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航空機電工程論文范文第1篇

[關鍵詞]機電一體化 技能大賽 中職 機電專業 教學改革 技能實訓

中等職業學校技能比賽并不是社會新鮮事物，很多年前它就是我國技術學校、中專和大學內部選拔人才的一種方式，很多勞動模范和技術能手從技能比賽中脫穎而出。隨著職業教育不斷發展以及企業職業崗位對人才規格、能力要求的提高，傳統的中等職業學校對學生的培養方式已經無法滿足企業對人才提出的技能要求。所以，在國家教育部的指導下，全國中等職業學校技能大賽作為一種新的制度出現，開拓出一條“以就業為導向，以大賽促專業建設改革”的職業學校，不斷提升教學質量的革新之路。

大賽在推進職業教育教學改革方面進行了很多有效的探索和嘗試，取得了豐富的經驗，得到了學校和社會的認可，逐步形成了“普通教育有高考，職業教育有大賽”以及將技能大賽“覆蓋所有中等職業學校、覆蓋所有專業、覆蓋所有教師、覆蓋所有學生”的良好局面。大賽檢閱了職業教育的教學成果，同時展示了職教學生的精湛技能、認真負責的職業態度，體現了學生既有專業知識，又有拓展能力和實際操作能力的綜合素養。本人作為一名中職學校教師，從事機電專業教學已有6年，連續3年帶領學生參加青海省中等職學校技能大賽，經本人指導過的學生在青海省中等職業學校技能大賽中取得了優異的成績。現在此談談機電一體化技能大賽如何為我校機電專業教學指明了方向。

機電一體化技能大賽促進職業教育模式的轉變。

技能大賽促進了職業教育人才培養模式的根本轉變，體現了職業教育的根本特性，實現了引導職業教育科學發展。它不僅檢驗了學生的技能水平，檢驗了學校的師資力量，同時也檢驗了學校的課程建設和管理水平，是一場從學生到學校的全方位檢驗。

我校地處青海省互助縣，學校堅持以服務為宗旨、以就業為導向的辦學方針，在落實“培養我省產業群急需的一線技術工人”這個辦學目標上，把“工學結合、校企合作”作為人才培養模式的切入點，嘗試探索推進“1+1+1”的辦學模式，工學交替，半工半讀，把學生技能比賽、學科建設、實習實訓基地建設與職業資格取證作為工作重點，提高學生的職業能力與綜合素質，幫助學生順利完成由學生身份到企業員工身份的轉變與適應，把學校辦成特色鮮明、效果明顯、能適應經濟發展的技術工人的培養基地。

打造職業教育特色專業，培養技能型人才。

依據機電一體化大賽指導思想，調整課程模塊化設置在機電專業教學計劃中提出培養目標是“應用型、技能型實用人才”，除此之外，還要增加競爭意識的培養和創造思維的培養，突出職業道德教育，加強綜合職業能力和綜合素質的培養。另外，要體現使一部分學生畢業后升入高等職業教育繼續深造的目標要求。所以，課程設計要通過教育思想、體制、內容、方法、手段的創新，根據我省產業需求進行開發。結合我校情況，將課程設置分為幾個模塊：文化基礎模塊、專業理論模塊、技能實訓模塊和崗位訓練模塊。學生在學完文化基礎課和基本專業理論課后，設置鉗工、車工、維修電工、電子電器四個技能實訓模塊。不但要訓練學生的動手操作能力，而且要求學生取得相應模塊的職業資格等級證書，這樣有利于學校培養的學生更貼近于社會經濟發展的需求。

根據機電一體化大賽考核內容，提出技能教學方法為使教學過程更加符合當代中專生的特點，突出中等職業學生的職業技能培養，針對機電專業職業技能教學要求，提出技能教學方法。把以學習課程為中心轉變為以學會技術、完成任務為中心，以項目形式體現其教學內容。全國大賽機電一體化項目的主要形式就是用PLC編程實現任務控制，所以，我在《PLC技術及應用》課程教學中主要采用項目教學為手段，不斷提高學生分析問題、解決問題的能力，結合實際生產控制，制定相應的實訓項目，讓學生分組完成實訓項目，是學生不斷提高解決實際問題的能力。以PLC（Fx2n系列）為例，首先讓學生用學過的指令實現各種電氣控制線路圖，模擬實現工業生產控制中的小項目，如電機順序控制、工業洗衣機、自動軋鋼線、郵件分揀系統等；然后在機電氣一體化實訓臺進行分塊練習，熟練掌握每一個單元的自動控制功能；最終目標是將各單元組合為能夠實現不同生產要求的控制系統。這些技能訓練都來自我們身邊的生活和生產，學生對教學課題感興趣，認識到所學的東西非常有用，能解決現實問題，學習熱情自然高漲起來，從而學習的自覺性和主動性也隨著提高。教師積極利用這一點，引導學生主動思維，開始由教師提出問題，激發學生的興趣，引導學生分析問題、解決問題，再逐漸轉變為學生提出問題、自行分析問題和解決問題。這樣，不但提高了學生學習PLC知識的興趣，而且還提高了學生分析問題和解決問題的能力。

分析機電一體化大賽出題形式，開展實訓項目教學。

縱觀近幾年全國技能大賽機電一體化項目的試題，都是模擬企業中自動化控制要求較高的流水線生產設備設定的控制要求。當然，對這些題目我們在平時教學中不可能遇到，但是對于這樣的任務要求，可以拆分為幾個子項目進行處理，這就是我們近年來研究的實訓項目教學。筆者結合近幾年的機電專業課教學實踐，將實訓內容劃分成若干個可獨立進行的基本訓練單元，每個訓練單元對應一個實訓項目。以《維修電工》課程為例。這門課有一個明顯的特點，就是計算少，理解內容較多，動手能力訓練項目較多。那么，如何使學生更快、更容易、更輕松地學好這門課程呢？本人主要采用項目教學法進行學生的技能訓練。首先要圍繞專業人才培養目標和教學計劃要求，根據實訓室的具體條件設置維修電工實訓項目；接著按照基本技能訓練、專業技能訓練、綜合應用訓練模塊進行分類（其中綜合應用訓練項目可獨立設置為實訓課程，如電機與電器控制），以一個可獨立進行的、有完整教學內容的訓練單元作為實訓項目，并要求有成果展示。學生要根據實訓項目的任務要求，包括實訓目的、方法、步驟、要求、達到的標準以及所需的儀器、設備、工具、材料等，進行獨立的學習和訓練。最后，學生完成實訓項目并寫出實訓報告；教師要給出此次實訓項目的評價。經過幾年的教學摸索，結合平時的實際技能的教學經驗，這種項目教學法使教學效果有了明顯的提高。

從技能大賽中發現問題，加強教師的實踐能力。

隨著我省的開發開放，我校不斷探索推進“1+1+1”的辦學模式，即一年基礎理論知識學習、一年動手實踐能力培訓、一年到企業頂崗實習。在頂崗實習中，學生帶著任務按照崗位技能的要求參加鍛煉，企業按照準職工進行管理，讓學生參與具體的生產實際操作。同時，教師要與學生共同下企業，不僅把學生管理從學校延伸到企業，而且促進了“雙師型”教師隊伍建設，讓學生和教師在企業技術人員的指導下熟悉掌握新知識、新技術和新工藝，在生產實踐中得到鍛煉，以提高學生的綜合素質和職業能力。教師也可以接受新的專業知識和信息，掌握專業技術發展動態，了解企業和社會對本專業的需求。教師從技能大賽中發現問題并在企業實踐中尋求學習路徑和解決辦法，這是提高教師參加企業實踐的關鍵所在。產學研結合是促進教師學習專業知識、提高專業素質和專業能力的有效途徑。學校通過校企合作，積極開展技術攻關或產品研發，也可以利用本專業的技術力量，開展科技服務活動，培養教師的科研素質、創新能力和技術應用能力，提高教師的實踐能力。

隨著科學技術的飛速發展，教育的方法和手段應適應這一發展的需要，傳統的純理論教學已不能適應新的教育目標，加強實踐能力和創新能力的教育已勢在必行。本論文所探討的機電一體化課程教學方法及其教學改革策略的應用研究，是結合當前國內中等職業學校機電一體化類課程教學內容設置及其實驗實踐教學現狀而提出來的，能夠有效地提高機電一體化類課程的教學效果，對于這一類的理論知識多且深、動手實踐能力要求高的課程而言，必須要不斷加強實驗實踐教學的份量，而本論文也是重點探討如何開展實踐動手能力的訓練，對于進一步提高機電一體化類課程的實驗實踐教學效果無論是在理論方面還是在實踐方面都具有較好的借鑒和指導意義。

技能大賽是對我國職業教育成果的大檢閱，它不僅引導人們重新認識職業教育，而且讓社會重視和支持職業教育。中職學校以此促進教育模式改革、課程教學改革、人才培養、“雙師型”教師隊伍建設和實訓基地建設，形成了“普教有高考，職教有大賽”的新局面。

參考文獻

[1]趙松年，李恩光，裴仁清，機電一體化系統設計[M]，北京：機械工業出版社，2004.

[2]鐘波，陳容，馮云，高職機電一體化專業實踐教學模式的改革與探索[J]，職教論壇，2006（6）：79—80.

[3]韓培慶，高職教育實踐教學模式改革的思考[J]，職教論壇，2006（6）：23—24.

[4]何龍，祁傳琦，項目教學法在機電一體化專業綜合實訓中的應用[J]，成都航空職業技術學院學報，2005（4）：40—41.

航空機電工程論文范文第2篇

關鍵詞：地方高校；地方政府；經濟社會發展

中圖分類號：G648. 4 文獻標識碼：A 文章編號：1674—0432（2012）—08—0239—2

高校是社會經濟發展的產物，反過來又會對社會經濟、政治、文化發展發揮積極作用，高校的發展歷程是經濟社會發展需求和高校內在規律的統一。

地方高?？梢詾榈胤浇洕ㄔO發展提供人才支撐、智力支持。走新型工業化道路，加強產業結構調整和優化升級，著力構建以戰略性新興產業為引領、先進制造業為支撐、現代服務業為先導、現代農業為基礎的現代產業體系，努力形成工業新型化與服務業現代化、農業產業化相互支撐、共同促進的融合發展新格局，是太倉經濟發展的基本路徑，這一愿望的實現，科研、教育、人才的支撐作用是關鍵。事實證明，健雄職業技術學院培養的高素質實用型、技術型、職業型學生，畢業后可直接進入企業和勞務市場，且廣受歡迎，他們在太倉國民經濟和社會發展中發揮著不可替代的重要作用。

地方高校是人們實現接受各種教育愿望的重要選擇，為人們實現多樣化教育提供可能。健雄職業技術學院始終堅持把辦好一所讓太倉人民滿意的地方院校作為教職員工矢志不渝的精神追求和價值標準，作為自身發展的內在需求和不竭動力；把服務地方作為我們的神圣職責和光榮使命，努力把學院辦成服務地方經濟社會發展的人才庫、智力庫和精神文明建設的輻射源。

1 地方政府、企業的支持是地方高校改革發展的基本保障

地方高校在生存和發展過程中，為了更好地發揮功能、完成使命，改革創新是必經之路，這都需要地方政府為其發展給予強有力的支持，提供必要的條件，協調其與社會方方面面的關系。所以，隨著地方高校的發展，其對地方政府的依賴程度也越來越高。

縱觀我國高職教育在發展過程中出現的課程體系不合理、學生動手能力差、教材滯后于實際、雙師型教師缺乏等方面存在的問題，再與發達國家高職教育的發展相比較，不難發現：高職教育要解決以上多方面的問題，一個重要的突破口就是要加強與企業之間的聯系。因為高職教育的實踐性和職業性要求我們的教育過程必須有企業的全程參與；而企業對高技能人才的需求又決定企業必須全程參與學院教學工作。

同時，我們需要政府主導實現校企互動。有政府主導，校企互動，增強情感交流，打牢真誠互信、同舟共濟的感情基礎，才能使校企合作具有持久性和長效性，高校的發展道路才會順暢。

2 健雄職業技術學院以特色發展服務地方經濟社會發展

健雄職業技術學院是2004年7月經江蘇省人民政府批準建立的公辦全日制普通高等學校，以太倉籍世界知名實驗物理學大師吳健雄博士的名字命名。國家“十二五”時期沿海地區、長江三角洲地區區域發展規劃的實施，以及沿海、沿江、沿滬產業經濟帶的開發和太倉市新一輪經濟社會發展大潮的興起，都賦予了學院特殊的使命和責任，也為學院帶來了難得的發展機遇。學院成立以來，逐步構建了以全日制高等職業教育為主體，成人教育、開放教育、遠程教育、聯辦專業碩士研究生教育、職業資格培訓為補充的辦學體系，設有電氣工程學院、軟件與服務外包學院、機電工程系、現代港口與物流管理系、應用外語系、生物與化學工程系、藝術設計系、職業素質教育中心、職業發展教育中心、繼續教育學院、聯合研究院等教學單位，設置機電一體化技術、電子信息工程技術、模具設計與制造、軟件技術、精細化學品生產技術等工科為主的29個專業。

2.1 按照產業布局設置專業、輸送高素質勞動技能型人才

學院升格以來，始終堅持“以服務地方為己任”，以培養學生職業核心技能、職業道德素養、創業發展能力為人才培養目標，盡最大努力滿足地方經濟發展對實用型、技術型和職業型專門人才的需求。太倉市近年來的經濟發展促進了區域產業結構優化升級，已逐步形成“電子信息、精密機械、汽車配件、生物醫藥”四大高新技術產業，“石油化工、高檔造紙、金屬加工、電力能源”四大基礎產業，“紡織服飾、輕工食品”兩大傳統產業以及“現代物流業、休閑旅游業”兩大優先發展的服務業。我院立足區域經濟、服務地方企業，設置機電工程、計算機技術、精細化工、物流管理和電氣工程等五大專業群，做強、做特“機電一體化技術”、“軟件技術”、“物流管理”等3大核心專業。學院借鑒、創新德國“雙元制”，形成了特色鮮明的“定崗雙元”人才培養模式，學院與周邊多家企業開展了深入全面的合作，共同培養高素質人才，近年來向地方輸送畢業生近萬名，畢業生供不應求，社會影響不斷擴大。

2.2 針對“德企之鄉”建立“中德培訓中心”

太倉優越的地理位置、高度密集的德國企業群和發達的精密機械、電子信息、汽車配件產業為中德培訓中心的成立和發展提供了得天獨厚的條件。2007年，我院以精密機械行業為主，由市委市政府、新區管委會、教育局、德國工商行會、德國企業代表以及機電協會合作成立“AHK—上海、健雄職業技術學院專業技術工人培訓中心”（簡稱“中德培訓中心”），并在此基礎上聯合共建“服務外包生產型人才培養基地”、“港區供應鏈生產性實訓室”、“史泰博文具生產性實訓室”，按照德國本土的職業教育培訓體系，為太倉及其周邊德資企業培養生產一線的技能型人才。德國“雙元制”在我院的發展運作，先后為德企培養數百名學員，成為長三角知名的德國“雙元制”職業教育模式在中國實踐的典范、德國工商行會上海代表處在中國聯合創辦最成功的中德培訓中心，成為在華德資企業鐘情的“雙元制”專業人才培養基地、我國最大的“德國職業資格”考試和培訓基地，同時也已成為太倉市政府優化投資環境、吸引德資企業的“磁鐵石”和外地人才的“聚集地”。2008年，太倉市被國家商務部和德國經濟部授予全國唯一的“中德企業合作基地”。

2.3 圍繞技術服務成立聯合研究院

在太倉高層次人才和技術資源缺乏的情況下，為了加快建立以企業為主體、市場為導向、產學研相結合的科技創新體系，2010年7月，由太倉市委市政府，東南大學、南京航空航天大學、電子科技大學等全國重點高校以及各行業協會與健雄學院聯合成立了“政產學研” 綜合性公共服務平臺——健雄聯合研究院。健雄聯合研究院成立以來，充分發揮人才集聚的優勢，發揮聯合研究院校企合作平臺的作用，實現高?？萍假Y源與企業技術需求的對接，同時通過政產學合作共建公共技術服務平臺，進一步發揮健雄學院為企業技術服務和公共服務的能力，從而建設校企合作對等機制，促進校企的平等和深度的合作。同時以服務太倉經濟和社會全面發展為目標，以提升城市自主創新能力為方向，以推進產業升級轉型為重點，積極吸引高校科技資源和智力資源為太倉市所用，為太倉率先基本實現現代化提供有力的技術支撐，推動了太倉科技創新發展，增強了我院服務企業服務地方的能力。

2.4 滿足學習需求，延伸社會服務

學院采取多種形式，進一步擴大辦學領域，拓展服務范圍，創新管理機制，成為服務區域經濟社會發展和推進全民終身學習、構建學習型社會的助推器，年培訓各類人才規模保持6000人次。此外，繼續教育學院充分利用學院世界領先企業認可的各行業培訓資源，積極探索和實踐職后教育雙元制人才培養模式，采取集中面授、網絡自主學習交流、現場研討、學用跟蹤等多樣化形式，切實提高在職人員的專業理論水平和實際業務能力；在電大開放教育、奧鵬教育、成人大專教育、工程碩士、MBA和MPA教育的基礎上，建立與國內外高校專接本的合作，為在職崗員工和高專畢業生接受高等學歷教育創造條件。

由此可見，作為太倉唯一的一所地方高校，健雄學院與地方有著天然的聯系、緊密的關系，地方是學院的“衣食父母”，學院是地方的“人才庫”、“智力源”、“發動機”。學院的發展離不開地方的支持，發展的學院為地方經濟社會發展作貢獻。

參考文獻

[1]?太倉市國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要，2011，01.

[2]?健雄職業技術學院省級示范性高職院校建設方案，2011，04.

[3] 劉浩源.地方高校社會服務研究.學位論文，2009，12.

[4] 毛克平.我國地方政府與地方高校關系問題探析.教育與職業，2007，09.

[5] 胡小林.發揮地方高校在全面建設小康社會過程中的重要作用.遼寧教育研究，2003，04.

航空機電工程論文范文第3篇

【關鍵詞】數字控制；數控加工；曲面定位；應用

數控加工技術與傳統的加工技術不同，數控加工技術需要在數控機床上對機器的零件進行精細地加工技術，該技術需要運用到機械加工和數字信息控制零件方法，而且數控加工這種技術，能夠廣泛地運用在各種復雜的零件上，應用的領域非常廣泛。數控加工技術還具有精密度高的優點，對零件的加工精細。在數控加工過程中運用到的數控機床，是一種應用計算機來進行控制的機床，數控系統又控制著數控機床，數控系統能夠根據程序員對零件的材質、加工要求等規定的要求進行程序編輯。

一、復雜曲面數控加工中的技術

隨著社會的高新科學技術的發展，在航空、造船、汽車等交通領域中，對零件的加工要求逐步的提高，人們要求的零件越來越精細與精確，因此，復雜曲面數控加工技術得到了快速的提升。由于數控加工技術應用廣泛，該技術可以應用在已有零件的復制、受損零件的還原、新零件的設計等等方面，因此，數控加工技術包含了方方面面的技術，如：獲取數據的技術、曲面匹配的技術等。

數控技術是一種運用數字來對某一工程的全過程進行有效地控制，并且能夠達到機械自動化的目的的一種新型技術。該技術能夠機械中的方位、角度、長度、速度等的物理量進行機械化控制，數控加工技術伴隨著高級數學的研究而發展。在數控技術加工中，需要運用到數控機床進行對數控系統進行操控，然后數控機床又是根據操作者的編輯來進行操控的，在數控機床內部中，機器內部會自動地對操控著輸入的數據以及規定進行系統的數據計算、數據轉換等復雜的工程式的操作，最后再通過一系列的機器自動操作，對需要加工的零件進行制造，來完成這一零件加工的過程，即數控加工過程。數控技術一般分為數字控制、計算機控制、直接控制和微機控制。這幾種數控技術都是通過不同的機器來實現對數字的控制欲數字的轉換的過程。

二、數控加工技術的特點

數控加工技術的發達與否是一個國家的工業發展的情況的標志，因此，一個國家的工業是否發達，與該國家的數控技術的發展是密切相關的。那么數控加工這種技術為什么會占有如此重要的位置呢？以下讓我們一起了解一下數控加工技術具備的各種優點。

（一）機械自動化

數控加工技術是一種全自動化的高科技的技術，運用對數字的控制進行機械自動運行的技術。在數控的加工過程中，操作者的工作量非常的簡單與便捷，操作者只需要在數控系統中按下規定的數據，對零件進行裝卸以及定時的給機械換道具，并且在過程中進行監督。機械的自動化，可以大大地減少工業員工的工作量，減輕了員工們的工作負擔，給人們帶來了許多的方便。在工業的生產過程中，運用數控加工技術，可以使復雜的手工操作過程變得簡便許多。

（二）精確度高

運用數控加工技術對工業生產中的零件進行加工，能夠在加工的過程中進行很精確地計算，由于數控技術的機械化，計算非常精確，從而能夠確保產品的高度精確，在很大一定程度上，滿足了人們對產品的高度精細的要求，該技術的精確度高，不僅保證了零件的精細程度，而且為大型機器的制造奠定了堅實的基礎。

（三）工作效率高

由于數控加工技術在運用數控機床加工能夠在一次的裝卸中同時對多個零件的表面進行加工，就僅此這一個步驟，就比人工的操作快了許多，在數控加工過程中，還在許多過程上的效率高，如：數據的檢測、劃線等方面。這種數控加工技術大大地縮短了零件的加工時間，這也很大程度上方便了人們，為工業生產的員工減少了工作的壓力。

（四）用于創新產品的研制

在數控加工技術中，操作人員不要太多的制造過程，只需要對機器中的數據進行高級編輯就能夠快速地制造出一種新型的產品出來，因此，運用數控技術生產出創新的產品，就比以往降低了一個等次，變得容易了許多。

雖然，運用數控技術進行零件的加工具備了很多的優點，但是這種技術也具有一些不足之處，如：數控技術的投資大、工業生產風險高、數控系統的維修要求高、運行數控機床時遵守的規則繁瑣等缺點。數控技術的這些缺點也成為了該技術在工業生產中得不到推廣的主要原因，許多企業家不愿意投資大筆的錢財在工業生產中，從而放棄了數控技術的這種新型加工技術，從而，在一定程度上，限制了數控技術的發展。

三、復雜曲面數控加工技術的應用

數控加工技術在許多的領域里都可以應用得到，不單單對復雜的曲面上可以應用，在許多的零件中需要應用數控系統這樣的大型機器才可以進行，面向各個領域的高科技術，數控技術的發展獲得了很大的提升，如今，在工程上的數據的獲取技術子航空、航天等方面也得到了很廣泛的應用，曲面的匹配技術也應用在了許許多多的方面，如：建筑設計上的各種家具的相互匹配等。由于零件的配置應用在人們生活中的方方面面，在汽車里，會有零零碎碎的零件，在飛機中、航船中等等的大型機器當中，也是由零件構成的。總之，數控加工這種先進的技術，在以后具有很大的發展潛能，且應用十分的廣泛。

（一）數控技術在交通行業中的應用

數控技術最早就是運用在機器中的零件的制造當中，隨著數控技術對零件的加工過程應用得越來越多，在汽車、船舶、航空等交通運輸行業中，交通工具的內部的構造的零件中，開始廣泛地使用數控技術，對繁瑣、眾多的細小零件進行精確地加工，在數控加工中，大到可以加工交通工具的發動機，小到可以加工一個細小的螺絲。因此，在現今的數控加工技術，已經普遍地應用于交通工具的制造當中。

（二）數控技術在軍事裝備中的應用

數控技術的應用，不僅僅局限在交通生產方面上，海能夠推廣到軍事裝備的制造當中。許多國家的軍事上的武器，已逐步地需要運用數控加工這種技術。這一技術之所以能夠應用于軍事武裝上面，最主要的原因在于該技術制作的精確性高，許多國家考慮到武器對國家的國防的重要性，制造出一種高度精確精細的武器成為了首先需要解決的問題，運用數控技術又恰好的符合了制造精確的零件的要求，而且，制造出一種精確度高的武器，也能很好地保證了武器的安全性與使用性。

（三）數控技術在通信行業中的應用

如今的計算機產業、手機通信的產業以及電視機產業當中，大多需要運用到一種含有納米技術、超精技術的高科技的精細制造配置。這些通信產品的內部的精細構造中，許多的零件需要有高度的精細與精確性，數控加工技術在很大地程度上滿足了制造通信產品中的這一要求，運用數控技術加工通信產品的零件，將會成為通信生產行業的一大趨勢。

（四）數控技術在醫療設備上的應用

醫療行業當中，數控技術將能夠應用于現代的一些機械化的醫療器具當中，現在醫院里的一些高科技的診斷設備實際上都應用了數控技術，這些設備的應用大多數是運用了數控技術當中的數據監測的技術，利用了數控技術的獲得準確數據的特點。使得數控技術在醫療設備上得到了應用。

（五）數控技術在印刷行業上的應用

在印刷行業中，印刷機器的內部構造同樣可以應用到數控加工這種技術。該行業運用數控技術，主要利用了數控技術的耗時少的特點，在相同的時間內，運用了數控技術的印刷機器比傳統的印刷機器的工作效率要打很多，使印刷術在短暫的時間內得到最大量的工作量，滿足了人們對時間觀念上的要求，從而，使數控技術能夠在印刷行業中的得到了廣泛地應用。

數控技術的應用不僅僅局限在以上的行業當中，該技術甚至能夠滲透到人類的生活的方方面面當中，由于數控技術的運行方便的特點，現代的紡織業、包裝業等等的行業當中也看可以運用到數控這種技術，在簡單的行業當中也能很好的運用數控技術。在以后的手工產業當中，主要由數控機床來進行操控，見見地取代人工的手工制造業，方便人們的生活，減輕人們的勞動力。

四、總結

本論文主要對數控加工技術進行簡要的陳述，讓讀者能夠對數控技術有了進一步的了解，并且通過介紹數控技術的優勢所在，向人們推廣這種數控加工技術，向各大企業家推薦現今的數控技術是值得大家投入發展的技術，最后，再深入地介紹數控技術在各個行業中的廣泛應用，說明了數控技術的應用的領域是非常廣闊的，是一種非常有用的技術，是產品生產中的很有必要的一門技術。

參考文獻

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[4]程雅琳.復雜曲面多軸數控加工精度預測與控制[D].山東大學，2010.

航空機電工程論文范文第4篇

關鍵詞:點云數據;配準;ICP算法

中圖分類號:TP391.7 文獻標識碼:A

The Research of Cloud Data Alignment

CHEN San-qing

(School of Computer, Panzhihua University, Sichuan Panzhihua 617000)

Key words: cloud data; alignment;ICP algorithm

為了得到物體真實的三維模型,人們需要獲得三維物體表面的真實數據。但是,由于受到測量設備和環境的限制,物體表面完整測量數據的獲得往往需要通過多次測量完成。點云(三維數據)就是使用各種三維數據采集儀采集得到的密集數據,它記錄了有限體表面在離散點上的各種物理參量。三維曲面的重建就是依據這種密集的點云數據來恢復原始曲面,進而實現三維模型的真實重現的目的。

由于每次測量得到的點云數據往往只覆蓋物體部分表面,并且可能出現平移錯位和旋轉錯位,為了得到物體完整表面的點云數據,需要對這些局部點云數據進行整合和配準。因此,在得到點云數據之后,為了得到三維模型的原始曲面,必須要將不同角度,不同位置掃描得到的大容量三維空間數據點集轉換到一個統一的坐標系中,該技術稱之為數據縫合,即三維點云數據的配準。點云配準是點云數據獲取后的第一步處理,也是所有后續處理的基礎。因此,配準的精度將直接關系到建模精度。

1 點云數據配準算法的研究進展

一般情況下點云都是以高密度形態存在,為了有效處理各種形式的點云,根據點云的分布特征(如排列方式、密度等)可以把點云分為[1]:散亂點云,即測量點沒有明顯的幾何分布特征,呈散亂無序狀態;掃描線點云,即點云由一組掃描線組成,掃描線上的所有點位于掃描平面內;網格化點云,即點云中所有點都與參數域中一個均勻網格的頂點對應;多邊形點云,即測量點分布在一系列平行平面內,用小線段將同一平面內距離最小的若干相鄰點依次連接可形成一組有嵌套的平面多邊形。

針對上述各種形式的點云數據,在20世紀80年代中期,很多學者對其配準進行了大量研究。1987年,Horn、Arun等人用四元數法提出點集對點集配準方法。這種點集與點集坐標系匹配算法通過實踐證明是一個解決復雜配準問題的關鍵方法。1992年,計算計視覺研究者Besl和Mckay[2]介紹了一種高層次的基于自由形態曲面的配準方法,也稱為迭代最近點法ICP(Iterative Closest Point),并在此基礎上產生了許多的變種算法。ICP主要用于解決基于自由形態曲面的配準問題。但ICP算法對兩個點云相對的初始位置要求比較高,點云之間初始位置不能相差太大,并且要求兩個匹配點集中的一個點集是另外一個點集的子集。當條件不滿足,或相差太大時,會影響ICP算法的收斂結果,使得配準變的不可靠。

Chen等運用兩個曲面在法矢方向的距離來代替某一點到其最近點的距離,并將其作為匹配的目標評價函數。這一設想最初是由Potmesil于1983年提出的,它被推廣為最優加權的最小二乘方法。Masuda等對點集進行隨機采樣,用最小中值平方誤差作為度量準則,該方法在每次迭代后都需要進行重新采樣。Johnson等使用特征提取策略去除沒有啟發信息的平面點來提高配準速度,在點云數據法矢連續、突變比較少的情況下,其速度沒有明顯的提高。也有一些學者通過引入參考點的方法來實現三維點云數據的配準,這些參考點實際也是一種標簽,需要在測量前粘貼在被測物體上。此外,G.Barequet等人在幾何哈希技術基礎上采用投票機制實現了部分曲面匹配算法。還有使用卡爾曼估計子的三角片曲面匹配方法等。

2 ICP點云數據配準算法及其改進算法

ICP算法最初由Besl和McKay,提出來的時候,其原意是迭代最近點(IterativeClosestpoint)匹配算法,后來被廣泛理解為迭代對應點(IterativeCorrespondingpoint)匹配算法。ICP法實質上是基于最小二乘法的最優匹配方法,它重復進行“確定對應關系點集并計算最優剛體變換”的過程,直到某個表示正確匹配的收斂準則得到了滿足。目前,ICP算法在點云數據配準中應用相當廣泛,并且得到了許多學者的進一步研究和擴充。基于ICP算法點云數據配準過程如圖1所示:

2.1Beslhe和Mckay提出的原始ICP算法[2]

設掃描匹配過程中的參考掃描模型為Sr,待匹配的當前掃描模型為Sc,模型中的數據點個數為N。參考掃描模型和當前掃描模型間的變換矩陣為P=(p0,pl,p2,p3,p4,p5,p6)T 其中,PR=(p0,p1,p2,p3)T四元組表示旋轉偏移量,可轉化為3×3的旋轉矩陣R(PR),PT =(p4,p5,p6)T表示平移偏移量。這樣,模型間的變換矩陣可以表示為P=( PR | PT )T 。ICP算法在進行點對匹配時采用的是比較點間歐式距離的方法,而掃描模型間的變換矩陣是通過最小化歐式距離平方函數得到。

整個ICP算法描述如下:

第一步:初始化迭代,P0=( l,0,0,0,0,0,0 )T,迭代次數k,設置歐式距離均方差閥值r以及最大迭代次數Kmax 。

第二步:迭代步驟:

(1)對待匹配掃描模型中的每個點搜索其在參考掃描模型中歐式距離最近的點,生成整個掃描模型的鄰近點對集合Yk。

(2)由參考模型中的掃描點和匹配點對集合計算掃描模型間的變換矩陣Pk=(PR k | PT k )T和匹配點對間的歐式距離誤差dk。

(3)根據變換矩陣Pk=( PR k | PT k )T變換當前掃描模型Sr中的所有掃描點位置。

(4)計算變換后,參考掃描模型與當前掃描模型間的對應點對間的歐式距離誤差dk+1,并計算第k和k+1次迭代中誤差變化量。當該變化量小于歐式距離均方差閥值r或迭代次數k大于k max時,停止迭代。

ICP算法是一種迭代算法,具有很高的匹配精度。但由算法描述可知,它存在計算量較大且迭代過程可能無法收斂到全局最優解的缺陷。ICP算法最耗費時間的步驟是求解鄰近點對的過程,因為它采用的是全局搜索。為適應不同的環境并克服ICP算法自身的部分缺陷,許多研究人員對其進行了改進。

2.2ICP的改進算法

為了提高基本ICP方法的可靠性和魯棒性,從匹配點的選擇到最小二乘度量目標函數的選取等ICP匹配算法中的各個階段,許多研究者都提出了各種的優化方法,形成了相應的ICP變型算法。ICP算法的各個階段劃分如下[3]:

(1)匹配模型中進行匹配的數據點的選取采樣;

(2)兩模型中有對應關系的匹配點對的選擇;

(3)匹配點對的適當權值賦予;

(4)過濾某些錯誤的匹配點對;

(5)度量準則的選取;

(6)最優化方法的確定。

對ICP算法的改進主要集中在如下四點[4]:

(1)點集的不同選取方法。一般情況下點集的選取方法包含如下五種情況,分別是選取所有可用點作為點集;隨機選取抽樣點作為點集;采用平均抽樣方法進行點集選取;根據點的特征信息(如梯度信息等)進行點集選取;選取邊緣點作為點集。

(2)點的對應方法。點的對應方法主要有二種,一種是搜索最近點作為對應點;另一種是采用投影求交的方法確定對應點。

(3)點對的拒絕。點對拒絕的實現主要有以下三種情況:對于邊緣點的拒絕;對于對應點對中距離過大的點對的拒絕;考慮法向量的點對的拒絕。

(4)加速迭代。主要采用減少迭代次數或使用非迭代的方法來實現,作用是減少運算量,提高計算速度。

Chen和Medioni兩位學者在Besl和Mckay的經典ICP算法的基礎上進行了改進,該算法的不同之處在于改進后算法的目標函數中的距離是點到對應點出的切平面的距離。事實上,因為一開始的匹配點對通常都是不精確的,這種方法認為在這種不精確的意義下,嚴格地極小化匹配點對之間的距離平方和不能達到快速的收斂,因此它選取了到匹配點處的切平面的距離來代替點到點的距離。這種方法的好處是一開始就可以使迭代誤差很快地減小,也就是快速的收斂,但是因為它用切平面來代替真正的曲面,也就是忽略了目標函數的Hessian中的二次項信息,所以這種方法有時候會不收斂,尤其當目標物體表面曲率變化明顯時,這時,二次項信息在目標函數種占有更多的比重。事實上,這種方法是一種Gauss-Newton法,它不保證收斂,但是如果收斂,速度會比較快,是二次收斂。后來有研究者對這種方法提出了改進,加上了步長控制[5](Levenberg-Marquart方法),這樣可以保證該方法收斂,而且如果步長選取地合適,并不影響收斂速度,仍然二次收斂。此外,Mitra等引入平方距離(Squared Distance)的概念。把Chen和Medioni的改進中所忽略的二階信息做了一個理想的近似加入了迭代中,因此能保證更好的收斂性。這種方法在滿足標準假設的情況下,是一種準牛頓方法。準牛頓方法是收斂的,而且是二次收斂的。

3 結束語

近年來隨著三維掃描技術的發展,特別是三維激光掃描技術的出現,高效、快速、準確的獲取真實場景的高精度三維點云數據變得較為容易。利用這些點云數據可以恢復重建具有準確幾何信息和真實感的原始物體。本文對點云數據處理中的配準方法進行了論述。本文首先總結分析了點云數據配準算法的研究現狀,然后對其中比較具有代表性的ICP算法及其改進算法進行了具體的探討。目前,對ICP算法研究的主要集中在如何提高ICP算法的穩定性、收斂性和可靠性等方面上,通過改進搜索最近點以及計算的收斂性,來提高ICP算法的配準精度和配準速度。

參考文獻:

[1]張舜德,朱東波,盧秉恒.反求工程中三維幾何形狀測量及數據預處理[J].機電工程技術,2001,30(l):7-10.

[2]Besl P J, MeKay N D. A method for registration of3-D shapes.IEEE Trans onPattern Analysis and Maehine Intelligenee ,1992 ,14(2): 239-256.

[3]潘小林.三維曲面匹配技術研究[D].南京航空航天大學碩士論文,2004.