1、lAB= 0.01 8 ms 以v作速度多边形图 (b)，有 2=6=vB6/lBD=vpb6/lBD=0.059rad/s(逆时针) vB2B6=vb2b6=0.018 45 rns (3)加速度分析： aB5 = anB6 + atB6 = anB2 + akB6B2 + arB6B2 大小 26lBD ? 12lAB 22vB6B2 ? 方向 B-D BD B-A BC BC其中，anB2=12lAB=0.08m/s2，anB6=62lBD=0.000 1 8ms2，akB2B6=26vB2B6=0.00217ms2以a作速度多边形图 (c)。有 6=atB6/lBD=a b6r/lBD
2、=1,71 rads2(顺时针)3-22图示为一缝纫机针头及其挑线器机构，设已知机构的尺寸lAB=32mm，lBC=100 mm，lBE=28mm，lFG=90mm，原动件1以等角速度1=5 rad/ s逆时针方向回转试用图解法求机构在图示位置时缝纫机针头和挑线器摆杆FG上点G的速度及加速度。 解： （1）以l作机构运动简图如图 (a)所示。 (2)速度分析： vC2 = vB2 + vC2B2 大小 ? lAB ? 方向 /AC AB BC以v作速度多边形图如图(b)，再根据速度影像原理；作b2c2e2BCE求得e2，即e1。由图得2=vC2B2/lBC=ac2b2/lBC=0.44 rad
3、s(逆时针) 以E为重合点 vE5=vE4+vE5E4 大小 ? ? 方向 EF /EF继续作图求得vE5，再根据速度影像原理，求得vG=vpg=0.077 m/ s5=vpglFG=0.86 rads(逆时针)vE5E4=ve5e4=0.165 rns (3)加速度分析： aC2 = anB2 + anC2B2 + atC2B2大小 ? 12lAB 22lBC ?方向 /AC B-A C-B BC其中anB2=12lAB =0.8 ms2 anC2B2 =anC2B2=0.02 mS2以a=0,01(rns2)mm作加速度多边形图(c)，再利用加速度影像求得e2。然后利用重合点E建立方程 a
4、nE5十atE5=aE4+akE5E4+arE5E4继续作图。则矢量pd5就代表了aE5。再利用加速度影像求得g。 aG=apg=0.53 mS2 第3章31 何谓速度瞬心?相对瞬心与绝对瞬心有何异同点?答：参考教材3031页。32 何谓三心定理?何种情况下的瞬心需用三心定理来确定?答：参考教材31页。3-3试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号P，直接标注在图上)(a) (b)答：答： （10分）(d) （10分）3-4标出图示的齿轮一连杆组合机构中所有瞬心，并用瞬心法求齿轮1与齿轮3的传动比1/3。（2分）答：1)瞬新的数目：K=N(N-1)/2=6(6-1)/2=152)为求1
5、/3需求3个瞬心P16、P36、P13的位置3）1/3= P36P13/P16P13=DK/AK由构件1、3在K点的速度方向相同，可知3与1同向。3-6在图示的四杆机构中，LAB=60mm，LCD=90mm,LAD=LBC=120mm, 2=10rad/s,试用瞬心法求： 1)当=165时，点的速度vc； 2)当=165时，构件3的BC线上速度最小的一点E的位置及速度的大小； 3)当VC=0时，角之值(有两个解)。解：1）以选定的比例尺机械运动简图（图b） 2）（3分）（3分）求vc定出瞬心p12的位置（图b）因p13为构件3的绝对瞬心，则有3=vB/lBp13=2lAB/l.Bp13=100
6、.06/0.00378=2.56(rad/s)vc=c p133=0.003522.56=0.4(m/s)3)定出构件3的BC线上速度最小的点E的位置,因BC线上速度最小的点必与p13点的距离最近，故丛p13引BC线的垂线交于点E，由图可得 vE=l.p13E3=0.00346.52.56=0.357(m/s)4)定出vc=0时机构的两个位置（图c）量出1=26.4 2=226.63-8机构中，设已知构件的尺寸及点B的速度vB(即速度矢量pb)，试作出各机构在图示位置时的速度多边形。答： （10分）（b）答： 答： 311 速度多边形和加速度多边彤有哪些特性?试标出图中的方向。 答 速度多边形
7、和加速度多边形特性参见下图，各速度方向在图中用箭头标出。 3-12在图示的机构中，设已知构件的尺寸及原动件1的角速度1 (顺时针)，试用图解法求机构在图示位置时C点的速度和加速度。(a)答： （1分）（1分）Vc3=VB+VC3B=VC2+VC3C2 （2分） aC3=aB+anC3B+atC3B=aC2+akC3C2+arC3C2 （3分） VC2=0 aC2=0 （2分） VC3B=0 3=0 akC3C2=0 （3分）(b)答： （2分）（2分） VC2=VB+VC2B=VC3+Vc2C3 （2分） 3=2=0 （1分） aB+anC2B+atC2B=aC3+akC2C3+arC2C3
8、（3分）(c)答： （2分）VB3=VB2+VB3B2 （2分）VC=VB3+VCB3 （2分） （1分）a n B3+a t B3=aB2+akB3B2+arB3B2 （3分）3- 13 试判断在图示的两机构中B点足否都存在哥氏加速度？又在何位置哥氏加速度为零?怍出相应的机构位置图。并思考下列问题。(1)什么条件下存在氏加速度?(2)根椐上一条请检查一下所有哥氏加速度为零的位置是否已全部找出。(3)图 (a)中，akB2B3=22vB2B3对吗?为什么。 解 1)图 (a)存在哥氏加速度，图 (b)不存在。 (2)由于akB2B3=22vB2B3故3，vB2B3中只要有一项为零，则哥氏加速度
9、为零。图 (a)中B点到达最高和最低点时构件1，34重合，此时vB2B3=0，当构件1与构件3相互垂直即_f=；点到达最左及最右位置时2=3=0故在此四个位置无哥氏加速度。图 (b)中无论在什么位置都有2=3=0，故该机构在任何位置哥矢加速度都为零。 (3)对。因为32。3-14 在图示的摇块机构中，已知lAB=30mm，lAC=100mm，lBD=50 mm,lDE=40 mm，曲柄以等角速度l=40radS回转，试用图解法求机构在1=45位置时，点D及E的速度和加速度，以及构件2的角速度和角加速度。 解 (1)以l作机构运动简图 (a)所示。 (2)速度分析： 以C为重合点，有 vC2 =
10、 vB + vC2B = vC3 + vC2C3 大小 ?1lAB ? 0 方向 ? AB BC /BC以l作速度多边形图 (b)，再根据速度影像原理，作bdeBDE求得d及e，由图可得vD=vpd=023 ms vE=vpe=0.173m/s2=vbc2/lBC=2 rad/s(顺时针)(3)加速度分析：以C为重合点，有 aC2 = aB + anC2B + atC2B = aC3 + akC2C3 + arC2C3 大小 12lAB 22lBC ? 0 23vC2C3 ? 方向 BA CB BC BC /BC其中anC2B=22lBC=0.49 ms2，akC2C3=23vC2C3=0.7
11、ms2，以a作加速度多边形如图 (c)所示，由图可得 aD=apd=0.6 4m/S2 aE=ape=2.8m/s2 2=atC2B/lBC=an2C2/lBC=8.36rad/s2(顺时针) i 3- l5 在图（ a）示的机构中，已知lAE=70 mm,；lAB=40mm，lEF=60mm,lDE=35 mm,lCD=75mm,lBC=50mm原动件以等角速度1=10rad/s回转试以图解法求机构在1=50。位置时点C的速度Vc和加速度a c解： 1）速度分析：以F为重合点有 vF4=vF5=vF1+vF5F1 以l作速度多边形图如图(b)得，f4(f5)点，再利用速度影像求得b及d点根据
12、vC=vB+vCB=vD+vCD继续作速度图，矢量pc就代表了vC 2）加速度分析：根据 a F4= an F4+ a tF4= a F1+ ak F5F1+ ar F5F1以a作加速度多边形图 (c)，得f4(f5)点，再利用加速度影像求得b及d点。 根据 aC=aB+anCB+atCB=aD+anCD+atCD 继续作图，则矢量p c就代表了aC则求得 vC=vpc=0.69 ms aC=apc=3ms23-16 在图示凸轮机构中，已知凸轮1以等角速度1=10 rads转动，凸轮为一偏心圆，其半径R=25 mm，lAB=15mmlAD=50 mm，1=90，试用图解法求构件2的角速度2与角
13、加速度2。提示：可先将机构进行高副低代，然后对其替代机构进行运动分析。解 (1)以l作机构运动简图如图 (a)所示。 (2)速度分析：先将机构进行高副低代，其替代机构如图 (a)所示，并以B为重合点。有VB2 = vB4 + vB2B4 大小 ? 1 lAB ? 方向 BD AB /|CD以v=0.005 rns2作速度多边形图如图 (b)，由图可得 2=vB2lBD=vpb2(lBD)=2.333 rads(逆时针) (3)加速度分析： aB2 = anB2 + atB2 = aB4 + akB2B4 + arB2B4 大小 22lBD ? 12lAB 24vB2B4 ? 方向 B-D BD
14、 B-A CD /CD其中anB2=22lBD =0.286 m/s2，akB2B4 =0.746 ms2作图 (c)得 = atB2 /lBD=an2b2/lBD=9.143 rads2：(顺时针)3-18 在图（a)所示的牛头刨机构中lAB=200 mnl，lCD=960 mm，lDE=160 mm, 设曲柄以等角速度1=5 rads逆时针方向回转试以图解法求机构在1=135位置时刨头点的速度vC。 解 1）以l作机构运动简图如图 (a)。 2）利用瞬心多边形图 (b)依次定出瞬心P36,P13.P15 vC=vP15=1AP15l=1.24 m/S3 -19 图示齿轮一连杆组合机构中，M
15、M为固定齿条，齿轮3的直径为齿轮4的2倍设已知原动件1以等角速度1顺时针方向回转，试以图解法求机构在图示位置时E点的速度vE以及齿轮3，4的速度影像。 解：(1)以l作机构运动简图如(a)所示。 (2)速度分斫： 此齿轮连杆机构可看作，ABCD受DCEF两个机构串联而成，则可写出： vC=vB+vCB vE=vC+vEC以v作速度多边形如图 (b)所示由图得 vE=vpe m/S取齿轮3与齿轮4的啮合点为k，根据速度影像原理，作dckDCK求得k点。然后分别以c，e为圆心，以ckek为半径作圆得圆g3和圆g4。圆g3代表齿轮3的速度影像，圆g4代表齿轮4的速度影像。3-21 图示为一汽车雨刷机
16、构。其构件l绕固定轴心A转动，齿条2与构件1在B点处铰接，并与绕固定轴心D转动的齿轮3啮合(滚子5用来保征两者始终啮合)，固连于轮3上的雨刷3作往复摆动。设机构的尺寸为lAB=18 mm, 轮3的分度圆半径r3=12 mm，原动件1以等角速度=l rad/s顺时针回转，试以图解法确定雨刷的摆程角和图示位置时雨刷的角速度和角加速度。解： (1)以l作机构运动简图 (a)。在图作出齿条2与齿轮3啮合摆动时占据的两个极限位置C，C”可知摆程角如图所示： (2)速度分析： 将构件6扩大到B点，以B为重合点，有 vB6 = vB2 + vB6B2大小 ? 1lAB ? 方向 BD AB BC vB2=l
17、lAB= 0.01 8 ms 以v作速度多边形图 (b)，有 2=6=vB6/lBD=vpb6/lBD=0.059rad/s(逆时针) vB2B6=vb2b6=0.018 45 rns (3)加速度分析： aB5 = anB6 + atB6 = anB2 + akB6B2 + arB6B2 大小 26lBD ? 12lAB 22vB6B2 ? 方向 B-D BD B-A BC BC其中，anB2=12lAB=0.08m/s2，anB6=62lBD=0.000 1 8ms2，akB2B6=26vB2B6=0.00217ms2以a作速度多边形图 (c)。有 6=atB6/lBD=a b6r/lBD
18、=1,71 rads2(顺时针)3-22图示为一缝纫机针头及其挑线器机构，设已知机构的尺寸lAB=32mm，lBC=100 mm，lBE=28mm，lFG=90mm，原动件1以等角速度1=5 rad/ s逆时针方向回转试用图解法求机构在图示位置时缝纫机针头和挑线器摆杆FG上点G的速度及加速度。 解： （1）以l作机构运动简图如图 (a)所示。 (2)速度分析： vC2 = vB2 + vC2B2 大小 ? lAB ? 方向 /AC AB BC以v作速度多边形图如图(b)，再根据速度影像原理；作b2c2e2BCE求得e2，即e1。由图得2=vC2B2/lBC=a.工业4.0时代，工厂的自动化设备
19、通常只能应对精确位置，不像人工可以处理简单偏差。而机器视觉能缩短这一差距。随着我国制造业的快速发展，中国本土的企业也逐渐兴起，出现了一批具有一定实力的机器视觉研发生产企业。同时，机器视觉应用范围逐步扩大，工业机器人成为产业进一步发展的热土。工业4.0时代，工厂的自动化设备通常只能应对精确位置，不像人工可以处理简单偏差。而机器视觉能缩短这一差距。根据公开资料，2016年中国机器视觉市场总额达到38亿元，近5年复合增长率达到26.6%。纵观我国产业发展历程，中国机器视觉相关产业起步较晚，最初多用于电子及半导体行业，也有“国外机器视觉的崛起很大程度上是得益于其半导体行业发展”的说法。因为，半导体行业
20、的诸如锡膏印刷机、贴片机、AOI检测这类的设备必须使用高性能机器视觉组件。但在社会现代化进程的大力推进下，机器视觉行业也在中国市场度过了发展的最初时期。随着我国劳动力成本上升，人口红利拐点来临，降本增效及制造业转型需求必将推动国内机器视觉进入快速通道。不仅国际知名品牌纷纷在中国开展业务，中国本土的企业也逐渐兴起，出现了一批具有一定实力的机器视觉研发生产企业。此外，机器视觉应用范围也逐步扩大，由起初的电子制造业和半导体生产企业，发展到了包装，汽车，交通和印刷等多个行业。根据前瞻产业研究院发布的机器视觉产业发展前景与投资分析报告数据显示，2015年机器视觉市场规模达3.5亿美元，占全球8.3%，增
21、速达22.2%，位居全球首位，中国已成为继美国和日本之后的全球第三大机器视觉市场。2016-2020年，中国机器视觉市场增速预计将保持在20%以上，将达到十亿美元级的市场空间。其中机器视觉在工业机器人方面的应用最为普遍。近年来，机器人尤其是工业机器人的迅猛发展，带动了机器视觉市场需求的大幅增长。在2016年5月份的世界机器人大会新闻发布会上，信工部副部长毛伟明透露，把智能制造作为该部门今后的重点工作，制定我国工业机器人产业的“十三五”规划，争取更多政策支持机器人关键部件的研发生产和推广。尤其是当前的以高端装备制造为核心的智造工业4.0时代背景下，随着中国制造2025战略的深入，工业智能机器人产
22、业市场呈现爆炸式增长势头，而充当工业机器人“火眼金睛”角色的机器视觉功不可没。对于机器人而言，让工业机械手或机器人“长”一双眼睛，机器视觉赋予其精密的运算系统和处理系统，模拟生物视觉成像和处理信息的方式，让机械手更加拟人灵活的操作执行，同时识别、比对、处理场景，生成执行指令，进而一气呵成的完成动作。由此可见，作为机器人尤其是智能化可视机器人重要的零部件之一，机器视觉对机器人的灵活性及可操作性的提升具有决定性意义。可以预见随着机器视觉与机器人的深入融合，可视机器人将在未来十年内占据智能装备领域重要一席之地。2016年我国政府正式出台“十三五”规划，明确把机器人产业作为我国工业发展的重点方向，推动
23、机器换人，加快企业转型升级，争取在2025年成为制造业强国。在去年5月份的世界机器人大会新闻发布会上，信工部副部长毛伟明透露，把智能制造作为该部门今后的重点工作，制定我国工业机器人产业的“十三五”规划，争取更多政策支持机器人关键部件的研发生产和推广。尤其是当前的以高端装备制造为核心的智造工业4.0时代背景下，随着中国制造2025战略的深入，工业智能机器人产业市场呈现爆炸式增长势头，其中充当工业机器人“火眼金睛”角色的机器视觉功不可没!那么机器视觉究竟给工业机器人一双怎么样的“慧眼”，能够助力工业机器人在工业4.0发展道路上创造辉煌篇章?让工业机械手或机器人“长”一双眼睛，再赋予其精密的运算系统
24、和处理系统，模拟生物视觉成像和处理信息的方式，让机械手更加拟人灵活的操作执行，同时识别、比对、处理场景，生成执行指令，进而一气呵成的完成动作。这种可视机械手能延展传统机械手无法达到的动作，使机械手在功能的开发上和领域的拓展上均有显著的突破。可视机器人，将在未来十年内占据智能装备领域重要一席之地。机器视觉作为机器人尤其是智能化可视机器人重要的零部件之一，对机器人的灵活性及可操作性的提升具有决定性意义。武汉瑞拓德的薛工指出，机器视觉将来被广泛应用于工业机器人领域，主要具有四个显著功能：1)、引导和定位，视觉定位要求机器视觉系统能够快速准确的找到被测零件并确认其位置，上下料使用机器视觉来定位，引导机
25、械手臂准确抓取。在半导体封装领域，设备需要根据机器视觉取得的芯片位置信息调整拾取头，准确拾取芯片并进行绑定，这就是视觉定位在机器视觉工业领域最基本的应用。2)、外观检测：检测生产线上产品有无质量问题，该环节也是取代人工最多的环节。说机器视觉涉及到的医药领域，其主要检测包括尺寸检测、瓶身外观缺陷检测、瓶肩部缺陷检测、瓶口检测等。3)、高精度检测：有些产品的精密度较高，如高度集成的电子电路板，达到0.010.02m甚至到um级，人眼无法检测必须使用机器完成。4)、识别，就是利用机器视觉对图像进行处理、分析和理解，以识别各种不同模式的目标和对象。可以达到数据的追溯和采集，在汽车零部件、食品、药品等应
26、用较多。而且，随着计算机科学和自动控制技术的发展，越来越多的不同种类的智能机器人出现在生产生活中，视觉系统作为智能机器人系统中一个重要的分支，也越来越受到人们的重视。薛工分析，随着可视机器人的发展，未来新行业应用及功能的拓展会逐渐出现。工业生产方面量比较大的可能是3C电子产业，物流行业，特别是会涉及到3D视觉。民用服务上可能更多的需要体验，难度在于环境的可变性大，对算法的冗余度要求较高，民用应用将主要来源于消费级的产品。随着社会现代化进程的大力推进，我国工业得到了长足的发展。机器视觉检测市场经过长时间的积累，我国也出现了一批具有一定实力的机器视觉研发生产企业。凌云光技术集团有限责任公司自199
27、6年进入图像和视觉行业后，一直致力成为一家具有国际水平的视觉与图像领域的现代高科技企业。20余家国际顶级视觉部件企业建立长期战略合作伙伴关系，引入国际先进的图像技术和产品，服务于中国众多行业的领先企业。从芯片、光源、镜头、相机、采集卡到软件，产品深度覆盖工业、国防、科研、交通、3D交互和生命科学等行业。广州宝盾电子科技有限公司，集工程技术研发、生产、销售与服务于一体，致力于引进国际先进的机器视觉、传感、控制与执行技术，为工厂自动化、物流自动化和过程自动化提供日益智能化的电气产品及解决方案。武汉瑞拓德智能科技有限公司自成立以来，在视觉检测和显示控制上积累了丰富的案例经验，成功为多家智能电子制造企
28、业提供了解决方案，并致力于开放式软件平台的开发，和3D视觉检测系统的开发及运用。北京格灵深瞳信息技术有限公司是一家专注于计算机视觉以及人工智能的科技公司，我们致力于让计算机像人一样主动获取视觉信息并进行精确的实时分析，释放人工智能最大的潜能为人服务。浙江大华技术股份有限公司是领先的监控产品供应商和解决方案服务商，面向全球提供领先的视频存储、前端、显示控制和智能交通等系列化产品。陕西维视数字图像技术有限公司是专业从事机器视觉图像采集产品的研发、机器视觉应用领域设备、计算机图像处理系统解决方案专业提供的高科技企业。该公司主要研发生产图像采集卡、工业相机、工业智能相机、嵌入式图像开发平台，机器视觉图
29、像处理软件，根据客户特殊要求专门开发的机器视觉产品和设备,同时是国外先进的机器视觉部件及视觉系统专业代理及技术服务提供商。以上这些企业借助中国制造业发转型的机遇，会把更多的机器视觉产品应用到工业机器人领域，促进我国机器人行业发展，推动我国制造业转型升级。同时，企业也会在服务国民经济的过程中不断创新和进步，让我国机器视觉设备的研发生产方面，缩短与发达国家之间的差距。智能工业的发展，巨大的传感器市场，可以说，未来五年内传感器的年增长复合率将迅速增高，如ICInsights预计那样，销售额至2021年将高达101亿美元。近年来，随着智能工业迅速发展，急需要各种高科技产品辅助生产，催生了各类高科技产品
30、。而据业内专家看来，没有传感器，智能工业、物联网将会是无稽之谈，智能制造等实体经济也是泡沫般存在。近期，ICInsights称，预计到2017年，加速与横摆角速度传感器销售量将增长9%，销售额将达到30亿美元；磁场传感器与电子罗盘芯片销量增长8%，销售额达到20亿美元；压力传感器销量增长8%，销售额达到27亿美元；传动器销量也将增长8%，销售额达到49亿美元。由此可见，传感器市场目前是一片“蓝海”。如今是智能工业化时代，由被可广泛应用于各种消费性及工业应用的无人机便能看出，传感器是智能工业不可缺少的关键元器件。据了解，制造一架高性能无人机至少需要加速度计、陀螺仪、磁罗盘与气压等传感器。此外，还
31、需不影响无人机的核心功能运作的特定应用传感器，如湿度传感器等，监测环境湿度参数。将这些传感器安置于无人机的核心位置，可保障无人机稳定，灵敏、速度等性能，确装置功能与导航正常运作。智能工业的发展，需求巨大的传感器市场，可以说，未来五年内传感器的年增长复合率将迅速增高，如ICInsights预计那样，销售额至2021年将高达101亿美元。1.摄像头和光学部件这一类通常含有一个或多个摄像头和镜头（光学部件），用于拍摄被检测的物体。根据应用，摄像头可以基于如下标准，黑白、复合彩色（Y/C），RGB彩色，非标准黑白（可变扫描），步进扫描（progressive-scan）或线扫描。2. 灯光灯光用于照亮部件，以便从摄像头中拍摄到更好的图像，灯光系统可3茀娀椀$+3蔀踀欀$+3蜀刀洀$+3褀愀焀
