特征,并通过优化光学设计,可以被投入到实际的车载应用中。先锋将向汽车制造商、ICT(信息、通信、技术)相关企业以及日本和海外一些公司提供3D LiDAR样品,预计在2020年投入量产。
    在这里插入图片描述

    先锋发布的使用MEMS扫描镜的3D LiDAR
    (3)Cepton
    Cepton成立于2016年,总部设在美国硅谷,由四位来自斯坦福大学背景、并有丰富经验的半导体行业老兵创立。Cepton的技术比较特殊,团队成员称其技术与MEMS扫描镜是最相近的,但又不是MEMS扫描镜,而是采用Micro-motion(微动原理),并且自己开发了微动器件。这家公司比较神秘,相关的专利还未到公开的时间(专利申后需18个月才公开)。不过麦姆斯咨询认为Cepton虽然未使用MEMS扫描镜,但仍然采用微动技术的半导体芯片,依然属于混合固态LiDAR大军。究其具体技术,或许明年就可以揭开神秘的面纱。
    Cepton HR系列LiDAR产品
    (4)Draper
    Draper是一家美国非盈利性研发组织,总部位于美国马萨诸塞州的剑桥,其官方名为“The Charles Stark Draper Laboratory, Inc”。研究组织专长于设计、开发并应用先进技术解决方案,以解决国家安全、太空探索、健康医疗和能源领域的各种问题。其开发的一款混合固态LiDAR传感器采用MEMS扫描镜技术,预计在规模量产后,成本仅需50美元。这款LiDAR传感器将具有300米的探测距离,角分辨率小于0.1度,扫描速率为20帧/秒。
    (5)Spectrolab
    Spectrolab是波音公司的全资子公司航天器动力系统太阳能电池的全球领先供应商。其推出的MLS 201采用MEMS扫描镜,1550纳米短波红外激光,探测距离为20米,适合室内外物体的探测。
    在这里插入图片描述

    Spectrolab推出的MEMS LiDAR
    目前看来,混合固态LiDAR系统研发方面,国外企业已经具有领先优势。而国内企业如速腾聚创、镭神智能、禾赛科技等则处于蓄势待发的状态。
    Velodyne在2000年代中期发明了现代3D(三维)LiDAR(激光雷达)扫描仪。但近年来,传统观念认为,Velodyne的设计(将64个激光器安装于一个旋转平台)很快将被新一代固态LiDAR传感器淘汰,这类固态传感器仅使用单个固定激光器进行场景扫描。一家名为Ouster的创业公司正试图挑战这一观点,正以极具竞争力的价格销售类似Velodyne的旋转式机械LiDAR。
    与Ouster首席执行官Angus Pacala进行了对话,对旋转式和固态LiDAR之间的优劣权衡有着独到的专业见解,Pacala之前曾是固态LiDAR最著名的创业公司——Quanergy的联合创始人。在谈话中,Pacala拒绝了评价其前任公司。但行动胜于雄辩。可以认为,作为Quanergy的联合创始人,Pacala肯定非常了解固态LiDAR技术的优缺点。而当决定创建另一家LiDAR公司时,决定不再做固态LiDAR,这或许能说明一些问题。“固态LiDAR”实际上是一类涵盖几种非旋转式机械LiDAR设计的总称。
    主要可分为三种技术方案:一种为MEMS(微机电系统)方案,采用微型MEMS扫描镜来控制激光束;另一种,采用称为光学相控阵的技术来控制激光束,而无需任何运动部件;第三种,则被称为泛光(Flash)成像LiDAR,无需光束转向,只需一次闪光即可照明整个场景,再通过类似于数码相机的二维阵列图像传感器探测返射回来的光线。Pacala此前创办的Quanergy虽然没有详细公开解释其技术细节,根据报道判断,公司主要采用的是光学相控阵方案。由于很微小或没有移动部件,所有这三种设计方案都可能带来更坚固、更经济的LiDAR传感器。
    从长远来看,业内倡导将几乎所有的电子器件(包括激光器本身、光束控制电路、检测器和运算支持)都集成封装在一起。因而,未来消费类产品中的固态LiDAR很可能将不像旋转式机械LiDAR那样,必须突兀地安装在汽车顶部才能正常工作。这在理论上听起来不错,Pacala在2012年联合创立Quanergy公司时大概也是这么认为的。显然改变了想法,第二次LiDAR创业,采用了更传统的旋转式机械LiDAR方案。
    旋转式机械LiDAR有其独特优势Pacala指出了传统旋转式机械LiDAR设计的几大优势。其中,最明显的优势是其360°视场。 可以在汽车顶部固定安装一个激光雷达,从而360°地感知汽车周围的情况。相比之下,固态LiDAR需要固定在某些适当的位置(例如车身前后方或四角),视场角一般在120°或以内。自动驾驶汽车采用固态LiDAR传感器,至少需要4台才能达到跟旋转式机械LiDAR一样的覆盖范围。另一个不太明显的优势是,人眼安全法规允许运动的激光源发射比固定激光源更高的功率。
    据Pacala介绍,所有1级安全系统的设计必须确保人员不眨眼直视激光设备数秒钟,仍然不会受到伤害。当采用固态扫描单元时,如果人眼处于激光扫描器几英寸的地方,可能会导致100%的激光射入眼内。如果采用旋转式LiDAR传感器时,激光只集中于某个特定的方向,只有360°旋转的一小部分。旋转式LiDAR可以为每个激光脉冲提供更高的功率,而不会造成眼睛损伤。这样可以更容易地检测到返射光,在可预见的未来,旋转式LiDAR单元可能要比固态LiDAR单元具有更大的探测范围优势。
    谷歌早期的自动驾驶原型车。车顶有一个巨大的旋转式LiDAR传感器,前翼子板上有个黑色的雷达(共4个),后轮上安装有“车轮编码器”,车内还有视频摄像头。这款原型车装配的各类传感器总价高达15万美元同时,大部分领先的固态LiDAR设计,都面临着“远距离探测”这个显著的挑战。MEMS系统中的微型扫描镜能投射的激光量有限。这使得远处物体反射激光束并被探测的难度很大。光学相控阵方案相对于其它技术,产生的光束发散性更大,很难兼顾长距离、高分辨率和宽视场。
    而对于泛光成像LiDAR,每次发射的光线会散布在整个视场内,这意味着只有一小部分激光会投射到某些特定点。此外,光电探测器阵列中的每个像素都必须非常小,限制了它可以捕捉的反射光量。“固态LiDAR方案挑战很大,” Pacala表示。传统旋转式LiDAR技术拥有独特的优势,在接下来的十年将继续保持一定的市场地位,尤其是在高端市场。据Pacala预测,绝大部分LiDAR系统将在未来十年逐步转为固态方案,仍将会有一些具有真正高性能和高价值的旋转式机械LiDAR传感器。Pacala用硬盘市场做了一个有趣的比喻。
    15年前左右,固态存储设备越来越受欢迎,特别是在移动设备中。然而,时至今日仍然有大量具有旋转磁盘的传统硬盘驱动器正在销售。这种设计提供了高容量和低成本的完美组合。Pacala预计未来的低端激光雷达设备将大多采用固态设计,就像大部分移动设备都采用固态存储一样。但对于要求最苛刻的应用(包括自动驾驶汽车),预计高端旋转LiDAR还将占据重要的市场位置,提供远距离、高分辨率和更宽广的视野。
    Ouster对Velodyne带来了价格压力虽然Ouster采用了与Velodyne相同的基本技术方案,但Ouster提供了透明且激进的定价方案,这可能会让Velodyne略感头疼。
    在这里插入图片描述

    64线OS-1在展会现场的实时演示据麦姆斯咨询此前报道,Ouster目前提供了三种LiDAR型号:一款低端的16线LiDAR传感器OS-1,售价3500美元,一款64线OS-1版本,售价12000美元,以及一款探测距离更长的64线传感器OS-2,售价24000美元。
    那Velodyne的产品售价如何?Velodyne的16线LiDAR“传感冰球”的售价为4000美元,这与Ouster的3500美元16线机型大致相当。福布斯报道称,Velodyne老款64线机型的售价仍然高达75000美元,仅比10年前的85000美元略有降幅。当Velodyne总裁Marta Hall被问及Velodyne的HDL-64E与64线OS-1的价格比较时,回答道:“Velodyne的HDL-64E是十年前开发的产品,自那时起,Velodyne已经做出了很多改进。将Ouster 的LiDAR产品跟Velodyne最新的128线LiDAR传感器VLS-128比较才够合理,VLS-128的批量定价将是12000美元或以下。”的确,VLS-128比Ouster的OS-1拥有更惊人的参数规格。Velodyne这款高端LiDAR单元具有更大的探测范围,比Ouster售价24000美元的OS-2更加吸引人。
    拥有一台VLS-128的成本将是多少?Hall表示它目前“尚未定价销售。”当然她也没有明确表示大批量客户是否可以拿到12000美元或更低的价格。说到底,LiDAR单元的单价并不重要。所有这些LiDAR厂商的长期目标以数千甚至数百万台为单位出售这些传感器,用于消费级车辆。批量采购LiDAR的汽车制造商,肯定能从单个价格中获得很大折扣。像Ouster那样公布立即交付的具体价格有助于建立信誉。相信Velodyne将会尽一切努力在未来的某个时间点,匹配Ouster打出的12000美元价格牌。
    未来要做到这一点,与能够做到这一点并不是一回事,不是吗?LiDAR创业公司Luminar首席执行官Austin Russell对于LiDAR成本问题,也表示:“对于消费级汽车来说,这类LiDAR系统的售价的确需要低至小几千美元或以下”,并承诺价格对Luminar来说不是问题。听Austin Russell的意思,Luminar的LiDAR传感器似乎还没有达到“小几千美元”的价格目标,目前实际上可能要比那个目标数字更高。
    总的来说,通过与Ouster首席执行官Pacala的交流,对LiDAR成本很快能够得到大幅降低持谨慎乐观态度。不过,价格确实正在下降,正如Velodyne宣布16线产品降价50%。如果愿意接受探测范围略小、分辨率更低的LiDAR解决方案,可以找到售价几千美元甚至几百美元的LiDAR单元。
    市场上最好的LiDAR单元(可能也是唯一能真正支持全自动驾驶汽车的那些LiDAR单元),仍然需要花费数万美元。值得注意的是,另一个LiDAR技术主要竞争厂商Waymo。这家Alphabet(谷歌)子公司近十年一直在研究自动驾驶汽车,已经从使用Velodyne的LiDAR系统转为采用自己生产的LiDAR技术。并且,公司仍在使用相同的传统旋转式机械LiDAR方案,但据报道,Waymo已经研究出如何将LiDAR单元的成本降低10倍。由于市场没有公开Waymo的原始成本数据,无法判断其产品的具体价格,但可以肯定的是,Waymo的LiDAR单元成本不会超过8500美元,并且有可能少于这个数字。如果不是一家像Waymo这样的公司,那自己解决这个问题可能很困难。一款产品再复杂,Velodyne在2000年代中期发明了现代3D(三维)LiDAR(激光雷达)扫描仪。但近年来,传统观念认为,Velodyne的设计(将64个激光器安装于一个旋转平台)很快将被新一代固态LiDAR传感器淘汰,这类固态传感器仅使用单个固定激光器进行场景扫描。一家名为Ouster的创业公司正试图挑战这一观点,正以极具竞争力的价格销售类似Velodyne的旋转式机械LiDAR。
    近期,有幸与Ouster首席执行官Angus Pacala进行了对话,对旋转式和固态LiDAR之间的优劣权衡有着独到的专业见解,Pacala之前曾是固态LiDAR最著名的创业公司——Quanergy的联合创始人。在谈话中,Pacala拒绝了评价其前任公司。但行动胜于雄辩。可以认为,作为Quanergy的联合创始人,Pacala肯定非常了解固态LiDAR技术的优缺点。而当决定创建另一家LiDAR公司时,决定不再做固态LiDAR,这或许能说明一些问题。“固态LiDAR”实际上是一类涵盖几种非旋转式机械LiDAR设计的总称。
    主要可分为三种技术方案:一种为MEMS(微机电系统)方案,采用微型MEMS扫描镜来控制激光束;另一种,采用称为光学相控阵的技术来控制激光束,而无需任何运动部件;第三种,则被称为泛光(Flash)成像LiDAR,无需光束转向,只需一次闪光即可照明整个场景,再通过类似于数码相机的二维阵列图像传感器探测返射回来的光线。Pacala此前创办的Quanergy虽然没有详细公开解释其技术细节,根据报道判断,公司主要采用的是光学相控阵方案。由于很微小或没有移动部件,所有这三种设计方案都可能带来更坚固、更经济的LiDAR传感器。
    从长远来看,业内倡导将几乎所有的电子器件(包括激光器本身、光束控制电路、检测器和运算支持)都集成封装在一起。因而,未来消费类产品中的固态LiDAR很可能将不像旋转式机械LiDAR那样,必须突兀地安装在汽车顶部才能正常工作。这在理论上听起来不错,Pacala在2012年联合创立Quanergy公司时大概也是这么认为的。显然改变了想法,第二次LiDAR创业,采用了更传统的旋转式机械LiDAR方案。
    旋转式机械LiDAR有其独特优势Pacala指出了传统旋转式机械LiDAR设计的几大优势。其中,最明显的优势是其360°视场。可以在汽车顶部固定安装一个激光雷达,从而360°地感知汽车周围的情况。相比之下,固态LiDAR需要固定在某些适当的位置(例如车身前后方或四角),视场角一般在120°或以内。自动驾驶汽车采用固态LiDAR传感器,至少需要4台才能达到跟旋转式机械LiDAR一样的覆盖范围。另一个不太明显的优势是,人眼安全法规允许运动的激光源发射比固定激光源更高的功率。
    据Pacala介绍,所有1级安全系统的设计必须确保人员不眨眼直视激光设备数秒钟,仍然不会受到伤害。当采用固态扫描单元时,如果人眼处于激光扫描器几英寸的地方,可能会导致100%的激光射入眼内。如果采用旋转式LiDAR传感器时,激光只集中于某个特定的方向,只有360°旋转的一小部分。旋转式LiDAR可以为每个激光脉冲提供更高的功率,而不会造成眼睛损伤。这样可以更容易地检测到返射光,在可预见的未来,旋转式LiDAR单元可能要比固态LiDAR单元具有更大的探测范围优势。
    谷歌早期的自动驾驶原型车。车顶有一个巨大的旋转式LiDAR传感器,前翼子板上有个黑色的雷达(共4个),后轮上安装有“车轮编码器”,车内还有视频摄像头。这款原型车装配的各类传感器总价高达15万美元同时,大部分领先的固态LiDAR设计,都面临着“远距离探测”这个显著的挑战。MEMS系统中的微型扫描镜能投射的激光量有限。这使得远处物体反射激光束并被探测的难度很大。光学相控阵方案相对于其它技术,产生的光束发散性更大,很难兼顾长距离、高分辨率和宽视场。
    而对于泛光成像LiDAR,每次发射的光线会散布在整个视场内,这意味着只有一小部分激光会投射到某些特定点。此外,光电探测器阵列中的每个像素都必须非常小,限制了它可以捕捉的反射光量。“固态LiDAR方案挑战很大,” Pacala表示。提出,传统旋转式LiDAR技术拥有独特的优势,在接下来的十年将继续保持一定的市场地位,尤其是在高端市场。据Pacala预测,绝大部分LiDAR系统将在未来十年逐步转为固态方案,仍将会有一些具有真正高性能和高价值的旋转式机械LiDAR传感器。Pacala用硬盘市场做了一个有趣的比喻。
    15年前左右,固态存储设备越来越受欢迎,特别是在移动设备中。然而,时至今日仍然有大量具有旋转磁盘的传统硬盘驱动器正在销售。这种设计提供了高容量和低成本的完美组合。Pacala预计未来的低端激光雷达设备将大多采用固态设计,就像大部分移动设备都采用固态存储一样。但对于要求最苛刻的应用(包括自动驾驶汽车),预计高端旋转LiDAR还将占据重要的市场位置,提供远距离、高分辨率和更宽广的视野。Ouster对Velodyne带来了价格压力虽然Ouster采用了与Velodyne相同的基本技术方案,但Ouster提供了透明且激进的定价方案,这可能会让Velodyne略感头疼。
    64线OS-1在展会现场的实时演示据麦姆斯咨询此前报道,Ouster目前提供了三种LiDAR型号:一款低端的16线LiDAR传感器OS-1,售价3500美元,一款64线OS-1版本,售价12000美元,以及一款探测距离更长的64线传感器OS-2,售价24000美元。
    那Velodyne的产品售价如何?Velodyne的16线LiDAR“传感冰球”的售价为4000美元,这与Ouster的3500美元16线机型大致相当。就在12月,福布斯报道称,Velodyne老款64线机型的售价仍然高达75000美元,仅比10年前的85000美元略有降幅。当Velodyne总裁Marta Hall被问及Velodyne的HDL-64E与64线OS-1的价格比较时,她回答道:“Velodyne的HDL-64E是十年前开发的产品,自那时起,Velodyne已经做出了很多改进。将Ouster 的LiDAR产品跟Velodyne最新的128线LiDAR传感器VLS-128比较才够合理,VLS-128的批量定价将是12000美元或以下。”的确,VLS-128比Ouster的OS-1拥有更惊人的参数规格。Velodyne这款高端LiDAR单元具有更大的探测范围,比Ouster售价24000美元的OS-2更加吸引人。
    拥有一台VLS-128的成本将是多少?Hall表示它目前“尚未定价销售。”当然她也没有明确表示大批量客户是否可以拿到12000美元或更低的价格。说到底,LiDAR单元的单价并不重要。所有这些LiDAR厂商的长期目标以数千甚至数百万台为单位出售这些传感器,用于消费级车辆。批量采购LiDAR的汽车制造商,肯定能从单个价格中获得很大折扣。像Ouster那样公布立即交付的具体价格有助于建立信誉。相信Velodyne将会尽一切努力在未来的某个时间点,匹配Ouster打出的12000美元价格牌。
    未来要做到这一点,与能够做到这一点并不是一回事,不是吗?LiDAR创业公司Luminar首席执行官Austin Russell对于LiDAR成本问题,也表示:“对于消费级汽车来说,这类LiDAR系统的售价的确需要低至小几千美元或以下”,并承诺价格对Luminar来说不是问题。听Austin Russell的意思,Luminar的LiDAR传感器似乎还没有达到“小几千美元”的价格目标,目前实际上可能要比那个目标数字更高。
    总的来说,通过与Ouster首席执行官Pacala的交流,使对LiDAR成本很快能够得到大幅降低持谨慎乐观态度。不过,价格确实正在下降,正如Velodyne宣布16线产品降价50%。如果愿意接受探测范围略小、分辨率更低的LiDAR解决方案,可以找到售价几千美元甚至几百美元的LiDAR单元。
    市场上最好的LiDAR单元(可能也是唯一能真正支持全自动驾驶汽车的那些LiDAR单元),仍然需要花费数万美元。值得注意的是,另一个LiDAR技术主要竞争厂商Waymo。这家Alphabet(谷歌)子公司近十年一直在研究自动驾驶汽车,已经从使用Velodyne的LiDAR系统转为采用自己生产的LiDAR技术。并且,公司仍在使用相同的传统旋转式机械LiDAR方案,但据报道,Waymo已经研究出如何将LiDAR单元的成本降低10倍。由于市场没有公开Waymo的原始成本数据,无法判断其产品的具体价格,但可以肯
    定的是,Waymo的LiDAR单元成本不会超过8500美元,并且有可能少于这个数字。如果不是一家像Waymo这样的公司,那自己解决这个问题可能很困难。一款产品再复杂,只要产量上去了,价格自然会下降。目前,LiDAR传感器的市场需求只是未来五到十年内的一小部分,到了那时无人驾驶出租车公司将开始大举扩大车队规模。随着LiDAR生产规模的扩大,制造技术的不断改进以及规模经济所带来的影响,LiDAR传感器势必会越来越便宜。
    混合固态LiDAR
    2016年1月的CES消费电子展会上,Velodyne展示了“混合固态超级冰球”(Solid-State Hybrid Ultra Puck Auto),由此引入了混合固态激光雷达(LiDAR)的概念。可惜的是这款LiDAR的内部结构一直未揭晓,仅仅只是机械式LiDAR的旋转部件小型化还是将板级电路ASIC化,目前不得而知。世面上对于机械式LiDAR、混合固态LiDAR和全固态LiDAR的叫法和定义不甚清晰。那么,麦姆斯咨询是如何定义的呢?
    在这里插入图片描述

    左图:32线混合固态Ultra Puck Auto,右图:16线机械式VLP-16。这款高性能32线Ultra PuckAuto和机械式VLP-16相比,外观上除了颜色略有差异以外,尺寸几乎一样(高为72毫米,底部直径为103毫米),具有体积小、重量轻的特点,可以集成在汽车后视镜的位置
    在上一篇文章《LiDAR系列报道(二):汽车LiDAR的“先行者”——机械式LiDAR》中,谈到了机械式LiDAR,了解到机械式LiDAR在工作时发射系统和接收系统会一直360度地旋转。而混合固态LiDAR工作时,单从外观上是看不到旋转的,巧妙之处是将机械旋转部件做得更加小巧并深深地隐藏在外壳之中。
    本文将采用半导体“微动”器件——MEMS扫描镜(代替宏观机械式扫描器)在微观尺度上实现LiDAR发射端的激光扫描方式,定义为“混合固态”。而全固态LiDAR的定义和相关工作原理,将在下一期报道中细细道来。为什么产生“混合固态”的概念呢?MEMS扫描镜是一种硅基半导体元器件,属于固态电子元件;MEMS扫描镜并不“安分”,内部集成了“可动”的微型镜面;由此可见MEMS扫描镜兼具“固态”和“运动”两种属性,故称为“混合固态”。可以说,MEMS扫描镜是传统机械式LiDAR的革新者,引领LiDAR小型化和低成本化。
    在这里插入图片描述

    基于MEMS扫描镜的混合固态LiDAR原理图
    Tips:MEMS扫描镜
    传统的扫描成像LiDAR系统一般采用双摆镜、双振镜和旋转多面体反射棱镜的扫描方式,由这些具有宏观尺寸的光学元件所构成的扫描系统体积庞大而笨重。而利用MEMS技术可以直接在硅基芯片上集成体积十分精巧的微型扫描镜,并通过MEMS扫描镜来反射激光器的光线,从而实现微米级的运动扫描,那么宏观上便看不到LiDAR中的任何机械旋转部件。
    在这里插入图片描述

    MEMS扫描镜示意图:微型镜面可以转动,从而实现对激光的操控
    在这里插入图片描述

    一款MEMS扫描镜的SEM照片
    MEMS扫描镜是指光学偏转角度较大(达到10°以上)的一种微镜类型,主要功能是实现激光的指向偏转、图形化扫描。MEMS扫描镜采用光学MEMS技术制造的,把微光反射镜与MEMS执行器集成在一颗半导体芯片上。MEMS扫描镜的运动方式包括平动和扭转两种机械运动。MEMS扫描镜按原理区分,主要包括四种:静电驱动、电磁驱动、电热驱动、压电驱动。其中前两种技术比较成熟,应用也更广泛。
    在这里插入图片描述

    四种原理的MEMS扫描镜性能比较
    目前,技术成熟且量产的MEMS扫描镜企业基本集中在中国大陆地区以外。比如被英飞凌收购的MEMS公司Innoluce、台湾OPUS、美国Mirrorcle的MEMS扫描镜采用的是静电驱动模式;而博世最新推出的全新交互式激光投影微型扫描仪BML050中的MEMS扫描镜、滨松发布的MEMS微镜S12237-03P、意法半导体与美国MicroVision公司合作生产的MEMS扫描镜,均采用电磁驱动原理。而国内如无锡微奥科技、西安知微传感、常州创微电子、上海微技术工研院等企业也是在此领域摩拳擦掌,有望成为后起之秀。
    更多MEMS微镜知识,麦姆斯咨询曾经在《走进3D视觉系列(五):且难且前行的“MEMS微镜”》中详细谈过,不妨复习一下。
    探究混合固态LiDAR的革新奥秘,发现竞争优势
    与机械式LiDAR相比,混合固态LiDAR具有小型化和低成本的巨大优势。
    首先,来看看机械式LiDAR的结构和工作模式。发射光学系统后端藏有N组发射模块,而在接收光学后端有N组与发射模块一一对应的接收模块(下图中背面遮挡不可见)。当LiDAR开始工作时,N组发射模块和N组接收模块在电路的控制下按照一定的时间顺序轮流工作,例如,在时刻1,发射模块1工作,发射激光脉冲,同时接收模块1接收目标反射的发射模块
    1发射的激光信号;在时刻2,发射模块2工作,发射激光脉冲,同时接收模块2接收目标反射的发射模块2发射的激光信号;……在时刻N,发射模块N工作,发射激光脉冲,同时接收模块N接收目标反射的发射模块N发射的激光信号。这样的结构,线束与N值对应,16线LiDAR就需要内部布置16组发射模块和接收模块,即使32线LiDAR在结构上优化(据说可以并排,每排16组,从而不增加装置高度),机械式LiDAR想把尺寸再做小的空间也不多了。
    混合固态LiDAR采用MEMS扫描镜,仅需要一束激光光源,通过一面MEMS扫描镜来反射激光器的光线,两者采用微秒级的频率协同工作,通过探测器接收后达到对目标3D扫描的目的。与多组芯片组的机械式LiDAR结构相比,混合固态LiDAR采用单组MEMS扫描镜 + 单束激光光源,对体积减小的效果显而易见。
    在这里插入图片描述

    机械式LiDAR(型号:HDL-64E)与混合固态LiDAR(型号:LeddarVu)尺寸对比
    从成本角度分析,16线机械式LiDAR就需要16组IC芯片组:跨阻放大器(TIA)、低噪声放大器(LNA)、比较器(Comparator)、模数转换器(ADC)等。麦姆斯咨询估算每组的芯片成本约200美元,仅16组的芯片成本就高达3200美元。Innoluce曾发布一款混合固态LiDAR设计方案,采用MEMS扫描镜,并将各种分立芯片集成设计到一套LiDAR控制芯片组,这样下来LiDAR的成本控制在200美元以内。
    在这里插入图片描述

    16线机械式LiDAR内部芯片组,16组的芯片的成本就高达3200美元
    在这里插入图片描述

    Innoluce采用MEMS扫描镜的混合固态LiDAR设计方案,成本低于200美元
    除了体积和成本的巨大优势,混合固态LiDAR还有其它可圈可点的优势:首先,没有宏观的机械转动,不存在机械磨损,可靠性更高;其次,探测距离更远(150米以上),适合远距离汽车环境感知和探测;另外,采用一束激光光源而非多束,功耗更小,更能保障人眼安全。
    Tips:光电探测器
    光电探测器是将光脉冲转换成电信号的元器件,在LiDAR系统中充当“眼睛”的角色关键的传感器。目前主要的光电探测器有雪崩光电二极管(Avalanche PhotonDiode,简称APD)/单光子雪崩二极管(Single Photon Avalanche Diode,简称SPAD)、硅光电倍增管(MPPC)和PIN光电二极管。
    在这里插入图片描述

    展开全文
  • 工程机械智能化技术案例实例.ppt工程机械智能化;;6。中外工程机械产品技术已从一个传统成熟期走到了现代化时期.工程机械产品的综合技术水平跃上了一个新的台阶。其中之一是:IT 改造了传统的工程机械产品, 计算机...
  • 老读者应该知道了,我毕业后去的苏州,从个人情感上来说,我是非常喜欢苏州的,不仅景美,也美,哈哈。 毕业后去哪个城市,其实对于我们程序员来说,还是蛮重要的,这在很大程度上决定了你未来的职业发展。 首先,...
  • 人体动作捕捉技术综述

    千次阅读 2021-01-03 21:25:00
    人体动作捕捉技术综述 摘 要:本文综述了目前动作捕捉领域几大主流解决方案,并重点挑选出目前在专业领域应用最广泛的光学式捕捉以及惯性式捕捉进行了原理的阐述和分析。 关键词:动作捕捉;传感器;加速度 1 引言...
  • 在本文中,他将展示如何使用硬表面建模技术创建一个半机械武僧角色。需要机械才能维持生命的概念在开始制作之前,我选择了一些与角色相关的概念,它非常的适合练习一些设计和细节的制作。并且我很喜欢靠机械装置...
  • 机械电子工程与人工智能有何关系作者:核心期刊目录查询 发布时间:2018-04-02在现代生活中,人工智能越来越多地出现在人们的周围。无论是用于娱乐的智能机器还是智能城市提出的智能生活的智能家居,都揭示了人工...
  • 关注+星标公众号,不错过精彩内容编排 | strongerHuang微信公众号|嵌入式专栏前几天,有读者在后台问,他是一个机械专业的学生,想转到嵌入式方向,问我有没有必要转?如果转嵌入...
  • 该款神经假手不仅低成本,而且也很轻便,重约磅(约227克),外观如同《超能陆战队》中的大白。 对于很多接受过上肢截肢的来说,假肢已经取得了长足的进步。然而高科技的灵巧的神经义肢的成本往往很高,而且是...
  • 大家好,我是06年专插本考生,分数是363,考上了佛山科学技术学院。我发现很多问专插本考试难不难。我觉得考试难,因为每年都有许多报考,像05年就有22000多人争那几千个名额,我报考的专业招155,录取20,...
  • 前 言对人体的生理功能进行计算机模拟,借助于计算机仿真技术研究人体的生理特性和病理机制,是 目前 国内外生物医学工程领域的一个研究方向。对人体血液循环系统( human blood circulation system ,简称 bcs )的...
  • 技术背景 当前科技的发展成果日新月异,信息时代已经成熟,信息与装备深度融合的智能物联时代也初现曙光,广泛嵌入于各种设备中的智能化嵌入式软件必将大显身手,成为未来产业的爆发点和企业产品价值的增长点。软件...
  • 现代传感技术绪论

    2021-07-10 04:40:11
    《现代传感技术绪论》由会员分享,可在线阅读,更多相关《现代传感技术绪论(50页珍藏版)》请在装配图网上搜索。1、现 代 传 感 技 术 绪 论 高 新 技 术 迅 速 发 展 的 信 息 时 代 , 获 取 准 确 可靠 的 信 息 ...
  • 点上方人工智能算法与Python大数据获取更多干货在右上方···设为星标★,第一时间获取资源仅做学术分享,如有侵权,联系删除转载于 :量子位别人的国庆节,硬生生造了一只钢铁侠的机械臂...
  • 焊接一般技术要求

    2020-12-20 12:36:55
    项目部技术负责有关工种人员认真学习,熟悉施工图纸,了解设计意图,参加设计交底会。 水下打捞工程平时要注意搜集整理资...[详细] 2019-10-08杭州市烟囱人工拆除公司,电厂烟囱拆除公司检查除锈、涂装设备情况,...
  • 来源:大数据文摘我们很容易忽视我们在宏大的生态系统中的卓越地位,尤其是在一个容易依赖技术引领我们走向我们渴望的未来的时代。我们真的相信技术比人类更复杂和必要吗?被创造的东西真的能取代它的...
  • 1.(2.5分) 对起重机械管理的叙述,正确的是: 。 A、机制造厂要保证产品技不低于行业通用的技术条件水平 B、自制和改造起重机,可在一般机械厂进行 C、应由企业总工或厂长组织制定使用管理制度 D、每两年...
  • [论文关键词]数据交换电路交换报文交换、分组交换综合业务数字交换[论文摘要]本论文讨论计算机网络数据交换技术的发展历程,阐述数据交换每个发展阶段的技术特点。着重对分组交换技术进行分析论述。交换设备是人类...
  • 机交互技术主要是研究与计算机之间的信息交换,告诉计算机我想要什么,让计算机输出我想要的结果 发展史(3个阶段): 命令行 图形用户界面: 特点: 桌面隐喻、 WIMP技术(Window、Icon、Menu、Pointing)...
  • 信息技术素养从2001年起,我们由计算机教师摇身一变成为信息技术教师了,改名后的《信息技术》教材对计算机概述为信息处理工具,信息技术课程归属于综合实践课程,同年10月,教育部颁发《中小学信息技术课程指导纲要...
  • [论文关键词]数据交换 电路交换 报文交换、分组交换 综合业务数字交换[论文摘要]本论文讨论计算机网络数据交换技术的发展历程,阐述数据交换每个发展阶段的技术特点。着重对分组交换技术进行分析论述。交换设备是...
  • 工业机器人技术题库及答案一、判断题第一章1、工业机器人由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成。√2、被誉为“工业机器人之父”的约瑟夫·英格伯格最早提出了工业机器人概念。×3、工业机器人的机械...
  • 一个机械毕业生的转编程之路

    千次阅读 多人点赞 2021-07-24 19:00:45
    一个机械毕业生的转编程之路 2021年六月,又来更新了,2020年刚入职时定好的目标,想着2022年拿个2万块钱,看来是实现不了了。 转行干了半年多java,现在又跳槽走了,目前是17k,为了自身的发展,需要去更好的平台,...
  • 基于Matlab的单相波可控整流电路的设计与仿真.doc 信息工程学院 课程设计信息工程学院课程设计报告书题目: 基于Matlab的单相波可控整流电路的设计与仿真 课 程: 电子线路课程设计专 业: 电气工程及其自动化 班...
  • 机械转计算机会后悔吗,机械转行学什么好,小编整理了相关信息,希望会对大家有所帮助!机械转计算机会不会后悔机械行业,传统工业基础,我们国家一直在高度发展中,即使以后成为发达国家了,还是离不开机械行业,其...
  • 个多世纪以来,计算机科学技术有了飞速的发展,因为它很大程度上解放了劳动力,节约了大量人力物力。时至今日,计算机已经广泛地应用于国民经济以及社会生活的各个领域,计算机科学与技术的发展水平.计算机的应用程度...

空空如也

空空如也

1 2 3 4 5 ... 20
收藏数 24,844
精华内容 9,937
关键字:

半机械人技术