基于视觉识别的自动收获分拣机器人设计与实验

设计了一种自动化球型模拟果蔬收获机器人,该机器人主要由轮式可移动底盘、STM32主控系统、超声波避障系统、陀螺仪姿态调整系统、视觉识别系统和收获分拣机构等组成。采用C语言编写自动控制模块,Python结合OpenMV编写视觉识别控制模块。样机测试结果显示:该机能完成指定路线运动,规避果园垄等障碍,正确识别应收果实,按分拣条件进行正确分拣,可自主完成果实采摘和收集功能。混合光照条件下果实收获成功率为85.4%,果实分拣成功率为88%,收获总时间为1′30″,通过5条垄,收获并分拣果实18个,验证了本系统的实用性和可靠性。

内蒙古四子王旗中新世含包体玄武岩的深部地质环境分析

内蒙古四子王旗东八号地区出露一套含深源包体的中新世玄武岩,寄主岩石具有高钾(1.16%<K2O含量<3.36%),高钛(2.25%<TiO2含量<2.51%)的特征;其母岩浆富集LREE和HFSE,强烈富集Nb,Ta和La,相对亏损K,Rb和Ba。其母岩浆来源于经历低度部分熔融,残留石榴石和金云母的软流圈地幔,运移过程中在高压环境下发生了分离结晶作用,分异相主要为单斜辉石和斜长石。玄武岩中出现橄榄岩和麻粒岩包体:橄榄岩包体为尖晶石二辉橄榄岩,富集LREE,平衡温压范围为:1050～1100益,1.64～2.37GPa,代表富集的或发生过富集事件的上地幔;麻粒岩包体为中基性麻粒岩,平衡温压范围为:960～1000益,0.82～1.13GPa,其原岩包括原生的下地壳物质和与玄武质岩浆有关的产物。说明华北克拉通北缘的岩石圈受到地幔柱作用的影响,中新世时处在减薄状态。

光轴外扩式布置的双目相机图像立体校正

针对宽视野光轴外扩式布置双目图像采集和显示系统的图像立体校正问题,利用三维重建误差,提出了一种基于双目图像视差特性的立体校正方法.在分析光轴外扩式布置双目相机图像视差特性的基础上,针对相机光心与显示投影中心间的位置误差和相机光轴与显示视轴间的角度误差,建立图像仿射变换、水平视差畸变和垂直视差的校正函数,利用一组空间采样点的三维重投影误差作为目标函数通过优化方法求解校正参数.仿真实验表明:在视轴外扩夹角为30°时,本方法可以有效地消除光心位置误差和光轴角度误差对图像视差造成的影响.真实图像校正实验表明:校正后的图像水平畸变小,在显示宽视野双目图像时,能保持正确的三维立体感.

中国核电厂抗震裕度地震谱形问题探讨

福岛核事故后,地震作为初始事件引发核电厂严重事故的问题引起了广泛关注。在此背景下,中国核电厂相继开展了抗震裕度评价,但在评价中选用了不同的地震谱形。基于美国针对早期运行核电厂开展的抗震裕度评价方法和中国核电厂址的地震危险性背景分析,对比了中美两国核电厂抗震设计基准的差异,针对中国目前的情况,建议优先对采用二代加堆型的运行电厂进行抗震裕度评价。通过将RG1.60谱与归一化厂址特定SL-2级加速度反应谱进行对比分析,发现部分核电厂址反应谱谱形在高频部分超过了RG1.60谱,对于这类厂址,直接放大标准反应谱作为抗震裕度地震是不恰当的。对于采用二代加堆型的核电厂,选择了某个厂址特定SL-2级地震动与标准设计比较接近的核电厂址进行了分析,采用不同方法确定其抗震裕度地震,结果表明0.3g标定的NUREG0098中值谱在平台段和长周期部分明显低于相同PGA水平的一致概率谱和设定地震谱,三者都能被0.3g标定的RG1.60谱所包络。考虑到中国运行电厂的抗震设计特点,为了评价核电厂实际抗震能力相对于厂址的抗震安全裕度,可以采用一致概率谱或设定地震谱;为了评价二代加运行核电厂实际抗震能力相对设计基准地震动的抗震安全裕度,建议采用给定PGA标定的RG1.60谱。

基于驾驶员身体特征和操作姿态的汽车内饰按键操作便捷性建模

作为汽车驾驶过程中的次级任务,内饰部件操作是否便捷严重影响行车安全。针对汽车内饰按键,提出一种基于驾驶员身体特征和肢体操作姿态的操作时间建模方法。首先,利用汽车模拟驾驶器和人体运动捕捉系统,采集9名驾驶员在驾驶状态下的肢体操作姿态和操作时间;然后,统计分析影响操作时间的主要因素;接着,通过主成分回归方法建立操作时间预测模型;最后,利用测试按键和5名新驾驶员的操作数据验证模型。实验结果表明:上躯干侧倾和前倾、肩关节前后摆、肘关节屈伸以及手臂的内外旋转等肢体运动和驾驶员的身体特征均是影响操作时间的主要因素;测试按键的平均预测绝对误差为0.212 s,新驾驶员为0.226 s,验证了模型的有效性。本研究对于汽车内饰部件的便捷性评估提供一种新方法。

核电厂地震安全性评价衰减关系影响分析

地震危险性分析中的不确定性处理和表征,一直是核电厂厂址地震安全性评价中倍受关注的重要问题,尤其是日本福岛核事故后,无论是确定核电厂厂址的设计基准地震动,还是进行核电厂地震风险评价,都更加重视地震危险性分析中的不确定性。本文通过理论分析重点说明了衰减关系的不确定性,包括标准差和截断水平对核电厂地震安全性评价的影响,并在此基础上,通过算例和讨论说明了概率性方法截断水平的选取问题,探讨了现行确定性方法和概率性方法在截断水平选取上的差异。分析计算结果表明,在地震活动较弱的区域,概率性方法截断水平为3,确定性方法截断水平为0的现行做法是恰当的。但是,对于发震构造大震复发间隔较小的区域,为了使二者在超越概率方面协调,恰当提高确定性方法的截断水平更为合理。

基于设定地震确定非基岩场地弹塑性验算输入地震动探讨

对非基岩场地的甲类建筑弹塑性验算输入地震动中存在的问题进行讨论,探讨基于设定地震确定弹塑性验算输入地震动的方法。以某设施厂址为例,采用修改后的概率地震危险性公式计算潜源对工程厂址的影响。按照震级(M)-距离(R)-衰减关系标准差系数(ε)组合,对概率地震危险性分析结果进行分解,将三元变量(M,R,ε)的均值或众值计算的反应谱定义为设定地震动,并根据设定地震及其反应谱,选取实际地震动记录近似模拟地震动的离散;采用随机生成的土层模型进行地震响应分析,最终给出土层地表设定地震动的期望值作为输入地震动。

地震危险性分析不确定性表征

概述地震危险性分析中不确定性的来源、类别、不同类别不确定性的特征。采用逻辑树模型处理不确定性,通过算例说明不确定性对厂址地震危险性评价结果的影响。讨论在进行核电厂地震风险评价时如何考虑地震危险性分析中的不确定性。

基于DirectX的汽车动力学模型研究

介绍了一种基于DirectX技术的汽车模拟驾驶仿真操纵模型,对建模与仿真、DirectX及碰撞检测等技术在汽车模拟驾驶操纵模型方面的应用进行了探索与尝试,并重点介绍了汽车在3D环境下的实时数字仿真模型、地形检测算法、汽车转向控制策略以及换挡过程的逻辑判断。

基于关节自由度约束的上臂轴旋转跟踪误差补偿

针对外敷跟踪器下皮肤组织滑移(Soft Tissue Artifact,STA)引起的人体运动跟踪中上臂轴旋转角位移跟踪误差问题,基于关节自由度约束,提出一种利用相连肢体相对位姿矩阵分解的在线STA误差补偿角度计算方法.首先,利用一组不包含上臂轴旋转的上肢运动轨迹跟踪信息,基于关节点位置连续和旋转自由度约束,通过优化方法计算各肢体分段坐标系到相应跟踪器坐标系的位姿变换矩阵;然后,上肢实时运动跟踪时,对上臂和小臂相对姿态矩阵引入上臂轴旋转STA误差补偿运动,在肘关节两旋转自由度的基础上进行3自由度的旋转矩阵分解,得到STA误差补偿角度.4人上肢运动跟踪实验表明:在不同肘关节内曲角度条件下,均能有效在线修正上臂轴旋转STA跟踪误差,且在旋转角度较大时,补偿精度优于线性STA误差补偿方法.

关于地震危险性曲线形状参数和地震动反应谱调整系数的探讨

本文概述了美国核管会(NRC)在管理导则RG1.208中推荐确定电厂特定地震振动的基于性能(PB)的方法,该方法用来确定新建核电厂的安全停堆地震动(SSE)。对于美国中东部地区(CEUS),RG1.208中推荐的调整系数为DF=max(1,0.6×AR0.8),其中AR来源于概率地震危险性分析(PSHA)的结果(地震危险性曲线)。以美国东部运行核电厂址的地震动峰值加速度(PGA)超越概率曲线和物项易损性曲线为例,论述了地震动反应谱调整系数(DF)的确定过程。基于我国核电厂址的概率地震危险性分析结果,采用基于性能(PB)方法的思路,给出了适用于我国的地震动反应谱调整系数的近似公式。

浮动堆抗地震设计问题

为了明确浮动堆的抗震设计准则,分析了法规标准中工程抗震设计准则的内涵和应用范围,建议采用基于性能的方法确定浮动堆的抗震设计基准。以地震资料相对丰富的渤海地区为例,计算了区域内部分场点的地震危险性。基于计算结果,初步统计了基岩水平方向峰值加速度随地震动超越概率的变化情况,为确定浮动堆设计抗震基准提供了参考。

核设施一维土层地震反应分析中的参数不确定性

本文概述了一维土层地震反应分析等效线性化方法评价结果不确定性研究的进展,比较了中美两国核设施土层地震反应分析中参数不确定性的处理方法。基于实测数据,令参数随机变化,建立土层剖面模型,采用随机振动理论方法,分析了土层动力特性、剪切波速、基岩地震动输入界面对评价结果的影响。结果表明,土层剪切波速的不确定性对评价结果影响最大,主要表现为加速度反应谱平台段的延长。对比参数随机变化模型和最佳估计模型的计算结果可知,随机振动理论反映了土层对基岩地震动的影响,将随机模型分析结果的中值加减1倍标准差基本可以包络最佳估计模型的分析结果。

等离子体电弧法制备硅锡复合纳米材料及电化学性能研究

硅作为锂离子电池的负极材料在脱出/嵌入锂时会产生巨大的体积膨胀,使自身发生粉化现象,从而造成容量的快速衰减。现有研究表明Si纳米化、合金化后能够缓解体积变形所导致的破碎效应。为了高效制备纳米级Si-Sn粉体材料,采用等离子体电弧作为热源对Si进行纳米化处理,之后通过等离子体电弧实现Si-Sn粉体材料的纳米合金化,研究等离子体电流对Si及Si-Sn纳米粉体材料制备特性的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)检测制备的物相,通过电池测试系统和电化学工作站检测硅纳米线作为负极材料时的电化学特性。结果表明使用等离子体电弧能够实现硅纳米线的高效制备,添加低熔点的Sn有利于硅纳米线管径尺度的均匀化。两组硅纳米线在第三次充放电循环后的效率均可保持在90%左右,其中Sn的加入能进一步提高硅负极的导电性和稳定性,循环60次后,电池的比容量为117.5 mAh/g。

甘肃北山音凹峡南花岗岩体的锆石LA-ICP MS定年及其构造意义

本文对位于甘肃北山南带的音凹峡南花岗岩体进行了锆石LA-ICP-MS定年和Hf同位素分析,结果表明该花岗岩体的形成年龄为281.7±2.9Ma,εHf(t)=+4.4～+7.8,平均+5.9;Hf同位素的模式年龄为613～771Ma。音凹峡南花岗岩体以黑云母花岗岩为主,偏铝质-过铝质,中钾钙碱性特征,具有较高的SiO2(72.84%～74.59%)、Na2O+K2O(6.54%～9.06%),富钠(Na2O/K2O>1);球粒陨石标准化分配模式图上,具相对平缓的富集轻稀土元素稀土配分模式,重稀土元素分馏不明显且相对亏损,Eu具有弱负异常,δEu=0.58～0.81。在微量元素原始地幔标准化蛛网图上,亏损Nb、Ba、P、Ti,富集Rb、Pb、K。结合区域地质背景,可以认为音凹峡南花岗岩体是壳幔混合成因的,形成于早二叠世后碰撞伸展体制下,进而认为音凹峡地区可能在晚石炭世洋盆闭合进入碰撞作用阶段,可以确定在早二叠世晚期进入后碰撞的裂谷伸展发育阶段。

基于汽车系统动力学的虚拟驾驶仿真模型研究

基于汽车系统动力学建立了一种包括发动机模型、传动系模型、离合器模型、制动系模型、汽车行驶速度模型、转向系模型的仿真模型。基于以上模型开发的汽车虚拟驾驶仿真系统可以准确地模拟汽车在起步、加速、转向以及制动等各种行驶工况的状态以及汽车的各种动力学响应。以上模型为汽车虚拟驾驶仿真系统提供了完整的汽车系统动力学模型,同时,该模型也可进一步应用于汽车的数字化设计,检验汽车的动力学性能。

华北板块北缘早白垩世的底侵作用:来自麻粒岩包体的证据

内蒙古四子王旗地处华北板块北缘中段,近年来在该区的早白垩世碱性玄武岩中发现了下地壳麻粒岩包体。本文研究的麻粒岩包体多数为中酸性的苏长麻粒岩,只有个别属于基性的二辉麻粒岩。麻粒岩包体的主量元素特征为SiO_2含量在49.9%到69.24%之间,MgO含量在0.92%～3.56%之间,Mg~#为43.0～62.9,Al_2O_3在13.91%～22.79%之间;稀土元素总量变化较大(∑REE在33.76×10^(-6)～184.13×10^(-6)之间),分配模式也不尽相同,反映这些包体来自于不同源区或经历了不同的演化过程,但总体特征是LREE相对HREE富集,大多数样品的Eu呈现明显的正异常;由于包体的来源不同或经历了不同的演化阶段,它们的微量元素特征也有很大的差异。本区研究的麻粒岩包体的地球化学特征与华北地台的麻粒岩包体和麻粒岩地体都有很大的不同,反映了地壳组成横向上的不均一性。计算得出二辉麻粒岩的平衡温压条件分别为940～947℃和1.2±0.1GPa;苏长麻粒岩的平衡温度范围为927～715℃。通过对麻粒岩包体的岩相学、平衡温压务件估算、锆石形态特征分析和锆石的LA-ICP-MS年代学研究,得到本区早白垩世时的下地壳组成和之前的演化过程:本区下地壳在约40km深处可分为上下两部分,上部主要由苏长麻粒岩组成,厚度至少为9km,下部可能由二辉麻粒岩组成;下地壳上部的苏长麻粒岩是晚太古代(2509±35Ma)的岩浆岩经历了早白垩世(约122Ma)的玄武质岩浆底侵,发生了麻粒岩相变质和部分熔融形成的。推测本区岩石圈减薄事件的起始时间为122Ma。

内蒙古白云鄂博地区呼和恩格尔杂岩体的地球化学特征及其构造意义

内蒙古白云鄂博地区白音珠日和苏木以南呼和恩格尔附近出露一套杂岩体,由中心向外依次出现角闪橄榄岩、角闪辉长岩和闪长岩,具有环状分布的特征,并以闪长岩为主。主要造岩矿物为橄榄石、辉石、斜长石及角闪石等。根据K-Ar同位素表观年龄,呼和恩格尔杂岩体形成于242～287Ma之间。电子探针数据分析表明,角闪辉长岩中的辉石为透辉石,斜长石An值平均为90.6,属倍长石。杂岩体的各类岩石均表现为大离子亲石元素(LILE)K,Rb,Sr,Ba明显富集,高场强元素(HFSE)Nb,Ta,Zr,Hf相对亏损。根据AlZ-TiO2,An-Mg,Hf/3-Th-Ta以及Hf/3-Th-Nb/16图解,结合其微量元素地球化学特征,可以判断呼和恩格尔杂岩体形成于活动大陆边缘,是二叠纪古亚洲洋板块向华北板块北缘下部俯冲事件的直接反映。

基于Open Inventor的虚拟驾驶仿真系统

基于虚拟现实技术,以3dsMAX为建模软件,Open Inventor为开发平台,通过面向对象的编程方法设计了虚拟驾驶仿真系统,介绍了三维模型的导入、层次细节技术、碰撞检测、运动相机的控制与渲染等关键技术。通过实验表明,本系统真实地模拟了汽车在驾驶过程中起步、换挡、加减速、转向、制动等行驶工况,并实时地通过碰撞检测算法来判断虚拟车辆模型与虚拟场景之间的碰撞。

增强现实环境下的汽车A立柱视野评估方法

针对目前汽车造型设计过程中A立柱视野评估缺乏从设计师视角主动参与的使能工具,提出基于增强现实技术的汽车A立柱评估方法.首先建立了汽车内饰评估的增强现实软硬件环境,将虚拟汽车模型准确、实时地叠加到真实的驾驶环境中;其次建立了虚拟视锥体几何模型,设计了用户左右眼视锥的标定方法以及基于视线碰撞检测的A柱盲区角计算方法,并分析了标定误差对盲区角计算精度的影响,结果表明标定方法可靠.最后采用某型轿车模型进行应用验证,通过跟踪用户人眼位置驱动虚拟视锥体,实现不同驾姿下的A立柱盲区角的快速计算,主观地评估A立柱对前方视野的影响.结果表明,该方法操作简单有效,为汽车视野A立柱评估提供了一个新型工具.