强降雨情景下附着式升降脚手架事故致因IFRAM-BN模型

强降雨事件频发造成附着式升降脚手架事故剧增,为提高强降雨情景下施工安全性,降低事故发生率,提出一种基于改进的功能共振分析模型(IFRAM)和贝叶斯网络(BN)相结合的事故致因分析模型。首先,从定性角度,利用IFRAM识别事故机制并深度挖掘系统功能共振情况;其次,将IFRAM映射至BN定量分析模型,并引入联系云优化计算各根节点的先验概率;最后,以西安“9·10”事故为例,进行实证研究并提出相应预防措施。结果表明:事故在安全状态为Ⅳ级时,发生的可能性最大。工人违规操作、未进行旁站等强制性监督、强降雨等是导致爬架事故的核心致因;强降雨环境→雨后架体载荷超载等致因组合是诱发爬架事故的关键。

基于移动激光点云的非接触式接触网参数检测方法

针对目前接触网参数检测存在精度低、效率低等问题,提出一种基于移动激光点云的非接触式接触网参数检测方法:基于预处理后的接触网点云实现接触线和接触网支柱要素的分类;基于连通性分析,实现接触网支柱单体化分割,并通过建立kd-tree数据结构提取定位点;最后根据定位点与轨面关系计算接触网导高、拉出值。结果显示,基于本文方法得到的接触网参数检测精度符合《接触网悬挂状态检测监测装置(4C)暂行技术条件》要求,验证了方法的有效性和准确性。

一种复杂曲面的精密测量逆向与误差评定方法

目的研究叶片类零件精密测量、逆向与误差评定方法,为该类零件的精密加工提供数字化误差分布模型。方法针对接触式测头存在的空间径向偏置问题,基于四点标定法,建立空间数学模型,完成工具中心点(TCP)的标定;针对叶片点云分布散乱、无序等问题,提出基于多级B样条插值方法,进行叶片三维点云的曲面重建;最后基于迭代法,对叶片误差进行精确评定。结果对测量所得叶片点云,基于多级B样条与控制网格差异化细分的重建算法可以重建出高保真的连续曲面;误差评定算法可以完成测量结果与设计模型之间不小于0.01 mm的误差计算并得到分层分区的误差可视化云图。结论机器人接触式测量系统可以对叶片类复杂曲面完成高精度测量,采用基于B样条的三维重建算法可以快速的重建出叶片三维曲面;笔者提出的误差评定算法可以进行高精度叶片点云的误差计算,其分层分区结果对于叶片抛磨精加工阶段具有指导意义。

基于云边端协同的电能表错接线在线感知诊断系统研究

在电力改革和新型电力系统建设背景下,提高电能计量异常实时在线感知研判能力是保障电力市场交易、供用电安全的重要课题。当前对电能表错接线的研判需要专业技术人员携带各种量测设备进行现场接线分析,存在技术复杂、安全性低、携带不方便、效率低等问题。该文设计了一种基于云边端协同的电能表错接线在线感知诊断系统,利用非接触式现场稽查终端从现场或从云边用电采集系统获取电能表的量测数据,对电能表接线异常进行分层判定,给出精准研判结果。该应用可为大规模、高效、安全地开展现场电能表错接线分析处理提供可行的技术方案。

基于多维联系云模型的公路边坡施工安全风险评估

为有效规避山区公路边坡施工事故造成的损失,实现施工过程中风险的分级管理和有效防控,根据广西某公路边坡施工中的风险辨识和现行的边坡施工风险评估指标,建立了山区公路边坡施工安全风险评估指标体系和风险等级标准。首先,通过序关系分析法(Order Relation Analysis Method,G1法)和改进CRITIC(Criteria Importance Though Intercrieria Correlation)法确定边坡施工风险各评估指标的主观权重和客观权重,并使用博弈论优化以得到各评价指标的最优权重。然后,利用集对分析的同异反原理改进多维云模型的云联系度,建立了基于集对分析的多维联系云模型。最后将该模型应用于广西某公路的6个施工边坡,得出各边坡施工的风险等级,同时将风险评估结果与其他5种评价方法进行对比。结果表明,基于多维联系云模型的边坡施工安全风险评估结果有效可靠,且能够有效确定边坡施工安全风险的转化态势。

基于变权集对-多维联系正态云模型的TBM地质适应性评价预测

为解决TBM地质适应性评估中存在的模糊性及多因素之间相互影响的复杂性难题,在多维云模型的基础上,提出一种基于集对分析与多维云模型相耦合的多维联系正向正态云模型评价方法。通过统计研究分析国内12条隧洞106组TBM地质适应性数据的特征规律,选取设备参数、地质条件、不良地质问题在内的10个典型指标建立评价指标体系。将各评价指标作为多维联系正向正态云模型的一维变量,依据同异反原理与云理论,获取适合的3个云数字特征值,生成各适应性等级下的云滴;继而根据TBM地质适应能力隶属于各适应性等级的综合确定度,采用最大确定度原则判定TBM地质适应性等级,由此综合反映出评价多因素间的确定性与不确定性关系。此外,在IFAHP、改进ICRITIC及改进博弈论组合赋权确定综合常权重的基础上,利用基于因素空间思想的变权理论确定指标总层次排序权重,实现评价过程中指标的主动介入性。经应用于实际表明:变权多维联系正向正态云模型应用于TBM地质适应性倾向评价是可行的,评价准确率达90%,相较于常规多维云模型及其他计算方法,其吻合度更高、计算更简洁。

一种基于非完整点云数据的航空发动机叶片边缘半径获取方法

非接触测量技术不依赖叶片原始设计模型,快速获取叶片的关键几何参数,但在叶片边缘高曲率区域获得的点云稀疏散乱,以至于获取叶片前后缘半径困难。针对此问题,提出了一种基于非完整点云数据叶片前后缘半径获取方法。该方法通过点云分割,获得叶盆与叶背多项式形式的轮廓线,运用二分法逼近方法,获得同时与叶盆和叶背相切的叶缘圆弧。与接触式三坐标测量机测量叶缘半径得到的结果进行对比,偏差<30%。该方法在一定程度上能够改善高曲率曲面非接触测量点云失真问题,为叶片快速重构提供了参考。

基于电涡流传感器的钢轨形变实时监测系统设计

针对传统的接触式钢轨受力状态监测成本高、实时性差、影响列车行驶等问题,设计了一种非接触式钢轨状态实时监测系统。系统具有云端实时监测列车行驶过程中钢轨竖直方向和水平方向形变量和受力状态的功能。该系统由电涡流传感器采集列车经过时钢轨竖直方向和水平方向形变量,通过STM32系列主控芯片对数据进行处理,结合NB-IoT网络信号覆盖极广、可穿透地下等优点,采用MQTT轻量级物联网传输协议,构建了云端数据可视化界面,实现对列车运行时钢轨状态的实时监测,实验结果表明,该系统具有实时在线监测、低功耗、非接触、运行稳定等特点,满足设计的实际需求。

改进人工势场法的洗浴机器人擦洗路径规划

针对洗浴机器人末端执行器与人体直接接触擦洗的自主导航问题进行了研究,提出一种基于人体点云的改进人工势场法三维覆盖路径规划算法。首先,在传统人工势场法基础上增设障碍物引力势场,使机器人能够贴近障碍物表面向目标点移动,并且通过添加虚拟目标点的方法克服了凹陷区域产生的局部极小值问题。然后,将人体点云切段分割后投影至平面,结合改进的人工势场法完成对人体表面的覆盖路径规划。以人体模型点云为对象进行仿真实验及对比,结果表明提出算法可以快速有效地完成基于人体点云的三维覆盖擦洗路径规划。

基于机器视觉的非完整小圆弧测量方案研究

非完整小圆弧常见于车身“四门两盖”上,如车门包边、发盖棱线等,其尺寸精度显著影响消费者的“感官质量”,测量精度显著影响车身间隙面差等质量要素的评估。目前常使用R规手工测量,存在测量精度低、可靠性差、数据汇总难和人工成本高等问题,使用机器视觉完成测量是较好的替代方案,也符合智能制造发展趋势。通过线结构光相机采集圆弧处点云数据开展小圆弧测量,但由于圆弧部分比例以及圆弧半径较小,可用于圆弧拟合的点云数量较少,精准测量难度较高。因此,准确提取圆弧特征、拟合、以及估计圆弧半径是实际操作过程中的主要步骤及难点。分析车身上常见的非完整小圆弧结构特征,通过斜率筛选、曲率筛选及半径估计,提出一套较完整的测量方案。开展标准件的测量实验,证明了上述方案的优越性:圆弧拟合绝对精度可达±0.024mm,重复精度可达0.05mm,测量耗时可控制在3s内,完全满足整车制造在线测量要求。

基于视觉与边界元法的复杂曲面砂带磨削接触状态快速获取

机器人砂带磨削具有高的加工表面质量与效率,但是在加工复杂曲面部件时,难以确定的局部接触状态导致加工过程的精度难以保证,限制了其在高端产业的应用。目前的局部接触状态计算方法难以满足加工中对计算效率的要求。因此,本研究首先对比分析了FEM与BEM在计算接触状态方面的结果,提出采用机器视觉识别砂带上的磨削痕迹得到磨削区宽度,并将其作为BEM的边界条件,最终实现了局部接触状态的快速获取。该方法能够在1 s内计算得到18 mm×18 mm区域大小,精度0.2 mm点云轮廓的接触状态,与FEM计算结果对比,最大误差不超过5.6%。

3D线激光检测封装陶瓷平面度研究

使用线扫描激光可以得到工件样品的点云数据描述工件的三维空间信息,通过对工件的三维空间信息的处理可以用来测量工件的平面度与尺寸。通过随机采样一致性(RANSAC,Random Sample Consensus)点云分割算法,提取出陶瓷的主平面。而后为了尽可能消除点云平面与工艺基准面的不重合,计算并提取出拟合平面的单位法向量,随后利用罗德里格斯公式求得法向量旋转至垂直与视觉平台的旋转矩阵,实现点云倾斜度矫正。而平面度的评定则采用最小区域评定法,同时与其他测量手段进行对比。

基于有限区间联系云的围岩稳定性评价模型

围岩稳定性评价指标分布具有有限区间分布和等级边界模糊特性。基于联系数理论和云理论的耦合方法,探讨了能考虑指标区间分布特点和级别界限模糊转换特性的围岩稳定性分类联系云模型。首先探讨了有限区间内的联系云模型,以描述有限区间内的围岩稳定性分类指标的模糊性和转换态势,结合样本指标权重和联系概率概念分析实测评价指标对各等级的综合确定度,判定了样本的围岩稳定性级别。实例应用和与其他方法对比分析结果表明,该模型应用于围岩稳定性评价是有效可行的,取得较好效果,且弥补了理想云模型不能整体描述有限区间分布的指标间确定和不确定关系的缺陷,拓广了云模型应用的适应性。

基于联系云和风险矩阵的水资源承载力评价

为结合定量模型和水资源承载力的内在机理评价安徽省16个地级市的水资源承载力状况,构建基于非对称联系云和风险矩阵的水资源承载力评价模型。首先确定水资源承载力评价指标体系,利用基于加速遗传算法的层次分析法确定各评价指标的权重,然后结合规定的评价标准构建基于非对称联系云和风险矩阵的水资源承载力评价模型(ACCRMM)。将该模型对2015年安徽省的水资源承载力进行应用的评价结果显示:16个地级市的水资源承载状况存在明显的区域差异,从南到北有依次减弱的趋势;皖北地区6个地级市的水资源承载力评价等级均为Ⅲ级;皖中地区4个地级市的水资源承载力评价等级为Ⅱ级;皖南地区的马鞍山、芜湖市的水资源承载力评价等级为Ⅱ级,而铜陵、池州、黄山、宣城市的水资源承载力评价等级为Ⅰ级。评价结果与安徽省水资源现状基本一致,表明ACCRMM用来评价区域水资源承载力具有较高的应用价值。

云计算下的分布式联络中心服务设计

建立分布式联络中心是企事业单位未来发展的趋势,但成本问题限制了其推广和应用,云计算的出现有效地解决了这一问题.通过对云计算和分布式联络中心进行研究,分析了云计算的关键技术优势和分布式联络中心的特点,针对这些优势特点提出了科学地将云计算应用到分布式联络中心的一些具体服务设计方案,并进一步研究了采用云计算后,分布式联络中心所具有的功能和优点,为云计算分布式联络中心的实际推广应用提供了理论依据.

基于变权联系云的采空区稳定性二维评价模型

针对采空区稳定性评价具有模糊性、随机性以及评价指标等级呈有限区间正态分布等问题,考虑评价指标值突变对评价指标权重的影响,提出了基于变权联系云的采空区稳定性二维评价模型。首先选取12个评价指标构建采空区评价指标体系,并通过各指标联系云图反映其实际分布情况;然后利用博弈论和变权理论得到变权权重;最后计算采空区各评价指标对应等级的确定度和采空区的综合确定度,并根据最大隶属度原则确定采空区稳定性等级。为解决指标等级归属不一致的问题,引入模糊熵作为第二维评价系统,以表征采空区稳定性的复杂度。结果表明:变权联系云模型评价结果与实例应用结果一致,验证了该模型的可行性与合理性。

截面线等误差步长法计算点云刀具路径规划

提出了一种利用截面线等误差步长法计算点云刀具路径的算法。首先定义一组截平面,运用点云切片算法求出截平面与点云的交线,作为刀触点(CC)轨迹。刀触点轨迹是由大量离散点组成的点集,本文中提出了一种等误差步长法对刀触点轨迹计算刀触点,然后利用最小二乘法拟合刀触点附近点获得平面,平面法矢作为刀触点的法矢,沿法矢偏置刀具半径得到对应的刀位点,并对生成的刀位点进行干涉处理。该算法计算出的刀具路径包含的刀位点数量更少,误差均匀且都满足最大误差要求,最后通过实例验证了算法的可行性。

基于反求技术的零件快速设计及数控加工

反求技术(逆向工程)指在没有可供参考图样的情况下,利用三维数字技术,通过计算机处理,获得零件原型的过程。使用Kreon激光扫描仪对鼠标凸模零件进行扫描,得到点云,使用CATIA软件的逆向造型设计方法,对其进行处理,生成线框模型,再在此基础上进行曲面拟合、曲面重建,利用得到的面生成实体;再使用CATIA软件的数控加工模块,通过对所选的鼠标凸模零件进行加工工艺分析、加工参数设置来生成刀具加工轨迹,进行模拟仿真加工,并自动生成数控加工程序代码。

T320落地镗溜板箱结构应力分析与设计

为了解决300t以上特大型焊接件、特大型轧机的粗加工难题,急需大型、超重型落地铣镗床。T320数显落地镗就是在这种背景下研制的。通过对机床立柱、热平衡系统、惯量参数匹配与主轴溜板箱结构等内容的研究,特别是将机床立柱设计成封闭式截面的焊接结构,并在其结构内注入防震填料,改变了传统的铸件结构设计;再通过对溜板箱与立柱和轨道的接触状态云分析,对其结构进行优化;采用温度补偿系统保证轴承热系统平衡,满足了特大型件的粗加工要求,其主要设计思想彰显出大型、超重型机床设计的特色。

基于3D点云平均曲率估算的损伤参数计算

针对高速滑动电接触滑轨表面的微小损伤,基于激光扫描3D点云平均曲率估算的原理,提出一种表面微小损伤特征参数的定量表征方法。对3D点云数据进行去噪、滤波平滑、数据精简、k-邻域搜索等处理后,进行局部二次曲面拟合,估算出点云的平均曲率,设定曲率阈值实现损伤区域特征点云提取,对损伤区域进行定位,进而计算被测滑轨表面的微小损伤的体积及质量损失。实验研究表明:被测滑轨表面损伤质量的测量精度可达mg级,验证了该方法的有效性。