基于背景光估计与颜色修正的水下图像增强

针对水下成像过程中的图像降质和颜色衰减现象,提出一种基于全局背景光估计和颜色校正的图像增强算法。利用雾图像和水下图像的相似性对空气中的去雾算法进行改进,在估计图像全局背景光时选取矩形模板对图像分块计算色彩饱和度方差,选取方差最小的区域作为背景光的预估图像。针对原始的背景光估计方法所得图像偏白的问题,通过最小值滤波处理,同时利用Retinex算法校正图像R通道的颜色,再结合各颜色通道的色彩衰减系数比得到其他通道图。实验结果表明,该算法能有效去除水下图像的浑浊部分,改善图像的偏色问题,使图像清晰度得到明显提升。

无人艇通讯导航控制系统设计与实现

根据无人艇的特点及其对通讯导航控制的需求,定义了艇上设备间及无人艇与岸基控制软件间通信数据格式,研制了数据采集处理传输板卡,将艇上传感器、通信设备以及运动控制器组成统一的数据采集处理传输网络。根据无人艇的结构与运动特征,仿真验证了基于模糊PID无人艇运动控制方法的可行性与可靠性。搭载该通讯导航控制系统的无人艇经过多次下水试航,实测结果表明:所研制的通讯导航控制系统能够满足无人艇的通讯导航控制要求,具有稳定的通信导航功能,能够实现无人艇的自主巡航和自主避障,具有较好的可靠性和稳定性。

基于IMU与UKF的船舶升沉运动信息测量方法

为获取实时、精确的船舶升沉运动信息,根据船舶升沉运动模型和频谱分析方法,建立描述惯性测量单元(IMU)的加速度测量信息与船舶升沉运动状态量关系的解析模型。基于无迹卡尔曼滤波(UKF)算法非线性滤波的特点,进行升沉运动滤波解算。通过仿真分析证明了所提方法在船舶升沉运动测量中的有效性。利用三自由度平台升沉运动测量实验验证,结果表明,同一模型下,相比于扩展卡尔曼滤波(EKF)算法的解算结果,所提方法具有更快的收敛速度和更高的测量精度;对船舶升沉位移的估计精度达到最大升沉幅值的5%,可以得到精确、无时延的船舶升沉运动信息。

基于Kalman滤波与Camshift算法的水面目标跟踪

根据水面监控图像的特点,对运动载体采集到的水面视频图像进行处理,从而实现对运动目标的跟踪。首先,利用Haar分类器检测出水面的运动目标,并用检测结果初始化Camshift跟踪器的搜索窗口;然后,运用Kalman滤波器与Camshift组合算法实现对运动目标的跟踪。其中,利用Kalman滤波算法预测目标在下一帧中出现的位置,Camshift算法用来跟踪目标,以此减小搜索范围,提高跟踪效率。实验结果表明,该算法能够实现对水面运动舰船的检测并进行有效跟踪。

主动补偿平台单通道控制系统研究

船舶在海上作业时,需要通过稳定平台对船舶的摇摆进行补偿。稳定平台工作过程中,需要采用控制算法对各个通道进行控制。由于液压缸和电液伺服阀等机械元件惯性的影响,采用常规PID算法时,系统响应具有滞后性,降低了稳定平台的补偿精度。为此,提出一种前馈PID控制算法,该算法既具有常规PID算法简单易操作的优点,又能解决系统响应的滞后性问题。以稳定平台单通道为研究对象,采用仿真与实验相结合的方式,证明前馈PID控制算法的有效性。

电液伺服稳定平台建模与实验

由于风浪的影响,海上作业的船舶会产生不规律的横摇、纵摇和升沉运动,这严重影响船载设备的安全。因此,在船舶上建立一个稳定平台显得尤为重要[1]。介绍了一种六自由度稳定平台的工作原理和实际用途,通过逆解算法得到每个液压缸的运动规律,最后通过实验平台对稳定平台及其反解算法进行验证。实验表明,稳定平台对船舶的横摇、纵摇和升沉的稳定效果明显,具有广泛的工程应用前景。

基于视觉的集装箱海上并靠吊装位姿识别

舰船在远海进行并靠补给时受波浪影响两船之间会产生无规律的相对运动,给补给集装箱吊装工作带来了很大挑战,急需一种能够在较高海况下辅助人工的自动化吊装系统。针对这一问题,提出一种基于单目视觉和Ar Uco标志点相结合的集装箱位姿检测方法。首先,介绍了带有视觉系统的并联吊装系统主要组成部分,简要分析了控制流程及方法;然后,根据实际集装箱码放流程,设计了适用的ArUco标志点布放和检测方案,介绍了相机标定、ArUco标志点检测及集装箱位姿估计方法;最后,搭建模拟试验平台测试视觉位姿识别的精度、速度和不同光照条件下的鲁棒性。试验结果表明,在普通PC工控平台上,最低识别速度在15Hz以上,姿态角平均误差为±0.5°,位移量平均误差为±0.4%,可以满足并靠吊装要求。

基于改进蚁群算法的机器人路径规划问题研究

针对基本蚁群算法前期搜索效率低下以及在寻优的过程中会穿过障碍物等问题,提出改进的蚁群算法,即采用动态调整启发因子、信息素初始化改进策略、可选节点的筛选机制方案进行改进工作。通过对基本蚁群算法和改进蚁群算法的仿真结果分析可知,改进后算法的最优路径长度虽然有所增加,但减少了蚂蚁前期到达最优路径的迭代次数,得到一条无碰撞、没有穿过障碍物的路径,且耗时与基本蚁群算法相持平,保证了机器人路径的安全性,提高了算法的前期搜索效率。

深海采矿垂直管道内异形粗颗粒运动状况研究

运用计算流体力学-离散元(CFD-DEM)方法对不同工况下球形、四面体形和六面体形颗粒群在垂直管流中的运动状况进行仿真分析,得到异形颗粒群垂直管道内的运动状况。对比分析了异形颗粒群在垂直管道中的局部浓度和局部流量,结果表明,入口流速较低时,颗粒形状对局部浓度影响较大;给料浓度较大、入口流速较低时,颗粒形状对局部流量的影响明显。

Investigation of electrode and hydrogen induced crack in welded joint of dissimilar steel

The welded joint of dissimilar heat-resisting steels 20Crl2MoV (F12)and 12 Cr2MoWVTiB(102)generally works around 600°C.In this paper three kinds of ferritic electrodes are used for testing.They are R817 high- strength electrode(CrllMoVNi),R347 low-strength electrode(Cr2MoVWB) and newly-developed R507MoNb medium-strength electrode.The study on the influence of those three different electrodes on carbon migration,HIC and hy- drogen diffusion shows that medium-strength electrodes can well control the carbon migration,and that the tendency to HIC in the joint formed by R817 is smaller than that by R347 instead.Considering the effect of weld metal transfor- mation on the restraint stress and hydrogen concentration of a joint,the hydro- gen distribution in the heat-affected zone(HAZ)is calculated by using finite ele- ment method(FEM)with stress and strain changing,and so the effect of the transformation behaviour on HIC is revealed.In addition,newly-developed R507MoNb electrodes,tested the elevated-temperature property,oxidation re- sistance and creep rupture strength,have fulfilled the technical standards con- cerned and passed the examination of on-the-spot operation.

激光选区熔化316L不锈钢在酸性氯离子溶液中的钝化行为

对激光选区熔化316L不锈钢(SLM 316L)进行开路电位、电化学阻抗、动电位极化、恒电位极化、暂态电流-时间测量以及Mott-Schottky、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)等表征,与商用轧制316L不锈钢(R 316L)对比研究其在0.05 mol/L H_(2)SO_(4)+0.2 mol/L NaCl溶液环境中的钝化行为。结果表明:这两种钢钝化膜的形核机制均为连续形核,但是SLM 316L不锈钢的晶粒更小、晶界密度更高、钝化膜生长得更快。SLM 316L不锈钢发生过钝化溶解但是不发生点蚀,而R316L不锈钢发生点蚀。SLM316L不锈钢的耐蚀性能更优,因为其为均一的奥氏体相且有大量的小角度晶界;同时,表面生成的钝化膜中的O^(2-)/OH^(-)比值更低、载流子浓度更低、Cr_(2)O_(3)的含量更高和NiO含量更低,对钝化膜的保护效果更好,使其具有优异的耐点蚀性能。

激光选区熔化Inconel 718合金在NaOH溶液中的腐蚀行为

采用开路电位、动电位极化、电化学阻抗、恒电位极化、Mott-Schottky和X射线光电子能谱等测试技术研究了激光选区熔化增材制造Inconel 718合金(SLM Inconel 718)在0.1 mol/L NaOH溶液中的腐蚀行为,并与商用轧制Inconel 718合金(R Inconel 718)进行对比。结果表明,SLM Inconel 718合金与R Inconel 718合金均发生点蚀,SLM Inconel 718合金的点蚀优先发生在熔池边界和孔隙部位。相比R Inconel 718合金,SLM Inconel 718合金的活性更低、腐蚀速率更小、耐蚀性能更优,其主要原因在于:SLM Inconel 718合金表面生成的钝化膜中多孔NiO的含量更低,致密Cr_(2)O_(3)的含量更高,钝化膜更加致密,并且钝化膜的载流子密度更低,因此,SLM Inconel 718合金的钝化膜保护性能更好,耐蚀性能更优。