基于物联网的矿用掘进机位姿实时监测系统研究

研发了一种基于物联网的矿用掘进机位姿实时监测系统,该系统利用传感器、通信和云计算等技术,对掘进机的位置、姿态和运动状态进行实时监测和分析,实现对掘进机的智能化管理和控制。这一系统具有实时性好、精度高、可靠性强等优点,在煤矿等矿山领域具有广泛的应用前景。

基于多目位姿实时监测的多体协同技术研究

多目位姿实时监测系统是一种高精度的数字化测量设备,可用于获取目标物在空间中三维位置信息。本文将多个麦克纳姆移动机器人和多目视觉系统相结合构建智能体集群系统,该系统由定位子系统、通信子系统、控制子系统3部分组成。多目视觉系统作为定位系统通过反光靶球对智能体进行定位,通信子系统将定位信息实时输入控制子系统,控制子系统识别不同的智能体,并将相机坐标系下位姿关系转换到世界坐标系下,再根据不同智能体彼此间的位置关系,设计相应的协同控制算法解算单个智能体所需的姿态控制输入,控制智能体达到指定的位置。测试结果表明,用多目位姿实时监测系统辅助多智能体定位,定位误差小,可令整个智能体集群拥有良好的协同控制性能。

大型望远镜主镜位姿解算与监测系统设计

准确解算与监控大望远镜主镜位姿是实现主镜位置控制，提高大望远镜成像质量的前提。根据大望远镜的主镜控制的需要，研制了大望远镜主镜位姿解算与监测系统。利用主镜底部安装的3个直线位移传感器，由主镜移动的几何位置关系实现轴向自由度z，旋转自由度硪、研的解算，利用主镜侧向安装的3个位移传感器，考虑了主镜材料温度变化，实现了轴向位移x、y，镜温度导致的半径变化r的解算。利用虚拟仪器技术实现了对传感器数据的采集分析及实时监控，仿真出主镜位移变化的三维运动。在重复精度为平移误差小于1μm，角度偏转误差小于1arcsec的Stewart平台上安装虚拟镜，安装底部和侧向传感器，解算与监测虚拟镜的各自由度位移并进行测试。结果表明：在位移盖X，Y、Z整个量程-2．2～2．2mm内，解算与基准位移差在10μm以内。在旋转位移如、砂整个量程-1500～1500arcsec范围内，解算与基准位移差在15arcsec内，满足大型望远镜解算位移及控制要求。

基于特征点位置校正的靶标位姿测量方法

针对图像式路基沉降监测系统中由于振动等因素导致靶标与相机发生偏转产生测量误差的问题,本文在设计监测系统靶面位姿测量系统的基础上提出了基于4特征点位置校正的位姿测量方法.首先介绍了图像式路基沉降监测方法的工作原理;然后根据实际情况设计了区别于传统特征点的4特征点靶面的位姿测量系统,并利用特殊特征点对靶面特征点进行位置校正;最后根据设计的4特征点靶面测量系统提出已知矩形4特征点边长的位姿求解方法.实验结果表明:本文方法比迭代法位姿解算后角度误差值更小,其位姿解算相对误差减小1.2%.当偏转角度小于2°时,本文方法位姿求解旋转角度误差小于0.09°,相对角度误差为1.003%.其时间和测量精度都能够达到监测系统要求,可以应用于监测系统中需要对相机和靶标进行实时标定的场景.

基于虚拟维修系统的配件模型实时移动方法

给出Pro/E中的3种坐标系以及配件在Pro/E中的位姿矩阵。研究配件模型在各种坐标系下的位姿矩阵变换,分析基于鼠标控制的模型实时移动方法。以Pro/Toolkit为工具,对Pro/E进行二次开发,在Pro/E中实现配件的实时移动,为构建虚拟维修系统提供技术支持。

采用双视觉里程计的SLAM位姿图优化方法

后端轨迹优化是视觉同步定位与建图系统的重要组成部分,可以显著地提高定位精度.然而,现有的基于捆集约束法的优化方法在大场景中计算量大,并且无法应用于端到端视觉里程计.针对这个问题,提出了一种在前端采用2个视觉里程计的后端通用位姿图优化方法,可以应用于端到端视觉里程计.该方法采用一个高速低精度的端到端视觉里程计以高频率运行,同时一个低速高精度的视觉里程计以低频率运行,局部优化通过2个里程计提供的约束条件使用高斯-牛顿法迭代优化;在全局优化中基于关键帧进行场景匹配与局部优化同时进行.实验证明,应用该优化方法的同步定位与建图系统可以在KITTI数据集上实时运行,相较于2个视觉里程计都取得了精度上的较大提升,并且对比现今开源的几种应用后端轨迹优化的著名同步定位与建图方法,在轨迹误差、绝对轨迹误差、旋转误差和相对位姿误差上均取得了较低的误差,兼顾了传统方法精度的优势和端到端方法速度上的优点.除此以外,该优化方法还可以适用于其他更多的视觉里程计.

考虑姿轨耦合的航天器高精度实时导航定轨方法

针对近地轨道航天器及其全球导航卫星系统(GNSS)测量数据驱动的实时导航定轨方法,使用轨道动力学原理解析了由GNSS天线安装位置与航天器质心偏差造成的定轨误差。基于航天器在轨的刚体运动特性和对地姿态特征,提出针对安装关系对应的相对速度修正项。使用姿轨耦合的分析方法,明确了基于航天器质心轨道积分和天线测量点位速修正的GNSS测量信息模拟。结合扩展卡尔曼滤波(EKF)形式的实时导航算法,分析了安装关系造成的定轨系统误差。围绕半长轴确定误差的长期变化规律,仿真证明了GNSS测量数据的位速修正在高精度实时导航定轨过程中的必要性。

基于多目视觉的底涂机器人视觉检测系统

针对生产过程中出现车型识别错误和抱具抱紧位置不正确带来的机器人与车体碰撞问题,提出并实现了一种基于多目视觉的底涂机器人视觉检测系统。首先,通过车体底盘上的特征点与其在三维模型下的对应关系,利用多目相机对车型检测定位;然后,与车型库的位姿相比较,当相差较大的时候及时报警;最后,通过实验与应用证明该方法的有效性,及日常生产过程中运行的稳定性。

面向水产养殖环境因子在线监测系统

为了提高水产养殖产品的品质和公民的消费安全,实现水产养殖环境因子的在线监测,本文设计了面向水产养殖环境因子在线监测系统,该系统采用32位单片机、采集传感器、组网技术、GPRS无线通信技术、云服务器和大数据分析等技术,通过上位机监测水产养殖环境因子,并对其告警实时通知,实现对水环境因子信息的远程实时监测和控制。

合拢缝焊接过程中座环变位监测

采用工业三坐标测量系统,在压力钢管合拢缝焊接过程中,首次对座环变位进行实时监测。着重介绍了监测过程的实现及数据分析处理过程。

如何规划建设煤矿智能化掘进系统?

(1)实现掘进设备远程操控截割。鼓励研究应用掘进机高精度定姿定位技术,实现掘进机位姿监测无人化、高精度的自主测量功能,并具备自主感知掘进机方向、位置、姿态,实现自主定位定向、自动纠偏功能。(2)实现掘进工作面掘支平行作业。掘进设备配备液压临时支护和自动钻锚装备。

农用轮式移动机器人视觉导航系统

从整体组成、农田环境中跟踪路径识别、机器人相对于跟踪路径位姿计算、系统实时性和鲁棒性改善、横向控制等几个方面对农用轮式移动机器人视觉导航系统进行了比较全面的研究。基于通用小型四轮拖拉机研制了农用轮式机器人实验原型样机 ,用人工绿篱模拟农作物行开展了初步实验 ,结果显示 ,原型样机在纵向速度为 0 .2 7m/ s和 0 .94 m/

真正意义上的16位ADC—MAX11046

伴随各国节能进程的步伐加快，电力管理系统这一能源传输路径的实时监测和控制部分具有了越来越重要的作用。而随着欧美以及相关国际组织供电标准的不断提升，对作为电力管理系统重要元件的ADc的精确度要求也越来越高。目前，欧洲供电标准EN60160要求能测量高达6kV的瞬态过压，

用于iGPS的阵列式光电传感器设计

针对目前i GPS自带光电传感器无法应用于大尺寸部件的动态位姿检测领域的问题,设计了一种阵列式光电传感器,并提出了结构参数标定方法。该传感器由传感器本体、放大器以及前端处理器三部分组成。放大器将本体上的环形阵列硅光电池组接收到的微弱激光信号转换为可用电压信号,并进行信号放大与调理;以STM32F103ZET6为主控芯片的前端处理器完成信号采集、识别、计算与传送功能。实验结果表明:在10 m×10 m测量范围内,使用该光电传感器,系统测量精度为0.5 mm,满足实际应用要求。

基于图优化理论和GNSS激光SLAM位姿优化算法

提出一种激光雷达SLAM(simultaneous localization and mapping)位姿优化算法。该算法基于图优化算法理论并融合GNSS(global navigation satellite system)数据,在位姿图中加入卫星定位节点,可以有效将无回环时轨迹误差控制在GNSS定位误差范围内,有长时性回环时可以准确定位回环检测点,从而达到提高激光雷达SLAM位姿全局一致性的效果。在室外刚性特性较好的城市环境和刚性特性较差的非城市环境下进行测试,从结果可以看出:所提算法将在无回环300m距离直线建图情况以及在360m以上距离一次、二次回环情况下的轨迹偏差分别控制在1m左右、0.2m以内以及0.1m左右,这充分证明了所提算法的有效性。

电子与信息

全数字无线传输温湿度监测系统，碳化硅晶体，机器人重复位姿精度测量系统，机器人化装载机，安防系统防区扩展器。

北京地铁16号线施工实时监测数据异常自动报警

目前北京城养中心建立了地下穿越设施安全监管系统，对地铁施工每日监管，通过第三方监测机构对地铁施工涉及到的道路、桥梁的点位进行实时监测，主要是监测对于道路桥梁变形、倾斜的影响。以在建工程地铁16号线万泉河桥站到苏州街站为例，仅这两站地就有数百个监测点位、数据都是毫米级。根据数据变化，分红色、橙色和蓝色三色预警．数据超标将自动报警，并直接发警报到管理人员手机。