弧焊机器人TCF参数的标定

本文介绍了一种利用机器人正运动学方程和空间坐标变换关系来求解机器人的末端执行器参数的方法 .通过应用于本实验室的九自由度弧焊机器人的操作机 (6 DOF)对此方法进行了验证 ,并给出了实验结果 ,而且分析了此标定方法的优点及不足之处 .

点焊柔性加工系统多智能体的协调控制

介绍了一个应用多智能体系统来实现点焊机器人柔性加工系统的协调控制。系统由一台有多智能体软件系统运行的工业计算机、一台点焊机器人、三个自动夹具、点焊电源系统以及水冷系统等周边设备构成。针对点焊柔性加工系统的特点,构造了具有任务管理智能体、通信管理智能体以及与物理设备相对应的多个节点智能体的多智能体控制系统。该多智能体系统采用黑板结构,通过集中式的网络结构以及协商的合作协调机制在系统中进行资源分配,规划生产任务,监视资源运行,以便充分利用系统资源。最后对该点焊柔性加工系统进行了图形仿真试验。

多智能体系统在焊接柔性制造系统中的应用

焊接柔性制造系统 (WFMS)已经成为焊接自动化生产的一个重要的发展趋势。面对这样高度集成 ,高度复杂的自动化生产系统 ,采用单一的基于定量数学模型的传统控制理论和技术的控制系统已经不能对其实施有效的控制了。分布式人工智能 (DAI)领域中的多智能体系统 (MAS)的理论和技术已经应用于柔性制造系统。由于WFMS内在的分散性 (时间、空间和功能上的分散性 )以及它与MAS的内在联系和相似性 ,使得MAS成为WFMS的最佳控制策略之一。文章介绍了DAI中的MAS的概念和特点 ,讨论了MAS的网络结构及组织结构。针对WFMS的结构特点和焊接生产工艺特点 ,详细讨论了MAS系统和WFMS系统之间的内在联系以及MAS应用于WFMS的可行性。

高动态范围视频的多曝光图像序列快速融合

使用多次曝光法进行高动态范围视频获取时,需要将多幅低动态范围(LDR)图像进行快速融合,并满足视频融合系统的实时性要求。本文提出了一种改进的快速多分辨率塔形分解融合算法,在不降低原有算法融合质量的前提下极大减少计算量。算法分别从金字塔分解卷积核、高斯系数扩展插值方法、拉普拉斯系数融合规则、高斯系数融合规则等方面进行改进,简化了塔形分解、融合和重构过程。该方法应用在某运载火箭视频采集系统中,实验结果表明,该改进算法稳定性强,融合质量高,并极大地减少了计算量,运算速度提高了10倍以上,在TMS320DM642DSP上一帧512×512图像的融合时间约为8.9ms,满足25fps高动态范围视频融合的实时性要求。

机器人焊接柔性制造系统的多智能体协调控制

提出了利用分布式的多智能体协调控制技术实现对焊接柔性制造系统进行控制的思想。通过对集成多机器人和多传感器的焊接柔性制造系统进行焊接生产任务执行过程的分析,提出了针对焊接柔性制造系统的多智能体控制系统结构。最后利用JADE多智能体系统开发平台建立了一个多智能体控制系统,并通过实验验证了该系统的有效性及合理性。

汽车前梁总成机器人点焊柔性加工单元

介绍了一套用于汽车前梁总成点焊作业的机器人点焊柔性加工单元。该系统以点焊机器人为主,辅以2个由伺服电机驱动的工位转台,转台由系统总控单元中的PLC来控制。最后详细讨论了针对该系统的机器人程序设计,并给出结论。

液力变矩器连接块机器人焊接制造单元

根据液力变矩器产品焊接生产的实际要求 ,设计开发了一套机器人焊接制造单元系统 ,通过实际生产应用说明了以机器人为主的焊接制造单元能够很好地适应此类生产需求。

基于吉林一号遥感图像的星载目标快速识别系统

针对传统遥感图像地面目标识别系统图像获取周期长,信息实时性差等问题,设计星载目标快速识别系统,用于卫星在轨快速识别,提出改进的基于快速视网膜关键点(FREAK)的特征匹配识别算法,解决遥感图像数据量大、背景复杂的问题。介绍了星载目标快速识别系统的工作原理,提出简化的FREAK特征提取模型,将原有算法的七层模型减少为四层,用于快速提取出遥感图像中目标特征;利用二进制量化空间将高维特征数据量化为二维数据,提高算法的准确度;最后通过匹配,快速识别出遥感目标。实验结果表明,识别算法的准确度平均提高2.3%,识别用时缩短约27.8%,满足遥感卫星在轨目标快速识别的要求。

基于快速视网膜局部特征的遥感图像目标识别

针对目前航天遥感图像信息复杂、数据量大,导致目标识别中特征检测准确度低、特征匹配识别时间长的问题,提出了一种基于差分加速分割角点检测算法(AGAST-Difference)和快速视网膜关键点描述算法(FREAK)相结合的目标识别方法。在特征检测阶段,建立AGAST-Difference特征检测算子,将尺度空间理论融合到加速分割角点检测算法(AGAST)中,生成具有强仿射不变性的特征点;再利用简化的FREAK采样模型描述局部特征,并构建二进制特征向量,通过计算向量间的汉明距离,完成特征匹配及目标的快速识别;最后选用美国Quick Bird卫星的遥感图片进行验证,实验结果表明,所提特征检测算子仿射不变性能较强,不仅提高了检测的可重复率,而且特征描述符区分性较强,平均匹配正确率提高了9.91%,识别用时仅为35 ms。该方法识别效率高、速度快,能够满足遥感图像实时识别的需求。

积分反馈自抗扰控制力矩陀螺框架伺服系统设计

设计了永磁同步电机直驱的控制力矩陀螺(CMG)框架伺服系统,并提出积分反馈自抗扰控制(ADRC)伺服跟踪算法用于实时跟踪CMG操纵律输出的框架角速度指令。首先,采用电机轴电流id=0的矢量控制策略建立了CMG框架伺服系统的数学模型;然后,分析摩擦力矩和齿槽力矩对CMG框架伺服系统性能的影响,并在Matlab中搭建速度环采用ADRC的框架伺服仿真系统;最后,对框架伺服系统的速度环分别采用模糊PI、ADRC、积分反馈ADRC算法进行实验。实验结果表明:采用积分反馈ADRC算法跟踪0.1～2.0rad/s时,稳态精度为0.005～0.012rad/s;跟踪0.0～0.1rad/s时,稳态精度为0.001～0.005rad/s,临界爬行速度为0.003rad/s;跟踪2sin(t)rad/s速度曲线时,幅值误差为0.55%,相位滞后0.09978rad。结果满足CMG框架伺服系统精度高、鲁棒性强的要求。

卫星星间激光通信粗跟踪转台控制系统

为了满足卫星星间激光通信粗跟踪系统高的动态性能和稳态性能,针对普通PID控制存在阶跃响应超调量大、调节时间过长等问题,以永磁同步电动机为控制对象建立粗跟踪系统的三环控制模型,并进行matlab仿真分析。在普通PI控制的基础上提出一种自适应增益控制,为跟踪系统缩短调节时间改善超调等动态性能提供新的方法,在基于FPGA主控单元的控制下。地面实验表明,在187.25μrad(500码)阶跃信号的激励下,改进的自适应增益控制策略较普通PI控制,超调量由35.8%下降到10%,调节时间由100 ms缩短到70 ms,稳态精度保持在±2.247μrad(3码),控制性能得到了显著改善。在轨工况下,自适应增益控制策略能够实现星间激光通信跟踪转台的高精度控制,同时对其他高精度伺服系统设计具有借鉴意义。

一种基于ARM9的彩色TFT-LCD模块设计及实现

介绍了一种基于ARM9的彩色薄膜晶体管液晶显示模块(TFT-LCD)的设计和实现方法。为了解决图像及字符在液晶模块上的实时显示,图像库及字符库存储在容量达64Mbyte的NAND Flash闪存中,可以根据不同需求对图像库及字符库进行更新。模块支持24bit彩色RGB格式图像的显示,还支持JPEG格式图像的显示,JPEG图像的解码功能在ARM9处理器上实现。模块采用串口方式与其他外接主控系统通信,通过接收主控系统的不同指令,可以实现对库中图像及字符显示的实时更改。在液晶屏LQ080V3DG01上已通过测试,运行可靠。该模块已实际应用于图像显示设备中。

从Pleiades剖析新一代高性能小卫星技术发展

综述了著名的新一代极限性能高分辨小卫星Pleiades,说明了该卫星的技术特点,同时给出了其关键技术指标,并且有针对性地剖析了Pleiades在多星组网轨道设计、一体化超分辨焦平面设计、一体化综合电子学设计及敏捷姿态控制系统设计等方面所采用的先进技术和设计理念。在此基础上,提出了适应我国国情的小卫星新技术发展方向,包括CMOS TDI模式成像技术、高动态范围视频成像技术、基于可重构模块的柔性化集成技术、基于软件总线的星载软件设计技术以及星载一体化设计技术等,为今后我国研发具有更高的地面分辨率、在轨成像效率和成像质量的新一代高性能小卫星提供了新的思路。

用于遥感图像目标快速匹配识别的改进混合溢出树算法

提出一种基于标记的混合溢出树(SHSPT)特征匹配算法,用于遥感图像的目标匹配识别。针对特征数据建立和预处理,提出了基于中心点的数据分割方法,通过定义数据密集区域的中心,舍去边缘稀疏数据,提取出分割后的数据。进行特征匹配时,使用二进制数组表示数据空间,标记分割后的特征向量数据,通过比特操作计算特征向量间的距离,缩短计算时间。最后对特征匹配方法进行改进,采用待匹配特征距离的均值代替尺度不变特征变换(SIFT)匹配算法的次临近特征距离,从而得到更多的匹配点。实验证明,基于标记的混合溢出树特征匹配算法占用内存空间比传统的混合溢出树算法减少约68%,匹配准确度与原算法接近,匹配时间平均缩短了约32.8%,解决了航天遥感图像数据量大,特征维数较高,匹配识别时间长,占用计算机内存大等问题。

高分辨率大面阵微型相机设计

小型化相机是支持低成本微型飞行器或微小卫星对地观测等多项应用的关键设备,由此提出了一种高分辨率大面阵的小型化成像系统。首先预估了该成像系统用于目标观测的像元分辨率和幅宽。然后阐述了该系统的电子学方案,对其中的关键芯片OV14825的工作原理进行了介绍,并分析了基于FPGA的串行差分数据接收转发的软件设计。最后基于设计的相机样机开展了成像实验,在13m成像距离条件下获取图像分辨率优于0.5mm,而且图像细节丰富,层次分明,证明该方案切实可行。高分辨率大面阵微型相机具有很好的应用价值。

基于LabView的焊缝视觉识别

将传统的模板匹配技术与焊缝边缘信息相结合 ,应用LabView提供的子VI(虚拟仪器 )功能实现了对尺度变化及旋转角度变化的焊缝图像匹配识别。试验结果表明 ,该方法的识别准确性及精度较高 ,为弧焊机器人实现对焊缝位置的寻找提供了前提条件和依据。

CCD摄像机像面中心的激光标定方法研究

论述了采用激光方法对视觉传感用CCD摄像机的像面中心进行标定的原理和方法 ,并对所采集的激光光斑图像进行适当的处理 ,通过求取质心的方法确定其精确位置 ,从而实现对像面中心的精确标定。实验结果表明 ,该方法计算量较小 ,精度较高。

基于SRAM型FPGA的容错性设计

随着SRAM型FPGA在航天领域中的不断应用,空间环境下单粒子翻转(single event upsets,SEU)问题不断涌现。为了加强航天电子产品在轨的可靠性与安全性,介绍了一种基于Xilinx公司Vertix-II系列FPGA的容错性设计,该设计深入研究了动态刷新(Scrubbing)原理,利用反熔丝型FPGA作为控制器实现了对SRAM型FPGA的配置数据进行ms级的周期刷新,并对2种FPGA加入了三模冗余(triple modular redundancy,TMR)及回读比较重加载方法,设计兼顾了系统重构、冗余处理和故障恢复,效果良好。实验结果表明刷新周期仅为131.2ms,远大于空间单粒子翻转率,能有效地抑制单粒子翻转效应的影响。

航天相机控制器在轨软件重注

随着航天相机任务的增加、功能的增强、集成化及复杂程度越来越高,应用系统对相机控制器提出了更高的长期在轨自治性和可靠性要求。本文以某实际项目应用为背景提出了一种以TSC695F为核心处理器的新型高可靠航天相机控制器在轨软件重注指令序列设计方法和引导程序接收、缓存、校验以及存储重注数据的处理流程,最后结合相机控制器软件重注专用检测模块验证了该软件重注方法设计的正确性,并给出了地面生成上注数据包的参考代码。

航天高分辨相机运动机构检测系统研究

航天高分辨率遥感相机通常包含调焦和调偏流运动机构,在地面检测时需要由步进电机对其进行高精度控制。提出了以C8051F040为控制器,以模拟放大电路为功率驱动的解决方案,通过RS232、CAN总线远程通信和按键控制3种方式对电机进行精确控制,并在LCD1602显示器上进行实时状态显示,实现了简单、灵活地对航天相机调焦和调偏流运动机构的高精度检测。实验结果表明:所设计的驱动电路能有效地控制电机转动的各项参数,且整体设计重量轻、体积小,在检测时容易使用,且检测平均误差在0.15%范围内。