基于图像检测的三维激光点云聚类方法研究与应用

针对移动机器人对周围环境障碍物感知的需求,特别是针对激光雷达点云数据的的语义检测和尺寸识别问题,提出基于图像处理和点云数据处理相融合的方法。首先,对3D激光雷达和双目相机进行外参标定;然后,使用YOLOv4深度神经网络将检测出的二维图像实例通过双目相机恢复像素深度,将其检测目标定位到激光点云中;在对点云进行滤波、几何约束后,采取基于KD树的搜索方法对点云欧式聚类分割,最终将识别出的语义信息输出到点云聚类结果中。实验结果表明,设计的方法可以准确、快速地识别并分割聚类出点云,可以应用于移动机器人导航避障。

改进粒子群优化的中药提取参数模糊PID解耦控制研究

为解决中药提取过程中温度和压力控制存在的非线性、大惯性和多变量耦合等问题,建立了一种基于改进粒子群优化的模糊PID多变量解耦控制模型。在中药提取过程的动态数学模型基础上,结合多变量前置反馈解耦器对模型进行解耦,降低温度和压力间的耦合度;引入线性递减和目标值自适应融合的动态惯性权重策略,用改进粒子群优化算法对模糊PID控制器的比例因子和量化因子进行优化,避免参数陷入局部最优;最后,在Simulink中对所设计的控制模型进行仿真。结果表明:改进算法优化后的模糊PID解耦控制器的曲线超调接近于0,温度调节时间缩短97%,压力调节时间缩短55%,系统无振荡,基本消除了稳态误差,提高了中药提取过程中温度和压力的控制精度。

动态场景下AGV视觉目标跟踪研究

在动态场景中,AGV借助相关滤波原理进行跟踪是一种非常重要的目标跟踪方法,跟踪方法必须具有良好的准确性和实时性。首先介绍对两种主流的相关滤波跟踪算法KCF和SA进行阐述,将SA算法的尺度策略加以改进并融入KCF算法中,结合颜色特征,提出一种改进尺度自适应的Sa-KCF算法。通过设计实验,在OTB-2013数据集中选取动态场景序列,对比测试三种算法的跟踪准确性和实时性。实验表明,改进的Sa-KCF算法在综合准确性和运行效率方面占有优势,能够较好地满足AGV在视觉跟踪中鲁棒性和实时性的要求。

基于改进多尺度Retinex的墙体开槽机器人目标检测与定位

近年来,随着人工成本的提高和人口红利的消失,建筑行业急需机器人代替人工。针对于墙体开槽机器人在复杂多变的光照条件下特征提取失败、错误提取等问题,提出了一种改进的多尺度Retinex算法进行图像预处理。在原始多尺度Retinex应用到图像亮度分量得到每个像素位置亮度增量的基础上,采用衰减函数抑制高亮区域的亮度值增量,然后将亮度值增量转化为RGB三通道的变化量。试验结果表明:该预处理算法能在多种光照条件下得到了颜色较一致的图像,且能显著抑制色偏现象,克服在单尺度Retinex阶段容易造成图片的灰化以及在高亮条件下颜色失真的问题。使用基于该预处理算法的墙体开槽机器人目标检测与定位方法使得机器人在复杂多变的光照条件下依然能够实现准确的目标检测与精准定位,为墙体开槽机器人的开发奠定了试验基础。

整体硬质合金立铣刀高速加工钛合金振动分析

针对切削振动制约钛合金高速加工的问题,采用变齿距结构铣刀,在干切削条件下对TC4钛合金进行高速铣削加工,建立动态铣削力模型,利用MATLAB软件对其进行快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT),得到动态铣削力的频谱图;基于该图分析切削速度对切削稳定性的影响,得到颤振发生的切削速度。试验结果表明颤振会急剧地增加切削力幅值,大大降低已加工表面质量;根据频谱分析,在保证其它切削参数不变的条件下,最佳切削速度为160 m/min时,从而在保证刀具寿命和加工表面质量的前提下提高切削效率。

用PLC改装工具磨床加工等距型面

研究了等距型面的成型方程和运动分配 ,介绍了用于等距型面加工的工具磨床机械改装及PLC软件开发。研究结果表明

数控加工等距型面的工具磨床改装系统设计

基于等距曲线的形成方程,分析等距型面轴和孔的磨削加工方法以及磨削砂轮直径的选择要求,通过设计数控磨削附件系统,改装现有工具磨床的工作台。该附件系统的实现原理为:用曲柄机构的完成X轴和Y轴的协调运动,并采用PLC控制两台步进电机按N:1的传动比同步运转。

等距曲线成形原理及其在切削加工中的实现

等距型面无键联接除了具有测量和装拆方便外,还具有自动定心、应力集中小、轴和毂孔的疲劳强度高等优点.本文介绍等距曲线的成形原理及其在切削加工中的实现方法.

非圆等厚型面的加工误差分析

基于非圆等厚型面成型原理,针对工具磨床数控改装系统,阐述曲柄的偏心距、偏心比、转速比、导向柱的垂直度、滑台导轨的形位误差对加工精度的影响,并分析平均半径、转速比和偏心距等参数误差对等距特性的影响。

CTI与CRM集成应用系统的研究

阐述CTI与CRM集成系统的基本原理及其关键技术。定义了CTI、CRM间的数据接口,分析了集成系统的编程模型,并着重阐述了CTI智能路由的数据传输协议。利用该集成技术,可以充分利用CTI和CRM技术优势,为企业改善服务,提高客户的满意度,从而提高工作效率,提高企业的经济效益。

弧齿锥齿轮切削过程振动分析与测试

采用双向测量法分别进行弧齿锥齿轮精加工机床空转和切削状态的主轴振动测试。结果表明,弧齿锥齿轮铣齿加工系统空运转状态和铣削状态传动误差特性存在明显差异,周期性断续铣削产生冲击振动,动态效应对传动精度影响显著。用动静统一法研究动态铣削过程的传动精度更切合实际,能全面真实地反映动态铣削过程的传动误差。

优化Dijkstra算法在工厂内物流AGV路径规划的研究

随着工业4.0等战略的提出,大规模的工厂内物流运输和自动化需求促使了AGV的井喷似增加,并且每年都保持高度的增幅。针对工厂内物流运输AGV的路径规划效率等问题,提出一种将Dijkstra算法存储方式变更为邻接表,并通过二叉堆存储未扩展结点的存储模型,实现了数据结构上对邻接结点搜索的优化,得到了一种优化的Dijkstra算法。将其应用于工厂内物流AGV的路径规划,通过基于电子地图的算法仿真验证,该算法在运行效率、占用内存空间方面均优于普通Dijkstra算法。

视觉SLAM中图像特征点提取与匹配算法研究

在视觉SLAM(visual Simultaneous Localization And Mapping,vSLAM)中,利用提取到的图像特征点进行相机位姿估测是一种非常重要的位姿估算方法,为了实现相机的定位,图像特征点必须具备鲁棒性、尺度性和高效率等特点。介绍了图像特征点提取与匹配在视觉SLAM中的作用和场景中图像特征点需要具备的特性;对几种主流的图像特征点提取算法,即尺度不变特征变换(Scale Invariant Feature Transform,SIFT)算法、加速稳健特征(Speeded-Up Robust Features,SURF)算法、快速特征点提取与描述(Oriented FAST and Rotated BRIEF,ORB)算法分别进行了简要说明;并通过设计实验,在室内环境中,对几种图像特征点提取算法的运行效率和图像特征点匹配正确率进行了对比测试。实验表明,ORB算法在运行效率和匹配正确率上占据优势,能够较好地满足视觉SLAM中实时性和鲁棒性的要求。

工程数据库课程教学的研究

讨论了工程数据库的教学目标、教学内容和教学难点。基于工程项目案例为讨论对象,阐述与数据库理论和信息系统设计开发相结合的教学手段与考评方式,分析在该教学模式下的教学效果。

激光SLAM自主导航的线段特征提取混合算法研究

移动机器人在未知环境中自主导航时定位需要精确的地图,同时为了构建精确的地图必须确定机器人的位姿,同时定位与地图构建(SLAM)问题便产生。基于激光雷达SLAM自主导航算法是研究的方向之一,激光雷达具有测距精度高、测距远等优点,但是由于激光雷达的数据量少、传感器本身噪声的影响,容易导致机器人构建地图精度低、定位误差大等问题。针对激光雷达的数据测得的距离信息进行线段特征提取算法,通过将常用PDBS、IEPF算法优缺点进行综合,提出了一种混合特征提取算法。最后通过对SICK的LMS111-10100激光雷达获取环境中的一组数据进行处理,分别对PDBS、IEPF算法及混合算法提取效果与实际环境对比,验证了特征提取混合算法的有效性。

活塞涡流信号的小波阈值降噪优化研究

涡流检测信号在产生、传输及接收过程中,会引入大量的随机噪声,为了后续信号特征提取识别处理,降噪在信号处理中是必不可少的一个环节。阐述了小波阈值降噪的基本原理,搭建了活塞喉口涡流检测实验平台。采集多组涡流检测信号,结合信噪比、均方根误差两项指标,评价降噪过程中阈值、阈值函数选取的不同对降噪效果的影响,对降噪方法进行比较优选。实验结果表明:当涡流检测信号中含有大量白噪声时,启发式阈值准则和改进指数型阈值函数能够很好的实现真实信号的提取,降噪效果最优。

流化床制粒过程颗粒水分预测研究

对流化床进行工程化改造,安装近红外光谱仪,对制粒过程中的颗粒水分含量进行光谱采集。采用偏最小二乘法(PLS)、粒子群-核岭回归(PSO-KRR)和随机森林-偏最小二乘法(RF-PLS)建立回归模型,对不同的算法的预测精度进行了研究。结果表明,PLS模型预测集均方根误差(RMSE)为0.2180,相关系数R为0.9717;PSO-KRR模型预测集RMSE为0.2154,R为0.9738;RF-PLS模型预测集RMSE为0.2059,R为0.9733。其中RF-PLS模型的预测效果最好。

AGV路径规划与偏差校正研究

针对AGV(Automated Guided Vehicle)行走不平滑的问题,在研究路径对AGV行走性能影响的基础上,建立AGV几何模型,并对其进行运动学分析,结合Bezier曲线的特点和优势,运用改进的粒子群优化(improved Particle Swarm Optimization,improved PSO)算法,规划其最优理想运动路径;将模糊逻辑与PID算法结合,构建改进模糊PID控制算法,并对AGV运动偏差进行校正。利用MATLAB软件绘制其实际运动轨迹,比较角速度、偏角及路径偏差,评估误差与精度。结果表明,所规划的路径可以满足AGV运行轨迹的要求,提出的改进模糊PID控制算法可有效提升AGV偏差校正的能力,并提高响应的速度,降低系统的稳态误差,较好地满足现场工作环境对AGV实时性和稳定性的要求。

基于干扰观测器和改进模糊PID的农用车辆路径跟踪控制策略

为减少外界干扰对农用车辆路径跟踪精度的影响,提高路径跟踪系统的鲁棒性,提出了一种基于干扰观测器和改进模糊PID算法的农用车辆路径跟踪控制策略。在建立农用车辆四轮转向运动学模型的基础上,建立路径跟踪数学模型,通过对模糊PID算法的比例、积分部分进行改进和加入基于干扰主动控制的干扰观测器提高控制策略的抗干扰能力;在MATLAB软件的Simulink仿真平台对所设计的控制策略进行有效性验证。仿真结果表明,与传统PID控制方法相比,所设计的控制策略可以成功消除外界干扰,能有效地加快响应速度,提高自适应能力,有利于农用车辆路径跟踪精度的提高。