基于轻量化卷积神经网络的陶瓷球表面缺陷快速识别方法

由于球的形状特点,视觉方法需要处理多个角度的图像才能实现对单个球进行完整的缺陷识别,对图像处理速度要求较高。此外,卷积神经网络的浮点运算量(FLOPs)高,推理速度通常较慢。针对上述问题,基于MobileNetV3设计了更轻量化的卷积神经网络。首先通过改变宽度因子、减少基本单元数量、使用Ghost模块代替标准卷积降低原始网络参数量。最后通过坐标注意力机制提高网络对缺陷的识别准确率。实验结果表明,在氮化硅陶瓷球表面缺陷数据集上,提出的轻量化卷积神经网络相较于原始网络仅有2.2%的准确率损失。网络浮点运算量和参数量分别为原始网络的10.4%和3.3%,在边缘计算设备Jetson AGX Xavier上的推理时间小于7 ms,相较于原始网络提升超过40%,能够满足工业现场实时检测的需求。

基于混合特征重合区域预测的无标识点位姿测量

本文提出了一种结合三维点云测量技术与点云配准算法的无标识点位姿测量方案。针对传统点云配准算法对初始位置和噪声敏感,目标测量点云与参考点云部分重合以及密度差异大导致的异源点云配准精度低的问题,提出了一种基于混合特征重合区域预测的端到端位姿估计算法,即通过深度学习的方法实现点云配准。首先,设计点云混合特征编码模块,通过特征交互融合源点云与参考点云的特征,获得更丰富的特征表示。其次,基于混合特征设计参考点云重合掩码解码模块,保留参考点云中与源点云重合的所有重合点。最后,利用重合部分的点云特征回归两组点云的相对位姿参数,实现了目标的位姿测量。实验结果表明,该算法对异源点云配准具有较好的性能,能在保证鲁棒性的同时,显著提升点云配准精度。

基于特征匹配的摄像机位姿测量方法

针对传统视觉位姿测量方法依赖场景内目标的已知结构信息或者人为标记的问题,设计了一种基于特征匹配的相对位姿测量方法和系统,在进行相对位姿测量时无需知道场景内目标的先验信息,且有较高的测量精度。首先,使用双目相机对场景内目标进行序列图像采集,计算机采用AKAZE算法对图像进行特征提取。然后,采用改进的KNN与RANSAC算法对相邻图像进行特征匹配并剔除误匹配点,得到正确的匹配点对后,采用三角法测量和光束法平差优化获得特征点的三维坐标,利用三维坐标与二维图像特征向量建立三维特征点库。之后,位姿测量时先使用单目相机对场景目标进行图像采集,再对待测图像进行AKAZE特征提取,将得到的特征点与特征点库进行匹配,采用EP n P+Gauss-Newton方法求解出待测图像对应的相机位姿。实验中,利用高精度转台转动摄像机并拍摄多幅图像进行测量,结果表明,位姿测量系统在[-20°,20°]范围内最大测量误差不超过0.2°,可以满足应用需求。

飞机蒙皮图像扫描与定位系统研究

飞机蒙皮图像获取和定位是飞机蒙皮检测的关键技术之一。设计了飞机蒙皮图像扫描与定位系统,提出了一种由云台带动变焦相机和激光测距仪对飞机蒙皮扫描采集细节图像和定位细节图像的方法。标定了测距仪、变焦相机以及云台的位姿关系,实现了被测区域三维点云的获取,扫描点云精度在2.5 mm以上。在变焦相机焦距最短时拍摄全景图,对全景图中飞机区域进行扫描获取该区域飞机蒙皮的细节图像,并实现了细节图像在全景图中的二维定位。利用点云配准获得系统与飞机的相对位姿,结合标定结果,实现了细节图像空间定位。实验结果表明在28 m内,细节图像的二维定位误差小于8个像素,空间定位误差小于0.12 m。

动载体目标物姿态视觉与双惯性组合测量方法综述

姿态测量在民用和军用等领域均发挥着极为关键的作用,是实现和发展车载、船载、机载仪器设备的自动化与智能化的重要一环。因此,针对具体的应用场景设计出满足相应需求的姿态测量系统,研究不同类型的测量传感器数据的融合机理,探索优化传感器布局与系统结构,实现精确、稳定、鲁棒、适应性强的姿态测量具有广泛的应用前景和实用价值。介绍了视觉与双惯性组合测量系统的研究进展;总结了组合测量系统中系统结构设计、视觉与惯性传感器外参标定、双惯性传感器差分研究和数据融合算法研究等关键技术的发展现状。根据现有研究情况,对未来的视觉与双惯性组合姿态测量的发展进行了展望。

内燃机整机振动的频域控制研究

内燃机整机振动的频域特点显示其与整机振动的固有特性和内燃机的工作转速有关。在整机振动控制过程中,根据频域特性提出PFC(Partial Frequency Control)控制策略,建立以相关频带为函数的性能指标,对该特定频带内的振动施以额外的加权,则可以将主要控制能量集中在该特定频带内,从而提高控制效果。以某柴油机为例,在整机振动频域特性分析的基础上,进行了整机振动PFC控制过程的仿真计算。结果表明,振动控制过程中选定的被控模态在主频带内的振动均取得了高于75%的降幅,使整机振动得到了极大的抑制,控制效果明显。

内燃机曲轴振动研究的内容及方法

简单综述了内燃机曲轴扭振。

基于干涉条纹的激光准直仪的研究

在所研究的直线度激光测量系统中,以激光干涉光作为准直测量的基准,CCD作为光电转换元件,进行导轨直线度误差的测量与计算。通过系统的重复性实验以及与光电自准直仪的比对实验表明:测量系统的测量距离可达10m以上,可检测x轴方向上30 mm以内的位移变化量,分辩力可达0.001 mm。其性能指标基本达到了预定目标。

基于单轴旋转靶标的非参数相机标定方法

建立成像过程的能力对于视觉测量至关重要。非参数相机模型将图像形成过程描述为与来自物体的空间射线对应的像素集合。然而,非参数模型需要复杂的计算或高成本的装置来获取大量参数,这限制了该模型的应用。为此,提出了一种基于单轴旋转靶标的非参数成像模型标定方法。旋转靶标提供三维控制点,并引入径向基神经网络将三维坐标映射到二维图像坐标。该方法无需旋转靶标的详细位姿信息,从而避免了额外的角度测量设备。随后,推导出成像模型参数的目标函数,给出了优化步骤,进而计算出模型参数。在获得单个相机中的光线轨迹后,该模型被迁移于双目立体相机应用。最后,通过实验对所提出方法的性能进行了评估,结果表明,与传统方法相比该方法优势明显。

基于稳定度调节的汽轮发电机轴系部分扭振模态控制

以汽轮发电机轴系扭振系统为例,探讨部分模态施控下,针对个别由于客观条件制约而得不到满意控制效果的施控模态,通过引入相对稳定度,建立二次型最优控制和闭环极点位置之间的联系,对极点位置沿实轴进行重新配置,加速该模态的响应,从而达到所有施控模态均被较好地控制的目的。

轿车发动机节能新方法——汽油机稀薄燃烧和发动机柴油化

介绍了轿车用发动机节能的新方法——汽油机稀薄燃烧和发动机柴油化,详细地叙述了汽油机实现稀薄燃烧的关键技术和轿车用发动机柴油化的技术特点,指出汽油机稀薄燃烧及发动机柴油化是轿车发动机节能的最佳措施和手段。

光纤光栅空分光复用传感系统的研究

介绍了一种光纤光栅空分复用传感系统,并将光纤光栅的传感特性应用于结构健康检测系统中。宽带光源发出的光波进入光栅阵列时,利用光开关选通不同光路实现FBG空分复用传感系统。系统采用等腰三角形悬臂梁调谐装置对FBG进行挠度加载,利用非平衡M-Z干涉技术对传感信息进行解调,将包含被测应变信息的FBG波长信号转变成相位信号,从而得到被测应变的大小,成功地实现了空分复用传感。该系统可用于静态应变和动态应变的检测,具有高分辨力、大测量范围的特点,其传感分辨率为7.3 nε,灵敏度的实验值为0.82°/με。

车用发动机表面辐射噪声的研究

本文以一台车用六缸柴油机为例,研究了发动机的表面振动和发动机的表面辐射噪声。首先阐明了发动机表面辐射噪声和表面振动之间的关系并对辐射比进行了较为详细的讨论;而后通过实验研究了发动机各部件的表面振动特性,并通过表面振动预测了该发动机各部件表面辐射噪声声功率和发动机总的表面噪声声功率。总声功率预测结果和该发动机实际声功率吻合较好,说明通过发动机表面振动可以较好地进行发动机表面辐射噪声声功率的预测和表面辐射噪声源的识别。

LabVIEW实现光纤光栅传感解调

结合虚拟仪器技术和光纤光栅传感技术,自行设计了一套光纤光栅传感解调系统。系统采用匹配解调法实现波长编码传感信号的解调,匹配光栅由压电陶瓷驱动,压电陶瓷上施加了正弦电压,从而传感信息转换为解调信号在一个正弦周期内相邻两波谷之间的时间间隔。LabVIEW解调程序是解调系统的关键部分,实现数据采集控制,解调信号提取,过程运算和结果显示。通过线性标定实验得到系统的传感解调特性,系统用于应变测量,应变分辨力为1με。

用不同方法进行发动机噪声源识别的研究(英文)

发动机噪声源识别对于制定发动机降噪措施十分重要 ,而像油底壳、气门罩、前齿轮室盖等罩壳类零件通常是发动机的主要噪声源 .本文用铅覆盖法和表面振动测量法对一台六缸工程机械用柴油机进行了表面噪声源识别的研究 ,得到了罩壳类零件按噪声能量大小的排列顺序 ,文中首先在半消声条件下利用铅覆盖技术测量了这些罩壳类零件的声功率 ,然后又研究了它们的振动特性 ,并通过表面振动速度的面积时间均方值预测了其声功率 .两种方法的测量结果吻合较好 。

可溯源至质量的静电力复现与测量技术

为实现10-5N以下微小力值的测量及溯源,提出了一种高精度、可溯源至质量的微小力值测量系统,采用受控静电力发生装置复现微小力值,其基本工作原理是基于一种精密设计的圆柱形电容器,电容器内外电极同轴,外电极固定不动作为参考电极,内电极由弹性机构支撑和导向,通过改变内外电极间的电压产生静电力,从而将力学量追溯至电容及电压等电学量,利用砝码质量与静电力平衡的原理,可以实现微小力值的溯源。实验结果表明：电容变化梯度为0.82 pF/mm,完全可以复现10-6~10-9N范围内的静电力。

光照不均匀图像的阈值分割

在机器视觉检测中,图像光照不均匀现象会增加后续处理的难度,因此需要对其进行有效的阈值分割。算法通过窗口分割提取原图的背景灰度图后,结合局部对比度调整系数,对图像进行背景均匀化处理,然后进行全局阈值分割。实验对具有典型光照问题的高分辨率线纹尺图像处理效果良好,平均时间在0.5 s以内。通过与其他几种算法的对比,证明了本算法处理效果最佳,所耗时间满足实时性,为目标的进一步测量工作奠定了良好的基础。

一种新型钢球表面检测方法的分析与系统实现

钢球作为常用的球轴承滚动体,其表面质量直接影响轴承的性能及寿命。目前已研制出的钢球表面缺陷检测装置展开机构结构复杂,不适用于大批量检测。基于一种双图像传感器的球面全展开方法,分析了在球列状态下球面完全展开所需要满足的参数条件。搭建系统进行实验,实验结果表明,该系统利用双传感器同时分别对每粒钢球进行5次采像就能够对钢球表面进行精确有效的高速检测与分选,漏检率低,检测速度可达到14 400粒/h,具有广泛的应用前景。

车用发动机表面辐射噪声源识别的研究

以一车用６缸柴油机为研究对象，通过表面振动测量法进行了发动机表面噪声源识别的研究。首先在半自由声场条件下测量了该发动机的实际声功率，而后通过发动机各噪声辐射部件的表面振动速度的平方对时间和在振动表面上的平均值预测了各部件表面辐射噪声声功率，从而识别出了该发动机的主要表面噪声源。

基于DSP的两相无刷直流陀螺电机稳速系统

为了进一步提高陀螺仪的寻北精度,分析研究了陀螺电机转速大小和转速精度对寻北结果的影响。在此基础上设计了一种基于TMS320LF2407A的两相无刷直流陀螺电机控制系统,阐述了两相无刷直流电机的工作原理,给出了电机的简化结构及数学模型,并通过对硬件系统和软件算法的设计实现了两相无刷直流陀螺电机的闭环控制。实验结果表明:系统可以很好地完成电机的启动、制动和平稳运行,转速精度优于10-6,满足陀螺仪的工作要求。