基于机器视觉技术的工业焊板焊缝位置检测系统

现有的焊接机器人只具备执行能力,并不具备感知能力、自主学习决策和修正误差能力。针对该问题,基于机器视觉技术辅助焊接工艺,提出了一种工业焊板焊缝位置检测系统,有效提升了自动化焊接的工作效率。首先,通过摄像头采集获得焊缝图像;然后,通过灰度处理、滤波、阈值分割,设计了一种基于特征值突变点插补线段拟合的焊缝位置检测方法,对焊缝图像进行处理后获取焊缝位置偏差,焊接机器人控制器驱动焊枪依据焊缝位置偏差进行左右移动,准确对焊缝进行识别与焊接。实验结果表明,该系统的适应性使得其在强光、弱光、存在焊板缺口和焊接残渣飞溅等情况下仍能进行焊缝的准确检测和识别,具有良好的抗干扰能力和鲁棒性。

脑波检测心理健康问题系统

设计一款采用脑电波技术的测试系统,用于检测年轻人在现代生活压力下的心理状态。通过佩戴神念科技(NeuroSky)出品的MindWave Mobile耳机,实时检测佩戴者额叶脑波信号。利用傅里叶变换算法分析脑波能量值,并结合独特的脑意识分类算法对其进行分析。通过能量值的特征提取和模型分析对比,结合十大情绪核心指标、eSense“专注度”指标和脑电波分析,检测个体的心理健康情况。程序将检测信号处理为具体指标,从而实现用户心理健康检测,并提供相关治疗措施。该系统能够较好地进行心理健康检测与诊疗康复,具有广阔的发展空间。

基于MIMO雷达的舰炮火控滤波方法

未来海战场,利用低成本、高速、隐身性强的无人机集群实施饱和攻击,用于完成特定的战术目的,将成为舰艇对空防御系统面临的一种新型作战样式。立足于舰炮防空火控系统,通过母舰搭载雷达发射阵列与无人艇搭载雷达接收阵列,组成基于MIMO雷达的新型火控系统架构,利用母舰对雷达接收信号进行集中处理,从空间谱估计的角度出发设计基于平行因子的多目标火控滤波算法,完成对空中集群目标的收发角度联合滤波处理,为舰炮火控诸元解算同时提供多个空中来袭目标的运动参数,通过仿真分析,显示新型火控滤波算法在多目标处理方面的优势。

基于FPGA的主动隔振载荷检测系统的设计与实现

随着空间精密载荷对星上振动要求的提高,主动隔振载荷在对敏感载荷进行微振动抑制方面的重要性逐渐凸显。为实现低频、小振幅微振动的采集和抑制功能,以满足载荷所需的振动环境要求,本文设计了一个基于FPGA主控板卡和Qt上位机软件的检测系统。通过FPGA控制多路Δ-Σ模数转换器完成微振动信号的同步采集、指令协议的解析、PID控制算法的实现以及驱动控制信号的输出,同时设计了上位机软件实现对遥测信号的实时数显和频谱分析。系统经过集成联调,对主动隔振载荷的实时遥测功能和隔振控制性能进行了测试。结果表明,加速度幅度谱密度积分从1.73×10^(-6) g降至1.41×10^(-7) g,隔振抑制比达到-25 dB,实现了良好的微振动抑制效果,验证了本系统能够满足主动隔振载荷的微振动抑制需求。

基于最小二乘法的高校教室灯光控制系统的设计

针对目前高校教室电能浪费严重的情况,提出了一种基于最小二乘法的高校教室灯光控制系统。该系统以STM32单片机作为控制核心,LED灯作为从控器件,通过测量教室内光照强度和区域内是否有人来实现对教室的灯光控制。采用最小二乘法进一步优化光照强度的测量值,同时将采集到的数据经无线传输模块传送至上位机,达到监测管理教室照明状态的目的。实验结果表明:相比传统手动控制,该系统在不改变LED灯原有功能前提下,节能效果明显。采用最小二乘算法,光照强度的测量平均误差减少了1.8%,提高了测量精度。

基于工业互联网平台的风电叶片生产过程管控研究

基于工业互联网体系架构及风电叶片生产过程管控要求,文章建立了设备实时信息和业务数据交互的集成机制。文章先利用物联网、云计算、大数据、互联网等技术手段,全面打通设备、生产和管理环节,再通过工业互联网平台的数据集成能力,形成OT层向IT层自下而上的信息流。系统充分考虑了工控安全防护措施,以生产数据为抓手,基于云平台业务触发从上而下的决策流,从而推动生产工序及设备流转。生产过程管控系统的应用使得生产设备在生产过程中处于全流程信息协同,大幅度降低了人为非规范操作影响,提升产品质量和制造效率。

状态轮询和事件驱动的软件状态机设计优化

状态机设计的灵活性在给开发人员带来高效与便利的同时,也带来三类较典型的问题:由于状态逻辑和时序依存导致的输出错误,由于历史数据缓存导致的状态机计算量庞大的问题,以及由于状态跃迁耦合导致的输出不可控问题。目前这三类问题在软件详细设计和编码中仍然存在。在状态机功能不改变、在有限状态机设计约束条件下从时间复杂度和圈复杂度两个维度对状态机进行等价转换,即将原状态和判定条件进行合并或拆分,根据元模型定义对拆分或合并后的状态进行重组,添加跃迁条件,提出优化的一般性过程。进而针对三类典型问题给出优化算法,用同一算法分别对优化前后的状态机进行测试,并从时间复杂度和圈复杂度两方面验证了优化算法的可行性。该研究的实用价值在于为实时控制和安全苛求系统软件设计或重构提供了一种优化的方法。

敲击振动检测鸡蛋裂纹的初步研究

现代化的蛋品加工业中,传统的照蛋检测鸡蛋裂纹技术远不能满足生产的自动化要求,为了实现快速在线无损检测鸡蛋裂纹,试验通过在鸡蛋不同部位施加机械冲击,利用计算机处理产生的声音信号,分析壳裂鸡蛋和完好鸡蛋的响应频率差异。结果表明:敲击赤道不同的部位,完好鸡蛋各点的特征响应频率十分接近,而壳裂鸡蛋差别较大。根据赤道四点特征响应频率变异系数(CV),建立了初步分级算法,使得裂纹鸡蛋检出水平达到91%,对整批鸡蛋的分级准确率达到87%。

基于声学特性的禽蛋裂纹实时在线检测系统

设计了一套基于数字信号处理器DSP(TMS320F2812)的禽蛋裂纹在线检测系统,系统以禽蛋声学特性为基础,通过采集并分析敲击禽蛋产生的响应信号,可实现禽蛋裂纹的在线、实时检测。根据大量完好和裂纹禽蛋敲击响应信号特征的差异,提取了5个特征参数,建立相应判别模型,快速检测裂纹禽蛋。系统对75个完好和95个裂纹鸡蛋进行了在线检测试验,判对率分别为92.0%和90.5%,检测速率为5个/s,满足在线检测的要求。

鸭蛋破损检测的试验研究

试验研究了损壳蛋和未损壳蛋的声学特性差异 ,数据分析采取模糊聚类的方法获得损壳蛋和未损壳蛋隶属函数式 ,计算两个模糊集的隶属度 ,按照最大隶属度原则就可准确区分损壳蛋。用此方法设计的鸭蛋破损检测系统 ,其好壳蛋检测准确率为 85 % ,损壳蛋检测准确率为 90 %。

EKF和互补滤波器在飞行姿态确定中的应用

设计了一种旋翼飞行姿态参考系统,采用基于加速度计和陀螺仪的惯性测量组合(IMU)测量飞行姿态数据。采集实测数据并运用Allan方差分析法分析其噪声特性,建立传感器模型;针对旋翼飞行器分别应用经典扩展Kalman滤波(EKF)算法和互补滤波算法进行姿态解算。在详细阐述2种算法的原理与实现的基础上,进行飞行器平台实验验证。研究结果表明2种算法均有效,且互补滤波器相对经典Kal-man滤波器更为简单、有效。

基于LabVIEW的生物发酵过程远程在线监控系统设计

微生物发酵工程是现代生物技术及其产业化的基础,随着微生物技术的迅速发展,发酵工业的生产规模不断扩大,迫切要求对发酵过程进行先进的控制和优化。目前,LabVIEW在发酵过程在线监测与自动化控制领域已经有了一些成功的应用,并越来越受到欢迎,但是大多数研究以上下位机的控制方式为主,对发酵过程进行异地网络化监控少有报道,该文详细介绍整个系统在线监控与远程监测过程的实现。利用LabVIEW虚拟仪器开发平台,结合可编程逻辑控制器(PLC)网络和各类传感器,基于Modbus总线通信协议,实现了生物发酵过程各参数的实时采集和控制,并利用DataSocket技术实现了远程监控。详细介绍了监控系统的结构和硬件构成,以及各功能模块实现的关键技术。实验表明:该系统运行可靠稳定、能较好地实现发酵过程远程数据传输和实时监控。

飞行试验中的测量设备引导平台构建方法

飞行试验任务中,空中飞行目标往往有若干测量设备同时跟踪测量,由于这些测量设备的测量原理、技术性能、实际用途等客观因素不同,其对飞行目标的捕获时间、跟踪状态、测量精度等方面差异很大。针对这些参试设备零散布设、相互之间不相连、数据不交互、信息不共享、相互引导能力差的问题,文中构建了一种用网络将参试设备连接成为一个能够实时共享数据信息的引导平台。平台以网络为基础,主要由设备端、数据库和实时处理端三部分组成,运用数据处理方法实现引导数据平滑剔点、坐标转换、数据融合、延迟外推等功能。该方法实现了各参试设备之间数据信息的交互共享,满足了快速、自动、实时相互引导的任务需求,能够有效增强参试设备的整体时效性。

基于改进麻雀搜索算法的分数阶混沌系统参数辨识

混沌系统的参数辨识是非线性科学中的一个经典反问题。由于智能优化算法的高效率和鲁棒性,利用算法对混沌系统进行参数辨识已成为近年来兴起的热点话题。本文致力于针对分数阶定义下的混沌系统进行参数辨识研究,在经典麻雀搜索算法的基础上提出随机扰动和Lévy局部飞行搜索的改进方式,并对分数阶Chen混沌系统和分数阶Lorenz混沌系统进行了参数辨识。仿真实验在6种不同的智能优化算法中进行,其结果证明了所提出的改进麻雀搜索算法具有更快的收敛速率和更高的辨识精度,并能够保证所有的辨识参数与原始参数的误差在10^(-4)以下。研究成果可为非线性系统的智能同步控制提供新的解决办法。

鸭蛋大小及蛋心颜色自动分级系统软件研制

用VC 6 .0编制的鸭蛋大小及蛋心颜色自动分级系统软件由初始化模块、启动停止模块、图像采集模块、图像处理模块、信号I O模块及系统日志模块组成。初始化模块完成图像采集卡和数字量I O卡的初始化 ;启动停止模块建立和消亡用于监控光室状况和进行图像处理与分析的线程 ;信号I O模块将获得的分级信号送到分级执行机构 ,同时也将鸭蛋到达光室信号反馈至计算机 ;图像采集模块将CCD摄取的鸭蛋图像由图像采集卡采集到主机内存中 ;图像处理模块对主机内存中的图像进行分析后得出分级信息 ;系统日志模块记录系统的启动运行情况和当前系统检测鸭蛋的数量。系统软件运行试验结果表明 ,软件工作稳定可靠 ,大小分级误差± 3g ,颜色分级准确度达 90

基于加速度变噪声EKF的无人机姿态融合算法

针对传统无人机姿态解算方法过程复杂、计算量大、动态性能差的缺点,建立无人机姿态模型;采用陀螺仪对加速度计直接进行滤波的方法,设计出新的基于扩展kalman滤波的加速度滤波器;并且考虑到无人机非重力加速度的影响,对常规kalman滤波器进行了变噪声的改进。利用STM32微控制器和MEMS惯性单元搭建硬件平台进行对比实验。结果表明:在168 MHz时钟频率下,一次传感器数据读取和姿态解算总共耗时3.27 ms,数据更新率可达100 Hz。新算法飞行动态误差小于1°,而传统四元数法动态误差为2°左右;变噪声处理后静态瞬时偏差由4°降到1°。说明新算法的抗震效果和解算精度更好,可以为无人机自主飞行提供更准确的姿态信息。

基于DSP和FPGA的望远镜伺服控制系统设计

针对交流永磁同步电机驱动的大型望远镜的高精度、低速平稳运行问题,研制了一套基于浮点数字信号处理器(DSP)和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的驱动控制器。该控制器以DSP作为主控制器,FPGA作为协控制器,主控制器完成控制算法、接受指令等功能,协控制器实现PWM产生、电流采集、速度检测等功能。根据永磁同步电机矢量控制原理建立了永磁同步电机的数学模型,进行了永磁同步电机控制器的硬件设计;在硬件设计的基础上,采用自适应PI对望远镜的低速控制性能进行了研究。实验结果表明:当望远镜以32.4(″)/s匀速运行时,速度波动范围为±0.648(″)/s;当对望远镜做最大速度为1(°)/s,最大加速度为1(°)/s2的正弦引导时,最大引导误差为9.72″,引导误差RMS值为3.24″;该驱动控制系统能够实现望远镜的低速平稳运行,满足大型望远镜伺服控制系统的性能要求。

图书馆温湿度智能控制系统研究与设计

针对当前高校图书馆智能化建设中温度调控和湿度调控彼此脱节的现象,设计了基于ZigBee的温度湿度采集系统,从而研究了某高校图书馆内温度和湿度的相关性,提出了该校图书馆内温度和湿度相互关系的经验公式,进而为综合调控图书馆内温度和湿度建立了理论基础。为解决图书馆内温度和湿度自动调控差的现状,在温湿度采集系统的基础上设计了软硬件协同运作的智能温度湿度控制系统,该系统作为该校图书馆智能化楼宇的建设的子系统已经取得了良好的实际运行效果。

一种基于STM32的四旋翼飞行器控制器

针对四旋翼飞行器,设计并实现了一种基于STM32的微型飞行控制器.以新型ARM Cortex-M3内核微处理器STM32作为计算控制单元,对飞行控制器进行了模块化设计,包括主控、惯性测量、执行驱动等单元模块.给出了系统软件设计流程,研究了一种基于分布式融合滤波器的飞行姿态解算方法,并针对四旋翼飞行器的控制特点设计了控制律.实验表明控制器方案合理有效.

基于PC104工控机的嵌入式直流监控装置的设计

在简要介绍PC10 4总线标准的基础上 ,讨论了基于该标准的嵌入式变电站直流监控装置的软硬件设计。