基于改进凹点分割的小麦播种籽粒落种分布在线检测方法

针对播种性能参数人工计算效率低及在线检测软件缺乏等问题,提出了一种基于图像处理的小麦播种时籽粒落种分布在线检测方法,建立了基于连通区域面积和轮廓周长的粘连种子判据,创建了改进凹点分割粘连种子方法,对分割后的种子进行计数与坐标定位,实现落种均匀度、准确度和离散度的计算检测。搭建了落种分布检测装置并开发了检测软件,试验结果表明:在不同播量、播种行进速度条件下,改进凹点分割算法平均准确率均在95%以上,相比凹点分割算法平均准确率有明显提高,说明该方法对种子颗粒总数识别准确率较高;随着播量增加,种子粘连概率提高,出现假凹点几率增大,算法准确率降低;随着播种行进速度增加,图像中种子变形和失真几率增加,导致部分粘连种子难以分割或错误分割,算法准确率亦降低;播量及播种行进速度对落种均匀度、准确度、离散度的影响不显著,与人工计算测量结果吻合,表明了该落种分布检测方法的可行性。

内凹刀盘加工的直齿锥齿轮齿面接触分析

为了在国产数控弧齿锥齿轮机床上采用内凹刀盘加工直齿锥齿轮,对使用内凹刀盘加工直齿锥齿轮的原理和齿面接触分析(Tooth Contact Analysis,TCA)方法进行了研究。基于内凹刀盘的加工原理和结构特点,建立了内凹刀盘加工的直齿锥齿轮的齿面数学模型,给出了相应的齿面接触分析方法;编写齿面接触分析程序,计算得到了齿轮副的接触斑点和传动误差曲线;通过实际的切齿加工和接触斑点检验,验证了齿面数学模型以及TCA方法的正确性。研究为锥齿轮加工参数及刀具参数的确定与啮合质量控制提供了理论依据。

机械起爆引信改装方法及传爆能力分析

为解决机械起爆引信失效率高的问题,探索出一种保留传爆序列的起爆引信改装方法和解除保险方法。运用Autodyn软件仿真分析工业8号雷管在空气中爆炸的冲击波超压,发现在距离雷管端面2 mm内的空气冲击波超压大幅下降,要引爆不保留传爆序列(只含传爆药)的起爆引信,雷管端面与传爆药的理论最大允许间隙约为0.33 mm。分别对保留传爆序列和不保留传爆序列2种起爆引信进行钢凹试验,设置无间隙和有间隙2种起爆情形,试验结果表明:无间隙起爆时,2种起爆引信的传爆能力相当,钢凹深度分别为1.80 mm和2.08 mm。间隙2 mm起爆时,不保留传爆序列的起爆引信未完全作用,钢板表面无形变;带传爆序列的起爆引信完全作用,钢凹深度2.04 mm。试验结果既印证了仿真分析的准确性,也说明了带传爆序列的起爆引信对雷管端面间隙不敏感,具有很高的传爆可靠性,配合解除保险方法,将显著提高机械起爆引信的作用安全性和有效性。

十堰某体育馆106m跨内凹弦支穹顶结构设计关键问题研究

十堰某体育馆主体结构采用框架-剪力墙结构体系,上部106m大跨内凹形屋盖采用弦支穹顶结构体系。为了满足建筑简洁性及结构合理性需求,对屋盖进行了四角锥网架、弦支穹顶及网架-弦支穹顶组合的不同结构形式对比,最终选用结构轻巧、经济性好的弦支穹顶结构体系。结合弦支穹顶结构自身的受力特点以及其对下部结构的不利影响,对弦支穹顶结构上下弦布置、扭转刚度、支座约束条件、撑杆高度等进行了优化。对弦支穹顶断索情况下的响应、不同工况下的支座位移以及拉索低应力状态下的刚度退化进行了验算。结果表明,优化后的屋盖结构满足结构安全、适用性的要求,同时也有较高的冗余度。

柴达木盆地卤水钾盐迁聚规律与找矿新突破

钾盐是我国大宗紧缺战略性“粮食”矿产,对保障国家粮食安全具有重要意义。我国钾盐资源具有需求量大、对外依存度高等特点,寻找新的钾盐矿床、形成新的大型钾盐资源基地刻不容缓。2023年,中国地质调查局组织开展青海柴达木盆地钾盐“增储保供”地质调查工作,在前期对柴达木盆地成盐聚钾规律性认识的基础上,于柴西北大浪滩—黑北凹地部署实施了“探采一体化”柴钾1井,钻获1021.95 m(井深111.54~1133.49 m)巨厚松散砂砾储卤层,全井段抽卤试验获日稳定涌水量8586 m^(3)/d、水位降深11.3 m、单位涌水量759.89 m^(3)/d·m、氯化钾平均含量为0.54%的高产工业品位“砂砾型”卤水钾矿,取得了柴达木盆地陆相深层卤水钾盐找矿新突破,为形成中国新的亿吨级大型钾盐基地夯实了资源基础。

凹凸工艺在再生纸包装设计中的应用研究

凹凸工艺与再生纸包装结合深受人们关注,随着人们环保意识的提高,再生纸包装设计运用广泛。同时,再生纸结合凹凸工艺让包装更具有一定的审美价值及实用价值。然而,在当下市场凹凸工艺的印刷及制作成本相对较高,因此该文主要研究凹凸工艺在再生纸包装设计中与3D+AI智能技术结合,以及探讨凹凸工艺在再生纸包装设计中的应用及创新方法,让凹凸工艺与再生纸包装融合在市场上有新的突破。同时,再生纸作为环保材料,不但具有可持续性和可回收利用的优点,还可以降低成本,凹凸工艺在再生纸包装设计中的应用研究有着更重要的意义。

基于图像内凹度的矿井外因火灾识别及抗干扰方法

尽早发现矿井火灾并处置,可避免或减少人员伤亡和财产损失及次生事故的发生。井下没有日光、月光、星光及闪电等自然光源,影响矿井火灾图像识别的主要是矿井光源。圆形度能够排除圆形光源的干扰,但难以排除非圆形光源的干扰。矩形度能够排除矩形光源的干扰,但难以排除非矩形光源的干扰。在工程实际中,因摄像机的拍摄角度不同,矿井光源图像会出现变形,无法呈现理想的规则形状,使用圆形度和矩形度算法难以排除矿井光源的干扰。揭示了火焰图像轮廓外接图面积明显大于其图像实际面积,圆形灯、长方形灯和正方形灯等矿井实际光源图像轮廓外接图面积近似等于其光源图像实际面积等特点。提出基于图像内凹度的矿井火灾识别及抗干扰方法,计算目标图像面积与图像轮廓外接图面积的比值(即图像内凹度),根据火焰图像内凹度数值较小,而矿井光源图像内凹度数值较大,区分火焰与矿井光源。提出的内凹度方法不受摄像机距检测目标距离和图像大小、摄像机安装位置和摄像机拍摄检测目标的角度、矿井光源形状等影响,适应性强,识别准确率高。实验表明,内凹度识别方法计算得到的矿井干扰光源减去火焰图像平均差值最大,波动最小,区分度最好,受摄像机拍摄角度及距离影响最小,抗干扰能力最强,准确率为91.6%。矩形度识别方法计算得到的矿井干扰光源减去火焰图像平均差值较大,波动较小,区分度较好,受摄像机拍摄角度及距离影响较小,抗干扰能力一般,准确率为72.5%。圆形度识别方法计算得到的矿井干扰光源减去火焰图像平均差值最小,波动最大,区分度最差,受摄像机拍摄距离影响较小,受摄像机拍摄角度影响大,抗干扰能力最差,准确率为12.0%。因此,提出的内凹度识别方法,优于矩形度和圆形度,区分度最好,受摄像机拍摄角度及距离影响最小,抗干扰能力最强。

四翼内凹刻槽钻杆高效排渣钻进技术研究

为解决松软煤层钻进钻孔排渣通道堵塞这一制约钻孔施工效果的关键难题,基于优化钻杆截面形状以增大排渣空间、预防钻孔堵塞这一理念,提出四翼内凹刻槽钻杆几何设计构想,通过孔内排渣阻力力学方程计算验证、钻杆排渣效果数值模拟,分析钻杆结构参数对排渣性能的影响,研制四翼内凹刻槽钻杆并在某矿进行工业性试验。研究结果表明:相较于传统圆状刻槽钻杆,四翼内凹刻槽钻杆在施工过程中具有更大的排渣空间,通过孔内沿程阻力计算对比,四翼内凹刻槽钻杆孔内沿程阻力较圆状刻槽钻杆低13%;数值模拟计算结果表明,当弧形内凹切槽对钻杆的圆心角α=35°、切入深度|EF|=4 mm时,渣体运移距离最大,平均运移速度最大,排渣性能最优;工业性试验表明,使用四翼内凹刻槽钻杆施工钻孔,班进尺长度和终孔深度得到显著提升。研究结果可为煤矿瓦斯抽采钻孔钻具设计提供参考。

开采深度对低凹陷露天矿装载扬尘运移规律和质量浓度分布特征的影响分析

为减少低凹陷露天矿装载扬尘对作业人员职业健康和外部环境污染的不利影响,依据气-固两相流理论,采用Fluent数值模拟方法,对不同开采深度条件下的低凹陷露天矿采装工作面装载扬尘的运移规律和质量浓度分布特征进行研究。研究结果表明:开采深度对装载扬尘扩散方式和呼吸带高度处装载扬尘质量浓度的影响显著;当开采深度H=0 m时,受矿车的阻挡作用发生方柱扰流,装载扬尘颗粒逸出车厢后,沿X轴方向线性扩散,扩散距离随扩散时间延长而增大;当开采深度H>0 m时,采场风流在台阶处发生流动分离,形成与开采深度同高的风流漩涡,装载扬尘颗粒逸出车厢后,随着大结构漩涡向四周扩散;随着开采深度增加,装载扬尘颗粒沿X轴扩散距离逐渐减小,沿Z轴运移扩散距离增大,矿车下风向呼吸带高度处装载扬尘质量浓度超标影响范围减小,装载扬尘在呼吸带高度上的质量浓度随扩散时间增加而逐渐降低,并在t=100 s时降低至职业接触限值8 mg/m3以下。本文研究为合理确定装载扬尘的污染影响范围和制定有效的装载扬尘治理措施提供决策参考。

基于拐点密集区凹凸波动特性的直流配网故障检测方法

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流配电网具有不存在换相失败等优点。但换流器存在低惯性、弱阻尼等特性,导致故障电流上升速度快且峰值高,对系统危害极大。针对直流配电网发生单极接地故障难以准确选择故障馈线的问题,提出了一种基于拐点密集区凹凸波动特性的直流配网故障检测方法。首先,利用变分模态分解算法对各馈线零模电流进行分解,选取特征分量。然后,计算特征分量的二阶导数,选择拐点密集区并进行归一化处理,得到各馈线的凹凸波动性。最后,判定凹凸波动性与其他馈线相异的线路为故障线路。仿真结果表明,所提方法能够快速识别故障馈线,且受过渡电阻、采样频率、数据窗和噪声等因素影响小。

基于凹凸性和转向角的古陶瓷碎片二次匹配算法

碎片拼接是古陶瓷修复的关键工作,针对古陶瓷碎片形状随机、数量大、表面纹理弱且存在局部缺损而导致算法的精度较低、匹配时间较长等问题,提出一种基于凹凸性和转向角的古陶瓷碎片二次配算法。在提取古陶瓷碎片轮廓曲线的基础上,通过先后使用粗匹配和细匹配的二次匹配组合实现碎片的两两精确匹配。一次粗匹配先通过多边形逼近碎片轮廓曲线,以降低轮廓的复杂性,再提取多边形的顶点凹凸性和顶点转向角构建一次轮廓特征集合,最后利用凹凸互补性和遍历顶点对齐的双模态特征初次匹配算法来寻找大致匹配段,并得到粗匹配点集。二次细匹配先随机选取粗匹配点集中的任意相邻两点点对来提取碎片轮廓片段,以减少轮廓点数量并提高算法效率,再计算轮廓片段的轮廓转向角以提取二次轮廓特征集合,最后利用基于粒子群优化的二次匹配来搜索精确匹配段,并得到细匹配点集。实验结果表明,该算法对二维古陶瓷碎片的拼接效果较好,且具有较强的鲁棒性,拼接误差不超过2%,运行时间效率相比已有算法提高了8%~20%。

基于绝对多普勒的多预警机协同补盲方法

为了实现对责任区全区域、大视角来袭目标的严密预警探测,提出一种基于绝对多普勒的多预警机协同补盲方法。首先,分析目标径向速度的影响因素及其变化规律,推导绝对多普勒的数学表达式,将影响多普勒盲区的复杂多变因素优化调整为目标速度及目标与预警机间的相对位置。其次,运用仿真建模方法,基于绝对多普勒杂波凹口表达式,设计一种以检测点数表征的单预警机多普勒盲区地图绘制方法。然后,在“使得协同中的各预警机或至少有一架预警机的径向速度盲区不落在或尽量少落在重点方向上”的准则牵引下,提出一种图上作业式的多预警机相对位置关系解算方法,完成多预警机的协同部署。最后,通过双预警机圆环拱卫阵形的协同部署实验,验证该方法的有效性和实用性。

蜂巢组织的三维结构模拟

为解决蜂巢织物模拟时仿真度不高、经纬纱空间轨迹不准确等问题,提出一种蜂巢织物的模拟方法。将浮长线的拉拢作用与邻近组织点偏移倾向等因素相结合,分析了浮长线内组织点的偏移;在此基础上,建立了组织点偏移的数学模型,提出纱线偏移的算法。为避免偏移后不同纱线间的渗透与穿刺,依照机织物的织造规律设计了纱线的碰撞检测与处理算法;考虑蜂巢织物的凹凸外观,将织物的平纹组织划分为凸起和凹下二部分。研究结果表明:采取偏移算法后的织物模拟效果逼真,更接近实际织物中纱线的空间轨迹;经碰撞检测处理后的纱线一方面减少了渗透,另一方面也突出了织物的凹凸效果;对蜂巢织物平纹部分的划分处理使模拟织物表观的倒金字塔凹槽清晰可见,取得了预期效果。

考虑安装误差的弧齿锥齿轮凹凸齿面印痕修正

弧齿锥齿轮作为重型燃气轮机中关键的动力传动部件,其双向传动的运行特点对齿轮凹凸齿面的接触印痕提出了更高的质量要求。为了满足实际需求,通过建立齿面啮合模型,利用考虑安装误差的齿轮接触分析(error tooth contact analysis, ETCA)技术研究了一对弧齿锥齿轮凹面和凸面均为工作面时,接触印痕随安装误差变化的数值规律。同时,以齿面印痕的中点位置、长轴倾角和面积作为印痕参数化处理后的特征值,优化齿轮安装误差调整值,修正印痕的不合理之处,实现凹凸齿面印痕的一致性和重叠性。滚检实验验证了模拟印痕的准确性,该修正规律可以为弧齿锥齿轮副的安装调整提供理论依据。

基于InfoWorks ICM软件的新堆场形式集装箱港区排水模型测试

为进一步分析论证港区的排涝能力,以广州某大型集装箱港区为例,采用InfoWorks ICM软件构建港区排水模型,通过模拟不同重现期的降雨过程,分析不同堆场形式下港区溢流节点数、出现最深积水时间、最大积水深度等指标,论证普通集装箱堆场与新型下凹式集装箱堆场的抗洪涝风险能力。结果表明,采用新型下凹式集装箱堆场后,港区的抗洪涝风险能力明显提高,下凹式堆场表现出明显的调蓄作用。

钢筋混凝土的负泊松比设计与抗高速冲击性能

为增强钢筋混凝土的抗高速冲击性能,对钢筋混凝土的内部骨架进行负泊松比设计,得到两种内凹角数量不同的六肋及星型钢筋混凝土。利用霍普金森压杆试验对不同类型的钢筋混凝土进行抗高速冲击性能测试,并结合数字散斑相关方法对其场变化及微观泊松比进行分析,得到内凹角数量对钢筋混凝土破坏形态、承载力及耗能能力的影响规律和机理。结果表明:六肋和星型钢筋混凝土在抗高速冲击作用下出现了负泊松比,分别为-0.50和-1.00;从应变场来看,六肋和星型钢筋混凝土的最大应变均出现在内凹角附近,且以内凹角为中心向四周逐渐减小;随着钢筋结构内凹角数量的增加,钢筋混凝土的变形能力和能量耗散能力显著增强。单位体积内六肋和星型钢筋混凝土的耗能分别为1.76×10^(5)和1.86×10^(5) J/m^(3),是方形钢筋混凝土的1.17倍和1.23倍,表明负泊松比钢筋混凝土的耗能能力随钢筋内凹角数量的增多而增强。

深凹立面建筑房间自然通风效果及污染物浓度分布

以西安地区某主导风向为侧向来风的深凹立面建筑房间为研究对象,通过过渡场模型对室外场到室内场进行了多尺度CFD模拟,研究了不同开窗方式下的室内空气质量。结果显示:全开窗对于排出室内产生的污染物有较好效果,但是对于室外污染物的抵抗能力不如单开平立面窗;当室内污染物集中于某个单个房间时,开窗形成的对流通风会造成其他无污染源房间内的污染物浓度增大;当污染物分散在各个房间时,对流通风则可以有效降低各房间污染物浓度,降低幅度约为50%;单开平立面窗能有效杜绝室外污染物进入室内,而增大出风口是排出室内污染物的最好方法。

单边相对光滑非凸-凹极小极大问题的镜像梯度算法

本文提出了一种镜像梯度下降梯度上升算法来求解单边相对光滑的非凸-凹极小极大问题。在算法的每次迭代中,我们采用镜像梯度下降步来更新相对光滑的变量,采用梯度上升投影步来更新目标函数中光滑的变量。本文在理论上证明了算法收敛到ε-近似一阶稳定点的迭代复杂度是O(ε^(-4))。

一种基于地图预处理识别凹点优化路径规划效率的方法

为了减少存在多个无法通行或无法到达终点的路径段情况下移动机器人路径的计算节点数量,提高算法的搜索效率,文中提出一种地图数据预处理功能,对路径规划算法中的预估计算法进行辅助,通过障碍物权重计算需要地图中存在的凹点地形,在执行路径算法过程中,通过记录的凹点约束搜索方向提高搜索效率,同时对路径规划算法的安全问题进行改进。实验结果表明,改进后的路径规划算法具有较好的路径规划能力来应对多个无法通行或无法到达终点的路径段,更加符合实际的应用场景。

偏转激光切向修整凹形面金刚石倒角砂轮的研究

为了减小凹形面金刚石砂轮的激光修整误差,建立激光遮蔽效应和激光斜面分散效应误差模型,分析了激光切向修整凹形面金刚石砂轮的误差来源,提出了偏转激光修整凹形面成形砂轮法,并通过理论分析和实验验证,探索了修整参数对凹形面砂轮轮廓精度和圆弧半径的影响。结果表明,在1°~1.5°的偏转角范围内,斜边轮廓修整精度为8μm;在合适的偏转角度下,圆弧半径误差小于10μm;在修整凹弧半径为0.2 mm和0.5 mm、补偿半径分别为0.03 mm和0.06 mm时,凹弧半径误差分别缩小0.02 mm和0.03 mm。偏转激光修整法有效地提高了修整精度,减小了修整误差,为凹形面金刚石修整提供了新思路。