一种用于教学的工业设计模型制作用纸板打孔系统技术方案

本发明专利技术属于纸板打孔技术领域，公开了一种用于教学的工业设计模型制作用纸板打孔系统，用于教学的工业设计模型制作用纸板打孔系统包括：供电模块、摄像模块、操作模块、中央控制模块、参数设定模块、打孔模块、移动模块、定位模块、显示模块。本发明专利技术通过打孔模块采用基于转子的磁场分布进行打孔，充分利用了转子的空间结构，考虑了转子打孔对电机性能的影响，减小了转子打孔对电机磁密的畸变率的影响，易于找到最优的打孔位置和排列方式，提高电机的性能，实现对电机转子打孔的灵活性和针对性设计；同时，通过定位模块能够有效防止打孔时钻头产生移位而导致孔的位置的准确性差，打出的孔的垂直度好。

A Paperboard Punching System for Industrial Design Model Making for Teaching

The invention belongs to the technical field of cardboard punching, and discloses a cardboard punching system for making industrial design models for teaching. The cardboard punching system for making industrial design models for teaching includes power supply module, camera module, operation module, central control module, parameter setting module, punching module, mobile module, positioning module and display module. The drilling module adopts the magnetic field distribution based on the rotor to drill holes, makes full use of the spatial structure of the rotor, considers the influence of the rotor drilling on the motor performance, reduces the influence of the rotor drilling on the distortion rate of the electromagnetic density of the motor, is easy to find the optimal drilling position and arrangement, improves the performance of the motor, realizes the flexibility and pertinence of the motor rotor drilling. At the same time, the positioning module can effectively prevent the bit from shifting when drilling, which results in poor accuracy of the hole position and good verticality of the hole.

【技术实现步骤摘要】
一种用于教学的工业设计模型制作用纸板打孔系统
本专利技术属于纸板打孔
，尤其涉及一种用于教学的工业设计模型制作用纸板打孔系统。
技术介绍
工业设计分为产品设计、环境设计、传播设计、设计管理4类；包括造型设计、机械设计、电路设计、服装设计、环境规划、室内设计、建筑设计、UI设计、平面设计、包装设计、广告设计、动画设计、展示设计、网站设计等。工业设计又称工业产品设计学，工业设计涉及到心理学，社会学，美学，人机工程学，机械构造，摄影，色彩学等。工业发展和劳动分工所带来的工业设计，与其它艺术、生产活动、工艺制作等都有明显不同，它是各种学科、技术和审美观念的交叉产物。然而，现有用于教学的工业设计模型制作用纸板打孔系统不能充分的利用电机转子的空间打孔，没有充分的考虑到转子打孔对电机的性能的影响，并不能准确的给出对电机性能，不能实现对电机转子打孔的灵活性和针对性设计；同时，现有的打孔为在待打孔物体的打孔处画上记号，然后使钻头对齐记号进行打，该打孔方式容易产生打孔位置移位导致孔位准确度低。综上所述，现有技术存在的问题是：(1)现有用于教学的工业设计模型制作用纸板打孔系统不能充分的利用电机转子的空间打孔，没有充分的考虑到转子打孔对电机的性能的影响，并不能准确的给出对电机性能，不能实现对电机转子打孔的灵活性和针对性设计；同时，现有的打孔为在待打孔物体的打孔处画上记号，然后使钻头对齐记号进行打，该打孔方式容易产生打孔位置移位导致孔位准确度低。(2)现有技术中，设定打孔的标准参数操作的过程中，需要将打孔的相关参数输入到打孔装置的控制平台，控制平台需要对所输入的参数数据进行处理过程中所采用的算法，不会只对新增的数据聚类，浪费了大量的资源和时间，降低了工作效率。(3)现有技术中利用摄像器采集纸板打孔过程的视频数据时，在对在短时间内运动物体保持不动的目标进行跟踪，采用的传统算法，不能实现实时性的要求，降低了跟踪的精确度。(4)现有技术中钻头在打孔的过程中，进行钻头的移动，采用现有的算法控制运动轨迹，降低了运动轨迹的直线度和精确度，容易打偏，同时降低了工作效率。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种用于教学的工业设计模型制作用纸板打孔系统。本专利技术是这样实现的，一种用于教学的工业设计模型制作用纸板打孔方法，所述用于教学的工业设计模型制作用纸板打孔方法包括：定位模块通过孔定位器对钻头打孔位置进行定位打孔操作；具体包括：选用SPM8软件对fMRI数据进行预处理：包括打孔位置图片校正、空间校正、配准图像、图像标准化和平滑处理步骤；数据的分组：将预处理后的图像数据按照扫描时间序列以及认知行为实验类别进行重新组合，每个类别选取一定的样本点构成试验数据，即为训练数据，剩下的样本点作为测试数据。构建近邻图G及相应的关联矩阵S；计算训练样本集的特征分解，并求出相应的特征变换矩阵，最后计算训练样本的低维嵌入；分类识别，计算测试样本集的低维嵌入，利用基于张量距离的近邻分类器进行判别分类，获得待打孔位置的准确定位。进一步，构建近邻图G及相应的关联矩阵S，其具体步骤如下：假设有n个样本点A1,...,An,其中Ik是张量的k模式维数，采用k近邻方式构建近邻图G来表示M的局部几何结构；根据构造的近邻图G，得到其相应的关联矩阵S＝[si,j]n×n，其中S是基于热核方法来定义的。进一步，所述用于教学的工业设计模型制作用纸板打孔方法具体包括：供电模块为教学的工业设计模型制作用纸板打孔装置供电操作；摄像模块通过摄像器采集纸板打孔过程的视频数据；操作模块通过操作按键控制纸板打孔操作；中央控制模块通过单片机控制各个模块正常工作；参数设定模块于设定打孔的标准参数操作；打孔模块通过打孔电机的钻头对纸板进行打孔操作；移动模块通过滑动导轨对钻头进行移动；定位模块通过孔定位器对钻头打孔位置进行定位打孔操作；显示模块通过显示器显示采集的打孔过程视频。进一步，所述打孔模块打孔方法如下：(1)获取电机转子的磁场分布信息；(2)根据所述磁场分布信息和预设打孔磁场值，确定打孔区域；(3)在所述打孔区域进行打孔；所述确定打孔区域的方法为判断所述磁场分布信息中磁密度值是否小于或者等于所述预设打孔磁场值，如果是，则确定为所述打孔区域。进一步，所述获取电机转子的磁场分布信息的方法为，根据所述电机转子的结构和尺寸，建立所述电机转子的有限元模型；根据所述电机的额定数据，获取所述电机转子的磁场分布信息。进一步，所述建立所述电机转子的有限元模型为利用有限元分析软件建立所述电机转子的二维有限元模型。进一步，所述定位模块定位方法如下：1)在待打孔物体需要打孔的面上划两条十字交叉的标识线，且两条标识线的交叉点位于待打孔处；2)通过吸盘将待打孔物体固定横架子上；3)通过平移基座和转动定位轴使得两条标识线的交叉点同第一比对条和第二比对条的交叉点沿导向孔的轴向对齐，取出第一比对条和第二比对条；4)将钻头经导向孔穿入而对待打孔处进行打孔。进一步，所述第2)步和第1)步之间还有以下步骤：使基座通过比对平面覆盖在待打孔处上的方式支撑在待打孔物体上，开启镭射灯并记录下镭射灯射出的光线照射在坐标盘上的坐标、以下将该坐标称为定位坐标；第2)步中为通过转动顶丝，顶丝驱动限位头而顶出固定吸盘来使得吸盘吸附在待打孔物体上；在第3)步和第4)步之间还有以下步骤：通过平行度调整螺纹柱将基座支撑在待打孔物体上，改变平行度调整螺纹柱伸出比对平面的长度调整比对平面和待打孔物体需要打孔的面的平行度到镭射灯射出的光线照射在坐标盘上的坐标同定位坐标相同。本专利技术另一目的在于提供一种用于教学的工业设计模型制作用纸板打孔系统，所述用于教学的工业设计模型制作用纸板打孔系统包括：供电模块，与中央控制模块连接，用于为教学的工业设计模型制作用纸板打孔装置供电操作；摄像模块，与中央控制模块连接，用于通过摄像器采集纸板打孔过程的视频数据；操作模块，与中央控制模块连接，用于通过操作按键控制纸板打孔操作；中央控制模块，与供电模块、摄像模块、操作模块、参数设定模块、打孔模块、移动模块、定位模块、显示模块连接，用于通过单片机控制各个模块正常工作；参数设定模块，与中央控制模块连接，用于设定打孔的标准参数操作；打孔模块，与中央控制模块连接，用于通过打孔电机的钻头对纸板进行打孔操作；移动模块，与中央控制模块连接，用于通过滑动导轨对钻头进行移动；定位模块，与中央控制模块连接，用于通过孔定位器对钻头打孔位置进行定位打孔操作；显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器显示采集的打孔过程视频。本专利技术另一目的在于提供一种搭载所述用于教学的工业设计模型制作用纸板打孔系统教学的工业设计模型制作用纸板打孔设备。本专利技术的优点及积极效果为：本专利技术通过打孔模块采用基于转子的磁场分布进行打孔，充分利用了转子的空间结构，考虑了转子打孔对电机性能的影响，减小了转子打孔对电机磁密的畸变率的影响，易于找到最优的打孔位置和排列方式，提高电机的性能，实现对电机转子打孔的灵活性和针对性设计；并且在不影响电机磁密分布的情况下，进一步减小了电机转子的铁芯重量，节省了材料，保持了转子的动平衡，转子的机械强度没有降低；同时也增大了电机转子的散热面积；同时，通过定位模块能够有效防止打孔时钻头产生移本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于教学的工业设计模型制作用纸板打孔方法，其特征在于，所述用于教学的工业设计模型制作用纸板打孔方法包括：定位模块通过孔定位器对钻头打孔位置进行定位打孔操作；具体包括：选用SPM8软件对fMRI数据进行预处理：包括打孔位置图片校正、空间校正、配准图像、图像标准化和平滑处理步骤；数据的分组：将预处理后的图像数据按照扫描时间序列以及认知行为实验类别进行重新组合，每个类别选取一定的样本点构成试验数据，即为训练数据，剩下的样本点作为测试数据。构建近邻图G及相应的关联矩阵S；计算训练样本集的特征分解，并求出相应的特征变换矩阵，最后计算训练样本的低维嵌入；分类识别，计算测试样本集的低维嵌入，利用基于张量距离的近邻分类器进行判别分类，获得待打孔位置的准确定位。

【技术特征摘要】
1.一种用于教学的工业设计模型制作用纸板打孔方法，其特征在于，所述用于教学的工业设计模型制作用纸板打孔方法包括：定位模块通过孔定位器对钻头打孔位置进行定位打孔操作；具体包括：选用SPM8软件对fMRI数据进行预处理：包括打孔位置图片校正、空间校正、配准图像、图像标准化和平滑处理步骤；数据的分组：将预处理后的图像数据按照扫描时间序列以及认知行为实验类别进行重新组合，每个类别选取一定的样本点构成试验数据，即为训练数据，剩下的样本点作为测试数据。构建近邻图G及相应的关联矩阵S；计算训练样本集的特征分解，并求出相应的特征变换矩阵，最后计算训练样本的低维嵌入；分类识别，计算测试样本集的低维嵌入，利用基于张量距离的近邻分类器进行判别分类，获得待打孔位置的准确定位。2.如权利要求1所述用于教学的工业设计模型制作用纸板打孔方法，其特征在于，构建近邻图G及相应的关联矩阵S，其具体步骤如下：假设有n个样本点A1,...,An,其中Ik是张量的k模式维数，采用k近邻方式构建近邻图G来表示M的局部几何结构；根据构造的近邻图G，得到其相应的关联矩阵S＝[si,j]n×n，其中S是基于热核方法来定义的。3.如权利要求1所述的用于教学的工业设计模型制作用纸板打孔方法，其特征在于，所述用于教学的工业设计模型制作用纸板打孔方法具体包括：供电模块为教学的工业设计模型制作用纸板打孔装置供电操作；摄像模块通过摄像器采集纸板打孔过程的视频数据；操作模块通过操作按键控制纸板打孔操作；中央控制模块通过单片机控制各个模块正常工作；参数设定模块于设定打孔的标准参数操作；打孔模块通过打孔电机的钻头对纸板进行打孔操作；移动模块通过滑动导轨对钻头进行移动；定位模块通过孔定位器对钻头打孔位置进行定位打孔操作；显示模块通过显示器显示采集的打孔过程视频。4.如权利要求3所述用于教学的工业设计模型制作用纸板打孔方法，其特征在于，所述打孔模块打孔方法如下：(1)获取电机转子的磁场分布信息；(2)根据所述磁场分布信息和预设打孔磁场值，确定打孔区域；(3)在所述打孔区域进行打孔；所述确定打孔区域的方法为判断所述磁场分布信息中磁密度值是否小于或者等于所述预设打孔磁场值，如果是，则确定为所述打孔区域。5.如权利要求3所述用于教学的工业设计模型制作用纸板打孔方法，其特征在于，所述获取电机转子的磁场分布信息的方法为，根据所述电机转子的结构和尺寸，建立所述电机转子的有限元模型；根据所述电机的额定数据，获取所...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾乐宾，王怡妍，薄其芳，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37