改进CycleGAN的钢材表面缺陷图像生成方法

针对工业钢材表面缺陷检测过程中存在的样本采集困难、成本较高,以及缺陷种类较多难以覆盖全部导致的小样本问题,提出一种改进循环生成对抗网络(cycle-consistent generative adversarial networks,CycleGAN)的钢材表面缺陷图像生成方法。首先,将通道注意力(class activation map,CAM)和空间注意力(spatial attention map,SAM)机制嵌入到CycleGAN模型中,增强模型的特征提取能力;其次,引入权重解调(weight demodulation,WD)机制修复特征伪影和白斑,进一步提高生成图像的质量;再次,引入形状一致性损失对生成器训练过程进行监督,解决图像几何变换过程中内在模糊性问题;最后,将改进前后的模型在NEU-DET数据集上进行试验。结果表明,改进后的模型在缺陷图像生成的效果上更具多样性和准确性,PSNR,SSIM分别提高了13.0%和7.8%,FID值降低了33.1%。该方法能够稳定地生成高质量的各类钢材表面缺陷图像,可以达到增加训练数据的目的,对于其他缺陷数据集的扩增具有参考价值。

KUKA-KR210-2机器人运动学及奇异性分析

为实现KUKA-KR210-2机器人的复杂运动控制,完成机器人末端的精准定位,对机器人进行运动学分析及奇异性分析。首先,依据KUKA-KR210-2机器人连杆参数及结构特征,采用标准D-H参数法建立与厂家一致的机器人坐标系,求解机器人的正运动学;其次,根据机器人满足Pieper准则的特点,采用分离变量法求解机器人的逆运动学;然后,采用微分变换法分析机器人的奇异性;最后,使用MATLAB软件编写运动学求解程序并进行奇异性仿真,将求解结果与KUKA-KR210-2机器人示教盒数据进行对比、验证。结果表明:求解的机器人运动学数据与示教盒数据基本一致,误差在1 mm以内,运动学分析正确;奇异性分析结果符合机器人的结构特征。研究结果可以为KUKA-KR210-2机器人高级运动控制提供技术支持,也可为同类型工业机器人的运动分析及控制研究提供参考。

采用点云分区统计的成捆棒材端面定位方法

针对成捆棒材端面贴标过程中出现的端面中心位姿测量难度大、效率低等问题,提出一种基于点云分区统计的成捆棒材端面定位方法.首先对端面点云进行预处理操作;然后使用改进的聚类分割算法对端面点云进行分割,并以分区统计为依据提出完整单根棒材端面中心定位方法和残缺单根棒材端面中心定位方法,实现端面中心定位;最后以端面法向量表征端面中心姿态重建端面中心位姿.采集200组不同姿态的单根棒材端面点云进行实验的结果表明,单根棒材端面定位时间不超过0.5 s,位置误差小于3 mm,姿态误差小于2°;所提方法是高效的,可准确地定位棒材端面中心.

吸盘头可自动更换的贴标机械手设计与分析

针对贴标机器人对不同尺寸棒材端面贴标时需人工更换吸盘头的问题,设计一吸盘头可自动更换的贴标机械手。设计由可更换式吸盘头和吸盘头安装座组成的贴标机械手机械结构;根据工作过程,搭建用于标签粘贴的真空吸附回路和吸盘头自动更换回路;通过ANSYS建模,对提出的20种吸盘开孔方案进行仿真分析,初步选取8种吸盘头开孔方案;最后对初选开孔方案进行100次吸附实验。结果表明:孔数M=4、孔径D=6 mm、孔距s=5 mm的吸盘开孔方案标签吸附效果最优。文中设计的贴标机械手不仅可根据不同尺寸棒材自动更换吸盘头而且可实现标签的稳定吸附,十分契合贴标机器人自动化设计需求。

康复机器人研究进展

目前,康复机器人已经成为机器人领域的研究热点。详细介绍了康复机械手、医院机器人系统、智能轮椅、假肢及康复治疗机器人的国内外研究现状,并探讨了今后的发展方向。

闭链级联式机器人基于旋量理论的运动学分析方法

闭链级联式机器人由若干个平面四杆机构和空间杆机构串联而成,将这些杆机构中从基座到操作端最短的开链定义为主运动链,这样闭链级联式机器人的运动学分析就转化成了一个开链和若干个单闭链的运动学分析问题。主运动链的运动学分析采用指数积公式。主运动链的关节位置和速度信息可以由各个关节所在的单闭链的运动学分析得到。平面四杆机构和空间六杆机构的运动学分析可以通过建立闭链的结构方程来实现。最后综合主运动链和各个单闭链的运动学分析的结果即可得到主运动链关节空间与末端执行器位形空间的位置和速度映射关系,从而完成整个闭链级联式机器人的运动学分析。

成捆圆钢端面自动贴标系统设计

为实现钢铁企业成捆圆钢端面贴标的自动化,在分析圆钢生产工艺的基础上设计出一套成捆圆钢端面自动贴标系统。该系统包括机器视觉定位单元、供标单元、供压单元、自动贴标单元、激光测距单元和上位机通信控制单元等,采用机器视觉定位单元进行圆钢端面中心的平面定位,通过自动贴标单元实现成捆圆钢端面的自动贴标。在实验室条件下对系统进行测试,结果表明,该自动贴标系统可有效地解决人工贴标中存在的错贴、漏贴等问题,实现成捆圆钢端面高效、稳定的自动贴标。该系统可用于钢铁企业中成捆圆钢端面的自动化贴标。

机器人力/位传感器IIR数字滤波器的优化设计

数字滤波器的设计无论是传统的频率变换法,还是优化设计的方法,都需要了解和掌握一些基本的数字信号处理方面的专业知识.为了让数字滤波器的设计摆脱这些信号处理专业知识的限制,提出了一种数字滤波器参数的优化设计方法.该方法只需了解IIR数字滤波器的基本结构,明确传感器信号的频率范围,就可以用一种智能优化算法对滤波器参数进行优化.在Matlab环境下开发了粒子群优化算法的程序并进行了仿真试验,试验结果证明了该方法的有效性.

成捆钢筋端面自动贴标系统的机器人位置优化

为实现钢铁企业中成捆钢筋端面贴标的自动化,对成捆钢筋端面自动贴标系统中机器人的运动情况进行研究,利用D-H参数法导出UR5机器人的各连杆坐标系之间的变换矩阵,进而求出UR5机器人反向运动学的解析解。给出了UR5机器人最优摆放位置的评价标准,并在此规则下利用粒子群优化算法对UR5机器人进行位置优化。依据以上分析结果可以为成捆钢筋端面自动贴标系统中机器人的位置设计提供理论上的支持和数据上的参考,并对该系统的实际应用具有指导性的意义。

基于现代设计方法学的平面研磨机设计

针对现有大回转半径平面研磨机整机重、效率低的问题,采用现代设计方法学为指导,给出了平面研磨机的黑箱模型和整机功能的形态学矩阵,依据形态学矩阵设计了多工位、大回转半径平面研磨机系统方案,并讨论了主要的研磨参数。

成捆棒材贴标机器人系统部件空间位置优化

为了实现钢厂成捆棒材贴标机器人系统各部件摆放的空间位置优化以提高其工作效率,对系统中的工业机器人运动情况进行分析,采用D-H参数法建立机器人运动学模型,应用分离变量法求解机器人逆运动学解析解;以工业机器人和标签打印机的空间坐标为设计变量,以机器人贴标过程关节转角总行程最短作为工业机器人和标签打印机摆放位置的优化目标;采用改进的粒子群优化算法进行优化计算,得到工业机器人和标签打印机摆放的最佳空间位置。提高了贴标机器人系统的工作效率,对该系统的实际应用具有指导性的意义。

基于遗传算法的多PID控制器参数整定

为了解决多入多出系统和采用状态控制的单入单出系统的多PID控制器参数整定困难的问题,本文提出了基于遗传算法的多PID控制器参数整定方法,该方法只需给出大概的PID参数范围即可得到控制性能最优的PID参数,本文结合实例证实了该方法的有效性。

双臂掘进钻车自动化钻孔方法研究

在对双臂掘进钻车进行运动学分析的基础上,分析了钻车的作业能力和理想位姿,研究了双臂掘进钻车的钻臂之间及钻臂与巷道之间的碰撞检测方法,提出了一种双臂掘进钻车自动化钻孔方法。在Matlab环境下对该方法进行了仿真验证,结果表明该方法能够使钻臂到达钻孔位姿,实现自动化钻孔,为进一步研究双臂掘进钻车钻臂的运动规划及自动化钻孔奠定了基础。

成捆特钢棒材端面字符识别算法研究

为实现特钢棒材生产信息的全流程可追溯,分析特钢棒材生产环境及形状特点,采用基于双标志点的标记方案进行标记并利用机器视觉技术实现成捆特钢端面字符的识别。首先,采用Hough变换将成捆特钢棒材端面图像分割成单根;其次,采用基于小波变换的图像增强算法完成单根特钢棒材端面图像的增强;再次,将MSER算法和边缘检测算法相结合完成单根特钢棒材字符区域的检测,并基于投影法完成字符的分割;最后,通过创建和训练SVM分类器完成每一根特钢棒材端面字符识别,并将成捆特钢棒材端面字符识别结果输出保存。结果表明,新算法可以满足成捆特钢棒材生产过程中字符识别要求,字符识别准确率可达到97.35%。新算法将Hough变换、基于小波变换的图像增强算法、MSER算法、边缘检测算法、投影法及SVM分类器等算法融合到特钢棒材端面字符识别过程中,为特钢棒材生产过程中的信息获取、信息传递及信息追溯的技术实现提供了参考。

创伤手指康复机械手嵌入式控制系统

针对研制的创伤手指功能康复机械手,研究了以ARM芯片S3C2410为核心的嵌入式系统平台、基于SPI总线的电机控制和数据采集模块,以及控制软件和图形用户界面的设计,还结合机械系统设计了传感系统,实现了康复运动产生、康复数据采集等系统功能,为该系统用于临床康复试验奠定了基础。

双臂液压钻车的逆运动学求解

在我国统配煤矿和新井建设中,每年有大量的岩石巷道开拓与掘进工作,掘进装备的自动化程度已成为制约煤矿提高生产能力的主要因素。为了提高液压钻车的自动化水平,实现双臂液压钻车自动化打孔,通过对其进行运动学分析,基于D-H法建立了双臂液压钻车运动学方程,采用分离变量法并用符号替代矩阵元素推导出了运动学方程逆解的表达式。最后在Matlab环境下,通过88孔打孔方案对其正解反解的一致性进行验证,结果表明了该逆解解法的正确性。

UR5机器人运动学及奇异性分析

为了解决UR5机器人用户建立的机器人坐标系与厂家建立的机器人坐标系不一致,机器人内部有关力、角速度、角加速度等数据信息难以被直接使用的问题,在分析UR5机器人结构特点的基础上,建立与厂家数据匹配的坐标系。采用D-H参数法建立UR5机器人的运动学方程,描述机器人各杆件的相对位姿关系,依据UR5机器人满足Pieper准则的结构特性,采用分离变量法求取UR5机器人的运动学反解,并利用微分变换法完成UR5机器人奇异位形分析,奇异性分析与仿真结果表明了UR5机器人位置奇异时各关节变量之间的关系。使用MATLAB软件编写运动学程序,并利用机器人系统对程序进行实验室测试与工程实践验证,MATLAB运动学程序实验结果与UR5系统内部数据一致,验证了运动学分析的正确性。研究结果对进一步开展UR5机器人连续轨迹规划研究具有参考价值。

混联贴标机构运动学分析及工作空间研究

根据成捆圆钢端面贴标的工程应用场景提出一种新型3T2R混联机构,该机构由3-RRP^(4R)R并联机构和2自由度旋转串联机构串接而成。提出运用两次蒙特卡洛法相结合的办法求解混联机构工作空间。建立混联机构运动学模型,根据并联机构的几何关系得到反解方程,并确定并联机构工作空间的约束条件,采用蒙特卡洛法得到并联机构工作空间内的点集;根据坐标变换矩阵求得串联机构运动学正解及混联机构运动学正解,并将并联机构工作空间内的点坐标代入混联机构位置正解中,采用蒙特卡洛法得到混联机构的工作空间内的点集。

CMJZ2-27型双臂掘进钻车避碰运动学分析

为了实现双臂掘进钻车的避碰运动控制,基于D-H法建立其运动学方程,采用分离变量法和"一般实系数四次方程的谢国芳求根公式"推导出了运动学方程逆解的解析表达式,并利用Matlab证明了该逆解解析表达式的正确性。通过分析钻车工作特点,对钻孔断面进行合理分区和规划钻孔顺序,实现了在避免碰撞的基础上双臂协同完成作业孔定位的目标。在运动学分析的基础上,推导出了钻车钻臂各关节和末端坐标,给出了钻车钻臂各关节的碰撞检测方法,并利用蒙特卡罗法检测出可能发生碰撞的连杆,验证了该碰撞检测方法的可行性,为实现CMJZ2-27型钻车自动化钻孔奠定了技术基础。

双臂液压钻车的运动学分析及优化

为了实现双臂钻车的自动化打孔,对其进行运动学分析和优化计算。优化计算的目的是要找到液压钻臂各个关节的合适的角度位置,能够在钻车工作时实现确定的位姿。采用粒子群算法在MATLAB环境下计算并得出最优解,结果证明粒子群算法能有效解决两臂钻车的运动学计算。为了方便操作和审核,建立了用户界面并生成了.exe文件,从而为钻车自动化打孔奠定了技术基础。