复合式机器人接触式测量站位规划方法

在航空各部件的大空间测量中,针对人工测量工作强度大、检测精度不稳定、检测效率低等问题,提出基于全向移动复合式机器人的接触式测量机器人站位规划方法。首先进行机器人D-H参数建立以及关节转角求解,构建测量可达性约束模型,分析工具末端对机器人工作空间以及T-Mac与激光跟踪仪之间激光可达性的影响;然后针对最大工作限位和关节转角限位约束对大部件轴向以及径向进行机器人站位规划算法流程开发,保证测量特征点处于机器人工作限位内;最后基于AnyCAD几何引擎在三维虚拟环境中进行CAD模型测量特征点提取、站位规划、测量仿真。通过实例仿真试验对规划结果进行验证及评价,证明了站位规划算法可保证全部测量点的机器人可达性与激光可达性。

高速磁浮轨道(梁)安装测控平面控制网测量技术实验研究

首先提出高速磁浮轨道(梁)安装测控平面控制网的精度要求,然后建立了小范围的CFⅢ平面控制测量实验网,在实验网中分别进行了基于高精度智能型全站仪和激光跟踪仪的观测实验,并对观测数据进行了处理与分析,以验证用这2种仪器及其对应的测量方法建立高速磁浮轨道安装测控平面控制网的精度及其可行性。实验结果表明,利用激光跟踪仪进行高速磁浮轨道(梁)安装测控平面控制网测量是可行的,且能够满足平差后方向改正数≤±1.5″、距离改正数≤±1 mm、相邻点的相对点位中误差≤±0.5 mm的精度要求。

电站锅炉受热面高温氯腐蚀特性及防控

随着我国双碳战略目标提出,电站锅炉向高参数方向发展。为研究新疆典型高氯煤在高参数锅炉焚烧过程中可能存在的腐蚀问题,探索防护措施,模拟了高参数下燃用高氯煤的锅炉气氛,对比了Super 304、T92、C-HRA-5、TP347H和12Cr1MoV的抗氯腐蚀能力并研究腐蚀温度(600、650和700℃)对氯腐蚀特性的影响。同时探究不同氧化钇质量分数(0%、0.2%、0.4%、0.6%和0.8%)的In⁃conel 625涂层的抗氯腐蚀能力。结果表明:腐蚀温度对材料的抗氯腐蚀能力影响很大,当温度高于700℃时,Super 304、T92、C-HRA-5、TP347H和12Cr1MoV均无法满足实际投产使用。在650℃时,C-HRA-5和TP347H表现良好,其拟合的腐蚀增重曲线分别为:y^(2)=312.371x,R^(2)=0.96和y=1.927x,R^(2)=0.94。Inconel 625涂层明显提高了12Cr1MoV基体抗氯腐蚀能力。随着涂层中氧化钇含量增加,抗氯腐蚀效果呈先升高后降低趋势,添加0.4%氧化钇效果最好。

大型复杂曲面玻璃幕墙高精度施工技术研究

文章以某市农商银行总部玻璃幕墙专业工程为研究对象,研究满足高精度安装要求的大型复杂曲面玻璃幕墙施工技术,提出BIM技术、3D扫描技术、激光全站仪定位技术联合应用的施工方法,有效完成了玻璃幕墙优化设计、构配件3D数据提取和高精度安装,提升了大型复杂曲面玻璃幕墙的施工质量。

激光无线能量传输远场大光斑测试技术

无线能量传输系统作为空间太阳能电站的一个关键部分,其性能直接决定了空间太阳能电站技术的可行性。特别对于激光无线能量传输系统,准确测量激光远场光斑分布是分析和评价激光无线能量传输系统性能的有效手段。针对太阳能发电卫星轨道高、激光传输距离远、接收激光光斑面积大,并且受大气影响,光斑抖动严重,光斑能量分布以及光斑形状测量困难的问题,文章提出了基于光能探测器阵列的大面积激光光斑测试方法,采用光斑分布式测量及能量分布重构方法,完成激光无线能量传输系统远场光斑的测试,具有分布式测量,可灵活布局的特点,通过反演算法能够实现光斑能量密度分布重构,接收激光功率积分求解,光束发散角计算等,功能多样,适应能力强,为激光无线能量传输系统载荷的参数修订,以及在轨飞行任务的评价提供有效依据。

基于激光点云的复杂站场接触网静态检测系统设计与实现

针对传统接触网静态检测方法在复杂站场环境下检测效率低、对运输秩序存在潜在干扰等问题,设计了基于激光点云的接触网静态检测系统。通过多站点云快速精确配准、接触网点云要素提取和静态几何参数精确计算等技术,实现了站场接触网点云场景的快速精细重构、接触网接触线与钢轨几何结构的准确提取,以及接触网导高与拉出值的精确计算。以天津西高铁站实测点云数据进行应用验证,结果表明,该系统能够对多站点云数据进行高效处理,对接触网关键几何参数的计算精度达到±5 mm,显著提升了站场接触网静态检测的效率和准确度。

基于三维激光扫描系统的芒硝矿采空区边坡变形监测单点误差模型建立及精度分析

该文主要探究三维激光扫描系统在某采空区边坡变形监测中的应用,并对边坡模型的点位精度进行计算和分析。使用Maptek I-Site三维激光扫描仪完成边坡点云数据的采集,并使用配套的Maptek I-Site Studio软件对点云数据进行拼接、滤波、精简等一系列处理,使用精简后的点云数据构建边坡曲面模型。以全站仪获取的标靶坐标数据为标准值,以三维激光扫描仪获取的标靶坐标数据为测量值,求出两者之间的真误差,进而求出观测值的点位中误差。结果表明,三维激光扫描系统测量的点位精度为IV级,仅能满足土质边坡对于水平位移监测的精度要求。

三维激光投影技术在核电厂施工放样中的应用

施工放样作为核电厂建造的关键基础工作,是其他施工活动的依据,其对工程质量及进度有着直接影响。目前核电建安领域主要采用全站仪进行逐点式放样的施工放样方法,该方法具有放样精度差、施工效率低和人工成本投入大等弊端。本文主要提出了应用三维激光投影技术实现核电厂快速施工放样,该方法具有批量放样和投影精度高的特点,通过核电厂施工放样可行性分析和某核电项目现场应用,并使用全站仪进行对比分析,验证了三维激光投影技术在核电厂施工放样中具有一定的应用前景。

基于物联网技术的水电站智能安防系统设计

水电站智能安防系统数据传输速度较慢,导致系统反应时间较长。因此,设计基于物联网技术的水电站智能安防系统。使用5800 bit/s的单片机为系统硬件中间控制器,通过活动数据对象(ADO)接口采集与写入数据,完成安防系统硬件设计;设置数据库的对应关系,采集并处理水电站状态数据,将处理后的数据存储至数据库,基于物联网技术,使用网状结构的拓扑结构,传输存储的数据,设定智能安防子系统的联动关系,按照联动关系检测现场入侵,设计按需求执行的特定代码,当判定为入侵时系统发出报警,完成安防系统软件设计。实验结果表明,在水电站两个区域测试该系统,其反应时间较短,在2 s内快速反映出水电站各个点位出现的异常,应用效果较好。

基于激光粒度仪的悬移质泥沙颗粒级配试验研究

为探究国产激光粒度仪应用于悬移质泥沙颗粒级配分析时的准确性及适用性,以赣江外洲水文站为例,利用国产YRCC.NEG-2800型激光粒度仪和马尔文激光粒度仪对河流泥沙开展了准确性、重复性、平行性试验,并采用最小二乘法分析了两者试验结果的相关关系。结果表明:国产激光粒度仪的准确性、重复性、平行性误差小于3%,达到SL 42-2010《河流泥沙颗粒分析规程》要求,可应用于江西省河流悬移质泥沙颗粒级配分析。国产激光粒度仪与马尔文激光粒度仪的比测误差小,测试样本中最大误差仅为1.12%,分析的成果精度高。

云台激光气体泄漏探测系统在天然气站场的应用

目的分析评估云台激光气体泄漏探测系统在天然气站场实际应用的性能表现。方法充分考虑光强衰减、各类现场环境、人为干扰等影响因素,设计了一套操作性强的测试方法,并开展实际测试。结果得出了在不同场景、不同距离、不同干扰因素下的探测数据。结论采用提出的测试方法开展现场测试的数据表明云台激光气体泄漏探测系统探测精度高、抗干扰能力强,普遍适用于各类现场环境,在天然气站场气体泄漏探测领域具有良好的应用前景。

地面三维激光扫描数据多站配准方法

地面激光扫描设备凭借其良好的场地适应性、数据获取的稳定性优势,且随着设备的小型化、获取数据的高速化、数据配准的自动化等技术进步,越来越适应了更广阔的工程应用方向,也更频繁地应用于对精度要求比较高的大面积场景测绘工程项目和室内外一体化三维扫描项目。但在实际应用中,针对这种大面积场景测绘工程项目,通常需要布设上百甚至近千站的扫描测站,很难对这些上百甚至近千站的扫描测站数据进行准确的配准,最终获取无缝化的大范围整体点云成果。本文结合地面三维激光扫描技术的应用需求、点云数据特点和配准方法特性,分析在点云数据配准过程中与传统测绘工程原则的差异性,进而总结出一种大范围多扫描站的配准原则,并结合多个不同场景下的地面三维激光扫描应用项目对该配准原则进行了验证。

翻板闸门底轴同轴度检测方法研究

为控制2022年杭州亚运会赛艇皮划艇等水上项目比赛场馆的钢闸门底轴焊接质量,对同轴度误差进行了检测。分别采用水准仪、全站扫描、激光跟踪方法对同轴度误差进行检测。发现全站扫描和激光跟踪方法检测精度较水准仪检测方法高,激光跟踪方法比水准检测方法和全站扫描方法的检测效率高、检测精度高、操作方便。通过对比研究,采用激光跟踪方法对3扇水闸闸门的底轴和2扇船闸闸门底轴焊接前后同轴度进行检测,检测结果符合设计要求。

基于最小PDOP的跟踪仪顺次多站测量站位优化

工业机器人进行大型构件加工时,精确测量机器人与大型构件的相对位置关系是保证加工质量的关键。采用单台激光跟踪仪顺次多站法进行测量时,为了提高测量精度,充分考虑了激光跟踪仪的位置误差,对激光跟踪仪站位优化进行了研究。首先,探讨了激光跟踪仪测量误差主要来源,分析了顺次多站法测量原理;然后,基于最小位置精度衰减因子(PDOP)的方法进行了激光跟踪仪站位的优化,并给出了各站位位置测量精度最优的求解算法。最后,进行了站位优化前后的验证实验,结果表明:优化站位后测量系统的测量精度可提高50%以上,验证了站位优化方法的有效性。

粒子加速器准直中测站坐标系高精度恢复方法

为满足在粒子加速器准直过程中元件高精度安装的需求,需要提高激光跟踪仪测站坐标系恢复精度。本研究根据控制点在全局及测站坐标系下的三维坐标及其统计性质,构建恢复测站坐标系的数学模型;针对加权整体最小二乘算法(WTLS)中存在公式推导复杂且没有顾及旋转矩阵正交约束条件等问题,提出一种函数模型线性化方法,在考虑旋转矩阵正交约束条件的基础上迭代计算;通过理论推导建立误差模型,定性分析影响解算精度的因素,并进行仿真及实测实验验证。仿真结果表明,相较于WTLS,本研究在3~8个公共点情况下,均方根误差平均减小18μm,验证了本研究方法的正确性;实测结果表明,在相同公共点情况下,本研究方法相较于WTLS,均方根误差平均减小54.5%,且将非公共点坐标转换至全局坐标系下,坐标分量差值平均减小3μm,在一定程度上提高了测站坐标系恢复精度。

中国空间站冷原子光钟激光系统

中国研制的世界首台空间冷原子光钟于2022年10月31日随“梦天”实验舱成功发射,进入中国空间站.紧凑稳定的激光系统是实现光钟空间应用的关键环节.本课题组提出类同步调谐方案,研制了高性能外腔半导体激光器,能同时满足空间光钟对激光器调谐范围、线宽和力学热学稳定性的要求.采用注入锁定和锥形放大器进行激光功率放大,满足了空间光钟对激光功率的要求.本文简要介绍了空间冷原子光钟的系统构成、激光器方案和电控系统,并对光钟激光系统面临的问题和发展方向进行了总结和展望.

基于三维激光扫描技术的BIM逆向工程应用研究

现有通信基站的改造是适应5G时代的必然趋势,而对于5G通信基站的设置,除了屋顶基站外,还有众多的通信塔站,对于塔站的5G设备的安装,是迎接5G时代到来的必要条件。现如今BIM技术的发展速度越来越快,对于通信工程,也可采用BIM技术进行全生命周期的过程管理。将基于三维激光扫描仪所扫描出的点云(Point Cloud)与通信基站现场的已建成设备全景照片,结合先前的施工图纸,进行对比,建立了通信塔站的BIM模型。并通过该模型进行新图纸的导出,为后续通信塔站5G设备的安装,提供参考依据,助力国内5G通信的迅速发展。

免基站车载扫描测量系统在质检中的应用

车载激光扫描技术在进行作业时需要架设基站进行后处理差分解算,且只能在基站一定范围内进行采集,局限性很大。针对这一情况,本文提出了一种免基站扫描技术,采用加装RTK模块,利用轨迹固定解点位对单点定位轨迹进行后处理修正,很好地解决了精度问题。此方式免去了架设基站产生的人力时间成本,扫描效率提高了50%,人力成本减少了一半,且可自由规划扫描,进一步优化了车载移动扫描用于质检工作的方案,提高了质检效率。试验结果表明,该方案精度与架设基站方案相当,扫描效率大大提高。

三维激光扫描技术在武汉天河机场幕墙改造中的应用研究

依据武汉天河机场T2航站楼屋面及幕墙改造工程,研究三维激光扫描技术在既有建筑改造工程中的应用。利用全站仪与三维激光扫描仪分别进行测量,并对比测量数据误差。研究结果表明,利用三维激光扫描技术获取点云数据,可帮助工程测量人员快速获取被测目标的三维位置信息及其他信息;全站仪打点测量数据和三维激光扫描仪点云数据误差较小,验证了点云数据质量、精度均满足工程要求;三维激光扫描技术获取的点云数据为工程改造提供了可靠的信息保障,且测量时间短、数据更全面、效率更高。

球坐标测量系统近距离ATR精度测试方法与实验分析

以精密工程与工业测量领域小范围三维控制网的建立需求为背景,阐述了球坐标测量系统近距离ATR精度测试方法,针对现有激光跟踪仪校准规范未给出测角精度评定方法的局限性,提出利用全圆方向法和常角观测法进行激光跟踪仪测角精度评定的方法;鉴于传统加常数测定方法精度较低或工作量较大等问题,利用角度空间前方交会法测定全站仪配合球棱镜使用时的加常数,并利用激光干涉仪标准装置评定仪器的测距精度;由于全站仪的标称精度指标未给出三维坐标精度,利用空间三维坐标转换模型评定仪器的坐标测量精度。利用MS60全站仪和AT402激光跟踪仪进行实验分析,结果表明,球坐标测量系统近距离ATR测量精度具有较高可靠性。