基于模糊PI算法的频率自动控制系统设计

分析了超声换能器频率相位差和偏移值的关系,由于无法通过时域模型来表达,并且该模型构建的经典控制器其适用性不高,基于此本研究提出基于模糊PI控制的超声电源频率跟踪系统,进一步指出换能器两端电流电压时域模型,通过频谱分析法能够获得两者相位差以实现超声电源频率跟踪仿真分析。构建超声电源频率跟踪系统并进行仿真分析,处于正常工作电压下测量初始谐振频率,通过仿真分析和实验数据表明该方法的有效性。本研究发现,相对传统控制方法来说,基于模糊PI法能够提升系统控制精度,以提升超声换能器的使用寿命以及运行效率。

基于激光定位的机器人加工轨迹规划

随着机械化生产的逐渐实现,加工机器人的应用范围越来越广泛。在此背景下,为提高机器人加工精度,针对基于机器视觉、COMS工业相机以及CAM的三种机器人加工轨迹规划方法无法准确跟踪给定轨迹,导致规划轨迹与期望轨迹存在较大误差的问题,提出一种基于激光定位的机器人加工轨迹规划方法。该方法首先利用激光雷达方法测量机器人与待加工目标之间的相关信息,然后利用激光跟踪仪进行误差标定,最后将误差标定结果作为改进蚁群算法迭代条件,通过多次迭代生成机器人加工轨迹。实验测试结果表明:与基于机器视觉的规划方法、基于COMS工业相机的规划方法以及基于CAM的规划方法相比,基于激光定位的机器人加工轨迹规划方法应用下,规划轨迹与期望轨迹拟合优度提高0. 07、0. 05、0. 08,轨迹定位误差较小,基本达到预期目标。

基于光纤光栅和支持向量机的声发射定位系统

利用光纤光栅传感器和边缘滤波原理构建传感系统,结合小波分解与重构和支持向量机算法,对铝合金板声发射定位进行了研究。根据划分区域进行声发射实验,探索声发射源所在区域与信号特征之间的关系。在对声发射信号进行小波分解的基础上,使用近似系数和细节系数进行重构,并对重构后的各信号计算其振荡能量作为信号特征,进行声发射区域识别。以重构信号的振荡能量作为输入、声发射区域位置类别作为输出构建支持向量机多分类模型,实现了声发射区域定位识别。实验结果表明,在400mm×400mm×2mm的铝合金板上对36个测试样本进行了多次声发射区域定位识别,在180次模拟实验中实现了176次声发射区域准确定位,正确率达到97.78%,声发射区域识别精度为30mm×30mm。该研究结果为机械结构的声发射区域定位检测提供了有效方法。

一种改进的图像三维重建技术研究

目前图像三维重建得到了广泛应用。摄像机成像仪上的光条纹中心是实现三维重建的重要信息源。针对光条纹中心提取方法中的Steger算法计算量大、运算时间较长的缺陷,本文将GPU多网格(grid)多块(block)多线程(thread)的并行运算优势,与Steger算法每个像素点卷积运算相互独立的特点相结合,设计了一种利用GPU加速的改进的Steger算法,以减少运算耗时。实验结果表明:GPU下的光条纹提取时间为CPU下的1/16到1/12,大大提高了运算效率,减少了计算时间。

机载激光雷达和高光谱技术的遥感监测数据分类

针对随机森林算法、支持向量机以及线性判别分析3种分类方法分类准确率较低、性能不佳的问题,基于机载激光雷达和高光谱技术提出一种新的遥感监测数据分类方法。分析机载激光雷达和高光谱遥感的工作原理,依据二者的工作原理提取遥感监测数据。为了提升数据分类的准确性,需要进行数据预处理,具体包括噪声点剔除和平滑校正处理,并进行数据配准。在此基础上,采用K最近邻搜索算法提取遥感监测数据特征,最终运用决策树算法中的C4.5算法构建分类器,实现遥感监测数据的分类。实验结果表明:通过混淆矩阵得到所设计方法的分类准确性达到了95以上,分类结果优于传统分类方法,能准确识别目标,证明了方法有效性和可行性。

煤层底板突水监测预警光纤应变传感器的研制

针对煤层底板突水监测预警系统对应变传感器的特殊要求,研制了新型光纤光栅三分量应变传感器。三分量应变传感器采用内置温度补偿芯片的温度补偿方法,通过将3个应力芯片按一定角度放置的封装工艺研制而成。对所研制的光纤光栅应变传感器进行了温度特性试验、系统基本性能指标试验、疲劳耐久性试验等,试验结果表明:所研制的传感器在使用温度0℃～40℃内,灵敏系数为1.23pm/με,应变量程为±1 000με;横向效应为0.39%,机械滞后为1.18με,蠕变为1.53με,线性度为0.13%,重复性为0.16%,工作性能满足设计要求。经过煤层底板突水监测工程实例,验证了新型光纤光栅应变传感器均能准确感应煤层底板应变信息,可对监测点80m范围内进行预警。

基于角点检测的数控激光切割机刀位轨迹生成研究

针对当前已有方法未考虑对数控激光切割机刀位图像进行角点检测,导致刀位轨迹长度和生成时间增加,刀位轨迹生成精度降低的问题,提出基于角点检测的数控激光切割机刀位轨迹生成方法。采用相似金字塔计算原理,组建多层图像,通过多尺度Harris算子,分层搜索并提取数控激光切割机刀位图像特征角点。使用分层图像以及分区域图像特征角点进行融合计算,完成角点检测。利用区域生长原则,对不同区域特征角点检测区域进行分割,通过等残留高度法,生成数控激光切割机刀位轨迹。实验结果表明,所提方法的平均刀位轨迹生成精度为98%,刀位轨迹生成时间为27 ms,能够有效提高刀位轨迹生成结果的精度,降低刀位轨迹长度和生成时间。

一种新型全光纤拉锥器件的研究

基于倏逝波理论,利用熔融拉锥技术,采用多种光纤,研制出了一种可以用于激光集束的多芯的全光纤器件。这种器件具有插入损耗小和器件芯间平行度高等优点。现已研制成功19芯和37芯光纤集束器,插入损耗<1 dB。这种新型光纤器件为光纤放大网络(FAN)集束提供一体化的阵列集束光纤,提高空间利用率,便于在大规模使用光纤的环境中应用。