基于多源传感数据的千米级公铁两用桥梁线形自动化监测技术

线形监测是保障大跨度公铁两用桥梁安全运营的有效措施。基于大地测量的桥梁变形监测周期长、工作量大,受监测频次限制难以实时监测。鉴于此,本文提出了一种以GNSS(Global Navigation Satellite System)为核心的多源传感数据的桥梁线形自动化监测技术,并应用于千米级跨度的沪苏通公铁两用长江大桥。结果表明监测方案合理可行,精度可达到厘米级(水平±15 mm,高程±30 mm),具有全天候实时监测的优点,可实现瞬时极值监测及报警,为日常养护提供技术支持。

轨道交通车辆底架部件智能装配系统浅析

通过对自动导引平台、车辆部件举升机构、导引识别定位系统和主控软件等智能装配装置进行分析,实现了车辆部件螺孔与其车体螺孔的自动对准,减轻了以往完全依靠人工手动对准时工人的劳动强度,提高了检修作业效率及安全性。

Automated visual position detection and adjustment for optical waveguide chips and optical fiber arrays

The alignment coupling between optical waveguide chips and optical fiber arrays is the basis of the alignment coupling of planar optical waveguide devices, and the precise position detection with angle and spacing adjustments is one of the key steps of alignment coupling. A methodology for position detection, and angle and spacing adjustment was proposed for optical waveguide chips and optical fiber arrays based on machine vision. The experimental results show angle detection precision levels higher than 0.05°, line detection precision levels higher than 0.1 μm, and detection time less than 2 s. Therefore, the system developed herein meets the precise requirements necessary for position detection, and angle and spacing adjustments for optical waveguide chips and optical fiber arrays.

基于图像的形变远程监测方法及应用

随着信息技术和计算机科学的发展,对形变监测的智能化也提出了更高的要求。研究了一种基于图像的形变分析方法,对监测设备先进行畸变矫正,采集目标区域的序列影像,预处理后对采集设备进行采集得到影像进行预处理,然后使用尺度不变特征转换算法(SIFT)特征匹配找到诸多特征点,对序列影像采用全局几何匹配(APM)方法做进一步高精度配准达到子像素的精度,解算出其位移形变量。在此基础上设计开发了一套监测系统,通过与全站仪同步观测靶标对比实验,验证了该方法在10 m范围满足0.3 mm的监测精度,通过应用实践说明该方法可以有效解决工程中的问题。

一种应用于飞机装配制孔的紧凑型末端执行器

开发应用于飞机装配制孔的紧凑型末端执行器,通过末端挂载到产品工装上实现装配制孔。制孔末端采用轻量化设计,结构紧凑,布置方便。通过末端内置的嵌入式控制系统,实现显示屏导引法向找正和一键完成制孔锪窝。文章提出了紧凑型末端的设计方案,并对关键参数进行设计和校核,实现了方案的设计和关键器件选型,并通过制孔实验测试了设备的精度和稳定性。结果显示,设计方案满足使用要求,实现了飞机装配人机协作自动化制孔。

非标自动化装配设备设计研究

非标自动化装配设备是指根据产品特殊要求,设计的自动装配设备。本文讨论了非标自动化装配设备的定义、特点、应用领域和优势,并介绍基本原理和工作流程。在设计方面,探讨了非标自动化装配设备设计的原则、考虑因素、设计实例及结果分析。另外,本文还探讨了对中技术在非标自动化装配设备设计中的应用,以期降低成本,并增加企业的核心竞争力。

面向最优匹配位置的大部件自动对接装配综合评价指标

火箭、飞机、舰船等大型产品结构复杂,多为分段制造后进行总装对接,此类分段大部件对接质量直接影响总体装配质量。传统的对接装配工艺自动化程度低、过度依赖专用检具和人工经验。部件对接装配最佳匹配位置的确定,是提高大部件对接装配效率和质量关键之一,基于先进测量设备和自动化定位装备,建立面向大部件最优匹配位置的综合评价指标体系。首先,基于点集匹配、直线对齐、平面匹配和曲面匹配的数学模型,建立大部件对接结构中各关键特征的装配准确度评价指标;其次,从制造准确度和协调准确度两个方面构建大部件对接装配最优匹配位置的综合评价指标体系,为部件制造质量评估提供有效的评价方法,也为部件之间最优匹配位置求解提供目标;最后,基于实验室自主研发的大部件对接平台,以筒段模拟件对接为研究对象,验证了这一综合评价指标体系在指导大部件装配对接的有效性,与传统工艺相比,可直接保证最优对接位置,提高装配质量。

瞳孔中心点自动定位与对准装置

为了辅助无人值守式眼底筛查设备在不同光照环境下自动进行眼底成像,搭建了瞳孔中心点自动定位与对准装置,并提出了一种基于圆近似模型的算法来实现瞳孔中心点的自动定位。首先,使用二值化、轮廓提取与填充等方法对图像进行了预处理,以消除噪声和光斑对后续处理的影响;接着,使用本文提出的新型的圆近似算法来实现瞳孔中心点的精准定位;最后,根据定位的瞳孔中心点位置,来控制步进电机移动平移台,从而实现图像采集视场中心和瞳孔中心的对准。为验证有效性,将文中算法、传统Hough圆算法及改进的Hough圆算法在定位精度、平均定位时间上进行了比较。本文算法的定位精度为93.33%,平均定位时间为95.67ms,比传统Hough圆检测定位精度提高了约3.5倍,定位时间减少了约68.86%,比改进的Hough圆算法检测定位精度提高了约2倍,定位时间减少了约63.11%。实验结果表明,该系统在光照参量无法严格控制的拍摄环境下,对瞳孔自动定位与对准的准确度和计算效率均有显著地提升。基本满足无人值守式眼底筛查设备的实时性、精确性、鲁棒性要求,有助于无人值守式眼底筛查设备的推广。

模式搜索法在光纤有源自动对准中的应用

提出基于模式搜索法的光纤有源自动对准算法,实现了多自由度同时寻优,解决了不同自由度之间的交叉耦合问题,提高了对准速度和对准精度。通过仿真与实验研究,与传统的爬山法进行对比。仿真结果表明,激光二极管与单模光纤五自由度对准时,模式搜索法只需20次迭代就可以找到最大点,收敛速度是爬山法的9倍。实验结果证明,横向调整两个自由度对准时,模式搜索法搜索速度比爬山法平均快10 s,定位成功率达到90%。

基于线性自抗扰的稻田除草对行控制系统设计与试验

为降低水稻机械除草的行间伤苗率,该文基于线性自抗扰技术开展水稻田间除草对行控制系统研究。在苗带信息获取的基础上,针对水田作业环境设计了一种基于线性自抗扰的对行液压控制系统。采用内、外滑梁结构,实现对行执行机构对除草部件作业路径的避苗调控。应用Amesim与Matlab联合仿真方法,构建了对行液压控制系统仿真平台,分别对线性自抗扰算法和PID算法进行了控制器设计及仿真比较,仿真结果表明:在加入扰动情况下,线性自抗扰控制系统达到期望的对行调控时间比PID减少0.1s,且抗干扰性及鲁棒性均优于PID控制算法。田间试验结果表明:行进速度和作业深度对伤苗率影响显著,最优作业参数组合为行进速度0.5 m/s,调节间距60 cm,作业深度20 cm,此时伤苗率为3.6%;性能比较试验表明:有对行控制系统的平均伤苗率为3.9%,没有对行系统控制的伤苗率为18.6%。该系控制统满足机械除草对行控制的要求,可为水田作业环境下的精准控制问题提供借鉴。

综采工作面智能化关键技术研究现状与发展方向

为实现综采工作面的智能化,解决目前我国矿井普遍存在的开采装备技术落后、资源采出率低等突出问题,通过分析国内外综采工作面智能化开采技术应用现状,构建了综采工作面智能开采系统的主干模型,并就其中涉及到的采煤机位置监测、工作面自动取直及水平控制、煤岩界面识别、溜坡控制等关键技术进行了分析与总结,指出应用惯性导航技术是实现工作面取直的有效方法,应用热红外线技术进行煤层特征追踪技术是解决煤岩界面识别问题的有效途径;最后对综采工作面智能化的发展方向进行了展望。

电车难题与自动驾驶系统算法设计中的伦理考量

自动驾驶汽车是人工智能技术得到全面、综合应用的产业领域,涉及到算法自动化决策与人的自主性和尊严之间的潜在冲突。由于法律本身的回应性和救济性特征,导致它无法提前介入到算法设计过程之中,因而无法为算法设计提供向善的指引。我国虽然越来越重视人工智能伦理问题,并为此设立了相关机构,制定了相关规则,但关于人工智能伦理的讨论却停留在科技向善、以人为本等抽象原则的层面,没有形成有针对性的自动驾驶汽车算法伦理。本文通过对德国交通与数字基础设施部伦理委员会报告、伦理学中的电车难题讨论和道德心理学领域的“道德机器试验”的介绍和分析,讨论了为自动驾驶汽车装上伦理方向盘的必要性和可能的推进方式。

基于FPGA的激光光束自对准电气自动化系统设计

激光光束技术运用的越来越广泛,包括光通信技术,激光测距技术,激光瞄准技术等,其中光通信技术范围最广;在光通信过程中,需要面对光束发射端与接收端中心对齐的问题,增加了操作的难度;针对光通信激光光束对准难的特点,研究并设计了一套基于FPGA的激光光束对准系统,利用在FPGA芯片上设计软硬件速度快、稳定可靠、研发周期短等特点;整个系统以FPGA芯片为核心,辅以操作电路、自适应算法;实验表明,该系统较好地符合了光束对准的要求。

基于触感引导的小型水田行进底盘自动对行方法

为了解决小型水田底盘因路径偏差导致的稻苗碾压损伤问题,该研究提出一种基于触感引导的自动对行方法。采用自制的感测器获取稻株定位历程触感数据,通过数据的分割阈值设定、区域谷值提取、横向距离标定获得感测器与稻株的横向距离。根据水稻机械化移栽行距规整性,利用行距与定位数据几何关系校验稻株定位数据,解算获得稻列方向相邻稻株中点位置,实现对行目标点坐标提取。基于时变坐标系跟踪方法,控制转向电机实时校正路径偏差,实现小型水田底盘自动对行。田间性能试验表明:当行进速度为0.5m/s时,自动对行绝对误差平均值为3.11cm、绝对误差标准差为1.10 cm、绝对误差最大值为4.75 cm,研究成果为水田环境作业底盘自动导航提供了新思路和借鉴。

Tribon环境下船体分段拼板图自动设计方法研究

船体分段拼板图设计是船舶建造生产设计中的重要内容,目前主要依靠人工绘制,效率较低。基于Tribon的GEN文件对分段拼板图自动设计方法展开了研究,通过提取拼板图设计必需的图形信息并进行自动区域划分和定义,确定各类型数据间的相互逻辑关系。在此基础上,确定各类标注尺寸的自动计算方法,实现分段拼板图的自动设计,不仅能够提高拼板图设计的准确性,而且能够提高拼板图的设计效率。

离轴八程放大器自动准直技术研究

展示了基于离轴八程激光放大器的闭环自动准直技术研究,该项技术旨在用自动准直系统取代手动光路准直的方式,明显提高了该构型复杂的多程激光放大器的运行效率、准直精度与其输出光束质量。该技术利用主激光照明和像传递系统实现离轴八程激光放大器中滤波器小孔空间位置的精确标定,通过边缘检测处理远场光斑得到其指向中心。基于光斑中心与基准间的差值,对特定反射镜架进行二维控制进行光束指向补正,从而实现离轴八程放大器系统的闭环自动准直。研究结果表明,实验结果契合离轴八程放大器系统对光束准直准确率与效率的要求,验证了该准直技术在离轴八程激光放大光路中应用的可行性。

浅释基于ATR2740的汽车数字广播接收系统

随着数字科技的快速发展,广播技术从AM、FM发展到了DAB时代。根据汽车的工作环境特点——强干扰、高速移动,利用Atmel公司的U2730B、U2731B和ATR2740开发了一款适合用于汽车上的DAB接收机。文中旨在介绍此设计的基本组成和功能特点,分析了此设计的特色。

基于惯性导航的工作面直线度测控与定位技术

为了解决综采工作面在自动化生产模式下推进数刀后逐渐不直,继而影响连续推进的问题,通过分析问题产生的原因及其对自动化开采的影响,提出采用惯性导航技术测量刮板输送机平直度来定量描述工作面直线度的方法,将惯性导航装置捷联于采煤机,实时测量采煤机割煤行走时形成的三维空间轨迹。介绍基于该方法的惯性导航LASC技术的技术原理、算法框架、关键公式、控制流程等,并基于该技术开发了工作面自动找直控制系统。地面联调和井下工业试验的结果表明,此系统对工作面直线度的检测误差小于100 mm,全工作面直线度控制误差小于300 mm,满足了自动化开采模式下综采工作面自动连续推进的要求。

头盔显示器视差自动测量中眼位点的自动对准

自动测量头盔显示器的视差时,用CCD相机取代人眼的主观读取,由于机器视觉不如人眼灵活,CCD相机在人眼观察点才能确保移动时采集的图像是完整的,从而保证全视场的视差测量。该文提出采用模式搜索法在头盔显示器光学平面内实现CCD相机自动对准人眼观察点(眼位点),从而实现头盔显示器全视场视差的自动测量。对该自动测量系统的测量原理,以及CCD相机自动对准眼位点的实现过程进行了详细论述与说明,对测量精度与效率,对准精度与重复定位精度进行了实验分析。实验结果表明,该方法能够快速、准确、自动地对准眼位点,定位精度为±0.071°,与摆头法测量视差系统进行对比实验,全视场视差测量效率高,重复精度高。

高精度矢量数据的路面三维自动建模方法

为了解决路面手工三维建模速度慢、工作量大等问题,本文面向规范化处理的高精度矢量数据,对不同路口进行精细化设计,自动生成路面三维模型。首先使用道路高精度三维信息采集软件,在获取的点云数据中半自动化提取准确的道路边线、道路标识线等矢量信息;然后针对不同路口进行精细化线形设计,提出连续四边形重建方法、弯道平滑处理方法、交叉口重建方法及路面标识线投射重建方法;最后对提取的高精度矢量数据进行规范化处理,在满足路面线形设计要求后,借助MAXScript脚本实现路面三维自动化建模。以车载移动测量系统获取的某段道路点云数据进行试验,验证了该方法的可行性和有效性。