多边法坐标测量系统关键布局参数对测量精度影响的研究

为研究多边法坐标测量系统中测站相互位置关系对测量精度的影响,从坐标解算公式推导出测距误差的传递模型。分析了模型中误差放大因子及测站布局参数相关的数学公式,从该公式得出在一定范围内增大2个关键布局参数可改善系统测量精度,并通过仿真及实验进行验证。实验结果表明,关键布局参数从1 m增至3 m,系统的重复性误差可从20μm降至10μm,具有明显优化效果。同时,实验比较了布局参数相近但测站位置相差1 m至3 m的多个布局系统,在参数接近不变的条件下,测站位置差异几乎不影响系统的测量精度,说明该方法可改善系统的测量精度且具备灵活性。

基于多边法的多轴转台相交度测量方法

随着导航、光电跟测和飞行仿真等技术的飞速发展,对多轴转台的测量精度要求越来越高。轴线相交度是多轴转台重要的技术指标,为此,提出一种基于多边法的激光跟踪干涉仪测量多轴转台相交度的方法。该方法首先对激光跟踪干涉仪位置进行自标定,构建坐标系;其次将靶球依次安装于双轴转台(方位轴和俯仰轴)的测量平面,利用多台激光跟踪干涉仪跟踪靶球,分别测量两轴的转动轨迹,采用最小二乘法对获取的轨迹进行拟合,通过所有轨迹点建立双轴转台回转轴线相交度的求解方程,以实现其相交度测量;最后重点分析了测量方法的主要误差来源,对测量不确定度进行评价。实验表明:所提方法相较传统测量方法测量误差更小,减小了动态测量盲区,无需辅助工件,且不受轴数限制,能够无接触、高精度测量。

基于激光跟踪仪的新型顺次多边法

针对空间3D坐标检测问题,提出一种基于激光跟踪仪的新型顺次多边法。此方法的测量系统包括一台激光跟踪仪和四个附加靶座,其中四个附加靶座的相对位置已经通过顺次多边法进行了校正。把一台激光跟踪仪依次安装在三个不同的位置,并利用激光跟踪仪检测附加靶座及被测点与各个激光跟踪仪站位之间的距离。执行四次多边法,就能够得到被测点的空间坐标。利用实验验证了顺次多边法的有效性,x、y和z的最大测量误差分别为2.65μm、2.43μm和2.68μm。

基于多边法的三维坐标测量系统自标定最优方案

研究了基于多边法的三维坐标测量系统的自标定问题 ,并首次给出了四路激光跟踪干涉仪和测量点布局的一些指导性原则。首先从系统自标定的数学模型入手 ,指出影响系统自标定的各个因素。通过大量的计算机仿真 ,研究各个因素对系统自标定的影响规律。最后综合得到了系统自标定应遵循的一些指导性原则 ,这些原则对于实际操作时进行合理的系统自标定。

基于激光多边法的坐标测量系统自标定研究

基于激光多边法的坐标测量系统是针对现代装备制造业某些产品尺寸越来越大,而精度要求却越来越高这一特点提出的。系统可利用多边法实现冗余测量,再通过增加目标点个数实现自标定。建立在此思想基础上的多目标点模型,在一定意义上统一了标定和测量,但仿真结果表明该模型的自标定精度受到传感器测距精度、目标点布局方式、目标点个数和测量基站布局方式的影响。所提出的无目标点模型减少了影响因素,其自标定精度主要取决于传感器测距精度,因此可有效保证系统自标定精度,且该模型计算耗时少、解算简单,可实现测量过程中适时标定。

基于多边法的大尺寸位姿测量系统的自标定算法与仿真研究

为了准确测量大尺寸范围内的位姿参量,基于激光多边法建立了大尺寸位姿测量装置。对该装置的轨迹发生子系统与激光多边位姿测量子系统进行了介绍,提出了装置系统参数的自标定算法,将系统参数的自标定问题转化为非线性最小二乘优化问题进行求解。为验证算法的可行性,在5 m×3 m×2 m范围内,分别进行了理论测长数据与带噪声数据的仿真实验,结果表明:所提出的自标定算法可有效求解系统参数;随着被测位置数目增至48个,可将特征点坐标值的最大误差从近700μm降至23μm,平均误差从近450μm降至约16μm,误差标准差从近110μm降至约3μm,特征平面角度的最大误差从近145″降至约3″,平均误差从近43″降至约2″,误差标准差从近27″降至约1. 1″。

测站数量对多边法坐标测量系统测量精度的影响

增加测站数量是提高多边法坐标测量精度的潜在手段之一,为了研究测站数量对坐标测量精度的影响,建立了不同测站数量组合的坐标测量系统,推导了测站数量与所需标定动点数的关系。进行了4~7台测站的坐标测量系统仿真,仿真实验发现,随着测站数量从4台逐步增加至7台,测量精度依次改善了74.3%、17.5%、8.2%,系统测量误差平均值由111.1μm逐渐降为11.1μm,精度改善明显,且改善趋势逐渐减缓。进行了坐标测量精度验证实验,结果表明,随着测站数量的逐步增加,测量精度依次改善了83.9%、11.4%、4.7%,系统的测量误差值显著降低,精度改善趋势与仿真结果一致,表明多边法坐标测量系统中,适当增加测站数可以有效改善系统的测量精度。

激光跟踪绝对测长多边法三维坐标测量系统

现今随着大型工件制造、装配需求的增加,对此类产品的制造装配精度的需求也在不断地提高。高精度的测量和控制成为制约高端制造业发展的一个重要因素。对此文中研究了一种基于激光跟踪绝对测长多边法三维坐标测量系统,该系统由四台绝对距离测量激光跟踪仪和上位机构成,既充分利用了绝对激光干涉测距的精度优势和断光续接的能力,又避免了传统激光跟踪仪角度测量带来的误差。同时,为提高自标定算法的精度,提出并研究了一种依赖距离的残差模型。通过实验表明,该系统实现了在20 m大范围空间内小于±20μm的测量误差,测量不确定度为12.3μm。较之单台绝对激光跟踪仪系统的精度有很大的提升,实现了在工业现场在线、高效、精密的三维坐标测量。

采用标准长度的激光多边法坐标测量系统自标定算法

基于多路激光跟踪干涉仪测长的坐标测量系统在大尺寸测量领域具有显著的优越性,准确标定系统参数是实现高精度坐标测量的关键。为了克服传统自标定方法的缺点,提出了一种采用标准长度的改进自标定算法。该算法首先在稳定的基座上设置固定点,在X、Y、Z方向分别产生用激光干涉法精确测得的标准长度,然后将标准长度用于构造自标定的优化函数。通过提高相应优化函数的权重,进一步提高坐标测量精度。通过仿真实验证明了该算法的可行性。采用独立的激光干涉仪验证系统在大尺寸范围内的测量精度,当测量点分布在距系统坐标系原点[7. 0 m,8. 3 m]区间内,两组实验误差均分布在[-9. 5μm,4. 6μm]区间内,结果表明所提出自标定算法可显著提高大尺寸空间坐标测量精度。

多边法坐标测量系统中解算方式对测量精度的影响研究

为了研究多边法坐标测量系统中解算方式对测量精度的影响,建立了多边法坐标测量模型,分析了两种目标点坐标解算方式的差异,并针对典型的4台测站多边法坐标测量系统进行了两种解算方式的仿真测量实验。仿真结果表明:预先准确标定系统参数方式能有效提升测量精度,测量精度依次改善了69.5%、64.6%、46.3%。进行了坐标测量精度验证实验,实验结果表明:与同步解算方式相比较,预先准确标定系统参数取模后的3组实验平均测量误差由203.0μm降至23.8μm,且3组实验的测量误差与测量距离的平均相关系数由99.8%降至37.8%,验证了仿真实验结果。

多边法位姿测量系统中跟踪方式对测量精度的影响

为了精确测量大尺寸位姿,建立了一种由7台激光跟踪干涉仪组成的大尺寸位姿测量装置。根据测量各反射镜的激光跟踪干涉仪数量的不同,采用322和331两种跟踪方式对位姿测量精度的影响进行仿真实验,从而发现被测点位置与基站构成平面的距离相关,由坐标解算公式推导被测点坐标值与测量基站之间的相对位置与测量误差间的误差模型,通过分析x、y、z方向上误差对距离变化的敏感程度,发现z方向距离变化引起的误差最为敏感。当被测点与测量基站的距离由1300.8 mm减小到0 mm时,测量误差由2.2μm增大到2626.1μm。实际姿态测量结果表明:当采用一种跟踪方式时可以避免被测点与测站点平面过近,有利于提高系统测量精度,所提出的误差模型可为多边法位姿测量系统的优化布局提供一种量化的理论分析方法。

采用标准长度的激光多边法坐标测量系统自标定算法

随着社会的发展,现代装备制造业中一些产品如大型轮船,巨型飞机等产品的尺寸越来越大,并且对制造精度和装配精度的要求也越来越高,在这一背景下我们提出了标准长度的激光多边法坐标测量系统,该系统具有很多的优点,比如可以进行现场测量,通过增加目标点的数量以此来实现自标定。想要把这个系统运用在实际生活中,需要先通过自标定来确定一个系统参数,再进行测量,因此这一系统顺利实施的关键是要保证系统的自标定精度。

基于迁移学习的快速多边响应法

针对基于多边响应的快速时域仿真计算中,需要通过瞬态仿真得到所有边沿响应的时间花费问题,提出了基于迁移学习的多响应预测方法。首先,根据非线性链路的响应特点,将拖尾响应划为线性区和非线性区分别处理,以减少所需测量的响应长度;其次,以“0电平”响应作为源域数据构建预训练模型网络;然后,利用预训练模型的网络参数训练其他三种响应的迁移学习模型;最后,将所有非线性区响应绘制在一个单位间隔内,并将线性区的积累电压扩充至眼图轮廓。实验结果表明,该方法能以更少的响应数据,更全面且准确预测其余响应,从而提高快速多边响应法的计算速率。

利用泰森多边形法分析本溪市年降水量

区域降水量及其特点对区域水资源状况起到决定作用,是水文预报、防汛抗旱分析工作中关键环节,根据所选取雨量站年降水量数据,基于软件ArcGIS平台,利用泰森多边形法计算各分区降水量,从而得到本溪市区域总降水量,并将计算结果与等雨量法进行比较分析,得出该方法计算方便,效率高,误差小,具有较好的推广价值,可供相关人员参考实践。

海岛综合承载力测度及其时空差异研究--基于全排列多边形图示指标法的实证

海岛综合承载力是海岛开发和建设的基础,也是海岛可持续发展的关键。以我国12个主要海岛县(区、市)为研究对象,在DPSIR模型基础上构建海岛综合承载力评价体系,运用全排列多边形图示指标法对2010—2019年海岛综合承载力进行测算,进而对时空分布差异进行比较分析,在此基础上归纳影响海岛综合承载力提高的主要驱动因子及提升策略。研究结果表明,各海岛县综合承载力结构不断优化,综合承载系统处于较好的发展路径之上。在时间上,除长海县和南澳县外,大部分海岛县综合承载力保持波动中上升的趋势,但整体水平较低;在空间分布上具有明显的不均衡性,呈由2010年低水平“南北高、中间低”向2019年较低水平“中间高、南北低”变化分布趋势。提高生态调节能力、调动区外因素以及发展生态旅游是提高海岛综合承载力的三种主要途径。

浸入运动边界-格子Boltzmann方法4种固含率计算方法对比研究

为了达到流固耦合,格子Boltzmann方法(LBM)可采用浸入运动边界法(IMB)实现移动颗粒边界上的无滑移条件.该耦合方式(IMB-LBM)中固含率计算方法对流固耦合计算精度和效率有影响.对常用的固含率4种计算方法,即蒙特卡洛法(MCM)、单元分解法(UDM)、近似多边形法(APM)和闭合边界法(CBM),分别阐述其具体算法,对比了它们的计算精度和计算效率;最后通过圆盘颗粒非连续变形分析方法(DDDA)与IMB-LBM耦合模型下的一个多颗粒沉降流固耦合算例,对比分析了它们在流固耦合计算过程中的耗时.结果表明:1)CBM无误差,MCM和UDM在随机点数取1000,子单元数取100时误差稳定在1%以下,APM在颗粒直径大于格子长度10倍时,误差小于0.44%;2)MCM和UDM的计算精度及耗时分别与随机点数和子单元数相关,它们的计算耗时大于APM和CBM;3)计算效率上,APM>CBM>UDM>MCM,其中CBM计算耗时略微大于APM,APM和UDM计算耗时分别比MCM少2个和1个数量级.该结果可为IMB-LBM耦合模型中固含率计算方法优选提供借鉴.

破裂过程模拟的可变形圆化多边形离散单元法

为研究工程中岩体内部裂纹的萌生、拓展和贯通机制,模拟其破裂时接触碰撞的全过程,提出可变形圆化多边形离散单元法。该方法将有限单元法与圆化多边形离散单元法进行耦合,采用圆化多边形离散单元法计算非连续岩体间的相互接触作用,连续体内部的应力应变状态则通过有限单元法进行分析。为准确模拟裂纹演化过程,在有限单元间插入节理单元,采用虚拟裂缝模型和具有拉伸截断的摩尔-库仑准则描述节理单元在拉伸、剪切等不同破坏模式下的力学状态。最后模拟巴西圆盘开裂、单切口弯梁开裂及块体冲击破坏试验。研究结果表明:所提出方法能准确模拟岩体从连续体变化为非连续体的破裂过程。

基于全排列多边形图示法的江苏省土地利用多功能性评价

运用全排列多边形图示法分析江苏省2000—2017年土地利用总功能和子功能的变化特征.结果表明:江苏省土地利用总功能的实现率上升较快,多个功能间的协调性不断降低,土地利用的功能重心趋向于多维度发展;江苏省土地生产功能由中度持续快速提升至高度持续水平,生活功能由中度持续稳步上升为中高度持续水平,而生态功能则由快速提升退化为缓慢提高阶段,保持中度持续水平.资源供给功能快速退化,生态调节功能缓慢退化,其余子功能均处于快速提高阶段.为提高土地利用多功能效应,应快速提高生态功能,稳步提高生活功能,保持稳定的生产功能.

泰森多边形法在小流域面雨量计算中的应用

为探究泰森多边形法在小流域面雨量计算中的适用性,以地处江淮丘陵区适宜进行产汇流机制等水文基础理论研究的典型闭合小流域花山流域为例,结合流域现状站点分布和地形特点,选取流域多年面雨量、典型场次与典型日面雨量三种不同降雨量级实例,分别采用算术平均法、泰森多边形法和等值线法计算面雨量进行对比。年面雨量和场次面雨量计算中泰森多边法对比等值线法计算值相对误差小于1.00%,日面雨量计算值相对误差小于2.00%;算术平均法在典型场次面雨量样本中有40.0%的计算值相对误差大于1.00%,最大相对误差为-2.47%,在典型日面雨量样本中有36.8%的计算值相对误差大于2.00%,最大相对误差为9.38%。结果表明:不同降雨量级使用泰森多边形法计算面雨量比算术平均法更接近于等值线法计算值;算术平均法在降雨量较小时受局部降雨影响计算误差较大,在年面雨量计算时可以和泰森多边形法互换使用。

神经计算融入多边测量法的机器人定位方法研究

针对机器人定位问题,多边测量法可以充分利用传感器的数据,构造出定位方程,但测量误差的存在会造成其不可解。本文在分析多边测量法定位原理的基础上,利用结构神经元构成的神经网络来解定位方程。然后根据李雅普诺夫定理,进行神经计算方法的稳定性分析。最后通过仿真表明本算法可以有效地解决定位方程运用传统数学方法不可解情况,并且能够克服测量阶段引入的噪声干扰,得到机器人精确的定位坐标。