基于线结构光双目测量系统的管片位姿正交化解算

针对管片拼装机工作过程中存在位姿误差和位姿检测智能化等问题,提出了一种基于线结构光双目测量系统的管片位姿测量方法。该方法减小了检测管片位姿时光照情况对检测结果的影响,无需要额外添加其他标记,可将由线结构光双目测量系统检测的管片边缘点世界坐标与管片拼装机机械手臂工作坐标下的三维坐标进行转换和解算。利用以隧道横截面圆心坐标O为基准的线结构光双目测量系统检测到检测点的位姿,通过运用三维空间点的坐标重心化和罗德格里矩阵的最小二乘法求解出管片位姿变换旋转矩阵,有效改进管片姿态旋转矩阵的正交性。随机进行多组检测点的位姿计算误差的比较,验证本方案的可行性。结果表明该方法能精准快速测量管片位姿,提高位姿测量精度。

基于虚位移原理的盾构推进系统静刚度建模与灵敏性分析

推进系统是盾构机的重要组成部分,其刚度性能将影响盾构机的掘进和转向等功能。为获得盾构推进系统有效的参数化刚度模型,以期能够准确地描述盾构推进系统静刚度在全工作空间内的变化规律,研究其静刚度建模方法。构建盾构推进系统的物理模型并进行运动和力分析,通过材料力学公式构建了盾构推进缸的刚度模型,基于虚位移原理构造机构末端各方向变形与力或力矩之间的关系,运用叠加原理得出盾构推进系统总刚度矩阵计算式,使用有限元法验证所建静刚度模型的准确性,并对其进行灵敏性分析,为盾构推进系统的结构设计优化和研究分析提供理论基础。

基于力均布性指标的主梁式TBM推进机构尺度优化设计

以主梁式TBM推进机构为研究对象,利用坐标变换理论得出运动学反解方程及其雅克比矩阵。分析直线掘进过程中推进机构的受力情况,并得出受力平衡方程。为降低偏载现象对机构及刀盘的损害,引入力均布性评价指标,并分析不同参数与力均布性指标之间的关系。以力均布性指标最小为目标,建立机构尺度参数优化模型,并运用遗传算法求解该问题。给出机构尺度优化设计实例,并对比该机构优化前后的最大关节力变化,相关结果表明:该优化模型合理有效,相关结果可为推进机构设计提供参考。