双矢量定姿在煤矿掘进机姿态测量中的应用

针对现有巷道掘进机的姿态测量手段中普遍存在的高成本和误差累积等问题,文中提出了一种基于双矢量定姿原理的姿态测量算法。通过在巷道掘进环境中分别对重力矢量和光矢量进行构建与感知,利用惯性倾角测量和双目视觉测量技术,基于矢量元素分别在导航坐标系和掘进机载体坐标系中的数学表达,可实现掘进机载体坐标系相对于巷道导航坐标系的姿态解算。利用倾斜仪和双目相机组成的测量装置对指示激光和重力矢量进行测量,结合双矢量定姿算法即可完成掘进机机身的姿态解算。文中设计了静态重复性精度测量实验,结果表明该方法的姿态角重复性测量精度为0.0662°。利用蒙特卡洛方法对可能会引入的误差源进行仿真分析,结果表明误差对方位角、俯仰角以及滚转角的影响分别为0.7864°、0.4548°和0.4765°。

基于双屏视觉标靶的掘锚机机身位姿测量技术

针对掘锚机在煤矿巷道掘进过程中难以实现机身位姿的实时精确测量,进而导致难以实现定向掘进的问题,提出一种基于双屏视觉标靶的掘锚机导向方法。由2块竖直安装的感光成像屏组成双屏视觉标靶靶面,巷道中的激光器发射指示激光并在前、后靶面上呈现光斑,利用视觉测量、高精度栅格标定等技术,建立光斑质心的图像坐标与三维空间坐标的映射关系,以形成坐标点云数据;再根据栅格索引、坐标变换、欧拉角解算等原理,结合标靶底部的双轴倾角仪来获得掘锚机机身的实时位姿,并解算出机身关键点相对于巷道设计轴线的横向/纵向偏差,为掘进过程中的偏差纠正提供数据支撑。通过构建数学模型对系统脱靶问题进行了分析,同时搭建实验平台验证了该导向方法的有效性。实验结果表明:该方法能够实现机身六自由度空间位姿的精确测量;在9 m测试距离下偏航角重复性测量精度优于0.01º、偏航角绝对测量误差小于0.05º;在15~40 m测量范围内,用全站仪与矿用激光器设置计划线时机身关键点横向/纵向偏差测量误差分别小于5、15 mm。基于该方法研发的导向系统已成功应用于煤矿井下巷道掘进中,满足了巷道施工与掘锚机机身定位的精度要求。该导向方法的误差特性与测试距离无关,且该方法中涉及的所有光学测量功能均在标靶内部实现,可有效屏蔽井下复杂环境对测量功能的影响,大幅提升了现场应用时的抗粉尘干扰能力。

固定化地衣芽孢杆菌胞外脂肪酶的制备

脂肪酶是一类重要的水解酶,广泛应用于食品、医药、化工等领域。脂肪酶通过固定化可以提高酶的使用效率。文章采用戊二醛共价连接法将来源于地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)的胞外脂肪酶固定于氨基型载体ZH-HA之上,将1g载体置入10mL酶液中反应3h后固定化酶活力达到最高为60U/g湿载体。经固定化后该酶的温度稳定性得到显著提升,当反应温度为45℃时最高酶活力达到220U/g湿载体。同时,固定化使酶在碱性条件下的稳定性得到提高,最适反应pH值为10。通过自制柱式反应器考察该酶工作稳定性,经过15批连续水解反应,固定化脂肪酶仍保持90%的活力,展现出良好的稳定性。

基于双目视觉的战斗机武器系统校靶方法研究

针对战斗机制造、装配过程中测量任务繁重,以及现有战斗机武器系统校靶时普遍存在的设备笨重、效率低下等问题,提出一种基于双目视觉测量原理的战斗机武器校靶方法。设计了一种由红外LED构成的光电标靶,并通过转接架与战斗机各工位连接。双目相机拍摄所有光电标靶,进而获取LED点的三维坐标。利用基于最小二乘法的空间坐标转换原理解算出双目相机与各光电标靶的相对姿态关系,并结合坐标系传递原理最终求得各待测工位轴线相对于战斗机基准工位轴线的水平、垂直偏差角度,以完成校靶操作。根据校靶原理搭建3D仿真环境,分析了在校靶的过程中可能存在的误差源,并利用蒙特卡洛方法对校靶算法进行了仿真分析。仿真结果表明,相机标定误差对水平、垂直偏差角测量精度影响最大,标准差分别为0.0397°和0.0268°。该校靶方法能适用于战斗机武器校靶,同时可提高装配与测量过程中的工作效率与可靠性。

青年旅舍在上海的品牌营销策略

青年旅舍作为世界上最大的国际经济型住宿连锁组织,已有90多年的历史。本文立足于上海的青年旅舍业,介绍了青年旅舍联盟在全球和上海的发展概况,突出青年旅舍所宣传的特有理念,并分析了青年旅舍在上海的发展机遇:从国内日益红火的自助游市场到全球关注的2010年上海世博会。在引入品牌营销概念的基础上,结合上海经济和旅游的发展趋势,探讨了青年旅舍今后的营销发展方向,从品牌的个性、传播、销售、管理4方面提出了相应策略。

面向盾构导向激光标靶的抗杂光算法研究

由于施工现场杂光的干扰,盾构导向激光光斑无法被准确识别。针对这一问题,利用导向激光的脉冲特性,提出了一种基于数字图像处理的抗杂光算法。首先,对工业相机曝光时间与激光脉冲周期之间的关系进行分析,通过调节工业相机曝光时间,可以有效地采集到导向激光产生脉冲的前后两帧图像;之后,差分两帧图像以获得目标光斑;最后,利用合适的结构元素腐蚀图像中的杂光残影,彻底地消除杂光带来的不良影响。实验结果表明:在激光标靶适用距离内,利用本文抗杂光算法,导向激光光斑的识别准确率优于93.75%;通过与其他抗杂光算法进行对比,在近中远距离下,识别准确率分别提升了21.87%、23.13%、26.87%,能够满足盾构导向施工要求,具有良好的应用前景。

基于线结构光的盾尾间隙测量方法研究

针对现有盾构施工中盾尾间隙难以实时精确测量的问题,本文提出了一种基于线结构光的盾尾间隙自动测量方法。该方法首先利用线激光器在管片和盾壳之间投射出一道窄线型指示激光并通过工业相机实时采集线激光器投射在盾壳和管片之间的线激光图像,然后通过图像处理对图像目标特征进行识别并根据单目视觉成像原理和线结构光坐标测量算法提取盾尾间隙端点坐标,进而实现盾尾间隙值的精确解算。实验结果表明,本文所提出方法的重复性测量精度优于0.3 mm,绝对测量精度优于1.7 mm。该方法可以实现相机纵深方向0.2~1.9 m范围内盾尾间隙的实时精确测量,满足城市地铁隧道施工应用需求。

面向双相机标靶的倾斜仪安装误差补偿方法

针对双轴倾斜仪在和其他位姿测量传感器组合应用时,由于自身坐标轴真实指向无法通过机械外壳准确映射,造成其难以实现安装位置误差精确标定,进而导致引入测量误差的问题。以面向直线顶管掘进机导向的双相机标靶为研究对象,利用三点位姿转换算法求取姿态角理论值,再结合双轴倾斜仪角度测量值建立误差补偿矩阵,对姿态参数进行校正。通过仿真分析和实测实验,提出的方法可以实现双轴倾斜仪测量角度信息的精确补偿,姿态角绝对测量精度优于0.02°,满足直线顶管导向行业精度要求,并可以在其他基于双轴倾斜仪的组合测量系统中广泛推广应用。

面向直线顶管机的双屏视觉标靶标定方法与精度评价

针对双屏视觉标靶前、后感光成像屏位姿关系难以标定的问题,提出一种基于坐标点云的感光成像屏位姿标定方法。该方法分别将前、后感光成像屏划分为n行n列的网格阵列,通过全站仪测量感光成像屏上每个网格角点的空间三维坐标,并利用工业相机实时获取感光成像屏上每个网格角点的图像二维坐标,结合图像二维坐标和空间三维坐标获得2D-3D映射关系,从而得到坐标点云数据。根据三公共点坐标系转换算法将坐标点云数据中的三维坐标统一到标靶坐标系下,进而确定相机与前、后感光成像屏的位姿关系,再通过网格索引方法对前、后感光成像屏的位姿关系进行求解。为评价标靶位姿测量精度,设计了静态测量重复性精度评定实验和绝对测量精度评定实验。实验结果表明:该标定方法的坐标静态测量重复性精度为0.13 mm、绝对测量精度为0.93 mm;方位角静态测量重复性精度优于0.01°、绝对测量精度优于0.05°。因此,该标定方法可以实现两个空间平面位姿关系的精确标定,且具有操作简便、精度高等特点,可用于双屏视觉标靶的标定。