综合物探在矿山深部资源勘查中的应用

矿产资源是社会和经济发展必不可少的物质基础,目前国内多数老矿山面临已探明储量枯竭的严峻形势,现有的勘查知识和技术难以解决矿山找矿勘查所遇到的特殊难题。针对矿山找矿的特殊性,本文结合安徽省霍邱某矿区的地质及物探资料,在采矿区选取典型剖面进行重磁、微动及可控源音频大地电磁法(Controllable Source Audio Magnetotelluric Method,CSAMT)。以微动和音频大地电磁数据分析推测浅部矿体采空及塌陷区;在深部将微动勘探与重力数据结合,取长补短,通过剪切模量将微动视横波速度与地下介质密度直接联系起来,经已知矿体位置剪切模量的分布规律并结合重磁反演在300 m以深推测了两条近平行层状分布的矿体,矿体长200~250 m,最厚处约50 m;在标高100~200 m的类似S形褶皱拐点处可能为成矿有利位置;同时推测已知主矿体在底板以深还有延伸。通过本次工作,证实了在当前老矿区内,将新技术微动勘探与传统物探方法相结合,各取其长,能提高矿山深边部及外围隐伏矿床(体)定位预测的有效性,挖掘新的找矿潜力。

PZT驱动柔性恒力装置设计与控制

不同于常规机构,恒力机构优点诸多。例如,可以吸收能量减少对对象的冲击;可以降低驱动力,间接增加位移。而且针对恒力机构研究现状发现,现有的柔性恒力机构在显微注射中的应用较少。同时利用柔性机构具有的微纳运动精度和恒力机构吸收能量减少对对象的冲击的特点,设计并制备一种锆钛酸铅基压电陶瓷(Pbbased Lanthanumdoped Zirconate Titanates,PZT)驱动恒力显微注射器,改善微注射过程中存在的阶跃冲击,提高注射量的控制精度,减少注射量因素对胚胎早期发育的影响,为显微注射技术提供可参考的数据。

PLC在多参数阀门微动控制中的应用研究

分析探讨可编程逻辑控制器在城市供水系统中高位调节水池出水阀门的多参数微动控制应用。通过利用可编程逻辑控制器的精确控制能力,实现了对阀门开度的精细调节,有效避免了溢水问题,从而提高了供水系统的稳定性和效率。在水源地迁移过程中,该技术通过智能调控策略,显著提升了城区供水管网压力的稳定性,确保了高峰时段的用水需求。结果表明,多参数微动控制阀门是一种经济、高效且可靠的供水管理解决方案,提高了供水系统的管理效率和资源利用效率。为城市供水系统的稳定性、效率和安全性提供了强有力的技术支撑。

综合物探方法在淮安凹陷地区深层地热勘探中的应用

近几年各地方都加大了对地热资源开发,针对浅部地热资源的勘察方法不断丰富,但对于深层地热资源的勘探手段相对较少。本文以淮安凹陷地区地热勘探为例,综合了区域地层内其电性与速度差异特征,采用可控源音频大地电磁和微动方法进行探测。然后对两种物探方法剖面数据进行反演解释,确定勘探区域内地质断裂带大致位置,并对异常区内微动单点频散分层解释,更可靠地得出热能储蓄位置。在物探资料的引导下,确定了1处地热钻井布置位置。经钻井验证,成功出水,表明此次选择物探方法是可以解决淮安凹陷区的地热资源勘探问题的;同时为苏北相同地质条件下寻找地热资源提供了有利参考,并为城市能源开发提供了有效、科学、合理、安全、可靠的手段。

美国MicroE圆光栅在数控转台和DDR电机领域的应用及特点

近年来,对精确自动测量转角的要求大大增长,作为自动测量仪器和装备的关键元件圆光栅及反馈系统的需求也日趋迫切。很多部门在精密加工、精密测量和自动控制等方面,使用圆光栅就可以实现自动测量、数显和数控。

斜坡渐扩形节流槽对比例阀微动特性影响研究

针对现有U形节流槽的比例阀在小开口处,阀口过流面积变化梯度较为剧烈、流量增益较大,导致比例阀在小开口时会产生启动不平稳、响应速度较慢和流量控制精度较低的问题,提出一种节流槽形状为斜坡渐扩形的新阀芯。通过理论计算和模拟仿真的方法,对比分析了U形节流槽和斜坡渐扩形节流槽的过流面积变化梯度以及不同阀口开度下的位移特性、流量特性和阀口流动特性。由仿真结果可知,相较于U形节流槽,斜坡渐扩形节流槽在阀口开度为1 mm时,阀芯位移响应时间缩短0.04 s;在阀口开度为2 mm时,阀芯位移响应时间缩短0.07 s。且斜坡渐扩形节流槽在阀口开度较小时,稳态液动力更小,流动状态更稳定,造成的流动损耗也更小。最后进行了试验验证,由试验结果可知,斜坡渐扩形节流槽阀芯位移响应时间缩短0.08 s,且阀芯流量响应特性曲线的线性度更好。通过对仿真和试验结果的对比分析可知,当节流槽形状为斜坡渐扩形时,阀芯在小开口处过流面积变化梯度较小,流量增益较为平稳,从而提高了阀的启动平稳性、响应速度和流量控制精度,改善了比例阀微动特性。

亚纳米驱动分辨力的六自由度微动台

微位移工作台是实现高精度定位的关键部件,传统的工作台自由度少且分辨力不高,不能满足应用需求,因此提出一种六自由度高精度微位移工作台结构方案并验证了其性能。在整体结构上采用“串并联混合驱动”的方式和中空结构,将六个自由度的运动合理地分布在平动层,转动层和支撑层三层结构中,并设计开发了工作台的运动控制系统以及一套可搭配使用的运动控制软件。实验结果表明,X,Y,Z轴线位移分别优于20,20和37 μm,角位移行程分别优于39",33"和27";线位移分辨力均优于0.7 nm,角位移分辨力均优于0.1"。所提出的六自由度微位移工作台相比于传统工作台具有自由度多、极高分辨力等优点,有望在超精密加工,微电子制造等领域中获得广泛的应用。

宏微空间机械臂运动控制方法综述

由于单一的机械臂不能满足日益增长的空间任务需求,为了提升机械臂的综合性能如快速响应、高精度和大负载,世界各航天大国开展了宏微机械臂的研制工作。综述了国际空间站和中国空间站上宏微机械臂的发展现状,分别从分时独立控制和协调控制两种操作模式下对宏微机械臂系统的运动控制进行了归纳总结。当宏微机械臂采用分时独立的控制模式时,可将其等效为柔性基座机械臂,并从反作用最优控制、主动阻尼控制和末端轨迹跟踪控制三方面对柔性基座机械臂的控制算法进行了分析研究,为中国空间组合机械臂的在轨操作提供了借鉴意义。最后,对空间宏微机械臂的动力学建模和运动控制进行了展望。

微动反馈运动控制手指功能康复训练机器人设计

设计了一种微动反馈运动控制手指功能康复训练机器人。根据手指功能康复训练要求,完成了机器人的结构设计,并针对微动反馈运动控制策略进行了研究,利用患者的主动运动意识产生的手指微动实时反馈参与运动控制。该运动控制方法进一步促进了手指功能康复效果。

城市地铁地表沉降风险防控中微动探测技术的应用研究

微动探测技术可为城市地下空间提供精细化勘探。论文依托某市地铁2号线隧洞工程,从微动探测技术的概念出发,指出了城市地铁地表沉降风险防控中微动探测技术的应用要点,阐述了通过数据采集、探测覆盖层厚度和基岩层形态等方法。

微纳米机器人在肿瘤治疗领域的研究进展

综述了近年来国内外关于微纳米机器人在肿瘤治疗领域的研究进展。首先介绍微纳米机器人及其驱动方式,归纳每种驱动方式的优势、局限及适用场景,从细胞/亚细胞的尺寸和优异的运动性能两方面论述微纳米机器人在肿瘤药物精准递送中具备的独特优势,并从逆血流主动运动、增强高渗透长滞留(EPR)效应和突破生物屏障的角度展开分析。重点阐述了微纳米机器人在化学治疗、光学治疗、免疫治疗、栓塞治疗等肿瘤传统疗法和新兴疗法中的治疗原理、作用机制及应用前景,在此基础上提出微纳米机器人在肿瘤治疗领域当前面临的挑战及应对策略,并对未来的发展方向进行了展望。

眼科显微手术机器人研究进展及关键技术分析

部分眼科手术由于人类生理颤抖及精细操作限度,手术成功率较低,成功完成手术任务必须融合机器人技术。为促进我国眼科机器人技术的研究和发展,在论述眼科机器人研究意义的基础上,总结国内外眼科手术机器人的研究进展。对研究眼科机器人所涉及的机器人机构设计、微力感知与控制、眼组织的生物力学建模、约束空间运动规划、精密运动控制等关键技术进行了详尽的分析。在总结角膜移植手术机器人研究成果及分析眼内手术机器人关键技术的基础上,指出今后的发展方向、研究思路和面临的挑战,包括末端操作器的集成、新型手术器械的开发等,阐述将眼科手术辅助机器人应用于临床仍需要解决的问题。对于医疗外科机器人及相关的研究工作,具有一定的指导意义。

自控微动带锁髓内钉在股骨干骨折中的应用

目的为降低带锁髓内钉治疗股骨干骨折延迟愈合和不愈合的发生率,自行设计自控微动带锁髓内钉(auto-control micro-motion intramedullary locking nail,AMLN)并临床应用,观察其临床治疗效果。方法AMLN的远、近端钉体由微动锁定装置连接,其齿状结构可保证骨折间隙有1.0～1.5 mm轴向微动,使骨折端早期以及整个骨折愈合过程中始终存在生理性应力刺激与传导。2003年12月-2006年5月,临床应用AMLN治疗股骨干骨折32例。男21例,女11例;年龄20～43岁,平均31.2岁。致伤原因:摔伤3例,砸伤1例,车祸伤28例。左侧13例,右侧19例。新鲜骨折29例,含股骨干上、中、下部位的横形、短斜形、螺旋形及粉碎性Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型骨折;陈旧性骨折不愈合3例。新鲜骨折采用闭合植入AMLN固定治疗,陈旧性骨折采用开放自体植骨顺行植入AMLN治疗。结果32例获随访8～22个月,平均11.5个月。X线片示骨折愈合时间为4.0～7.5个月,平均5.1个月。患者无髓内钉断裂发生。1例粉碎性骨折患者钉体有轻度弯曲畸形,2例进针点轻度不适。按Klemm功能恢复分级标准:优26例,良5例,可1例,优良率96.88%。结论AMLN设计合理,具有临床应用简便、骨折愈合快的优点,是治疗股骨干骨折的有效方法之一。

基于Linux的微细电火花加工数控系统的研究

为了满足微细电火花加工高精度、高灵敏度和强实时性的运动控制要求,提出了以可编程多轴控制器为下位机、PC和Linux为上位机的体系结构,进行了六轴联动微细电火花加工数控系统的软硬件设计。为了解决微细电极在线制造和补偿等技术难题,该数控系统集成了机器视觉功能,基于V4L2应用程序接口开发了图像采集程序,基于OpenCV开发了图像处理程序,通过Canny边缘检测算法,提取了微细电极的边缘轮廓,可以在线观察和测量微细电极。此外,基于Lex和YACC设计并实现了数控代码解释器。

微小型超精密微细铣削机床的研制

为了满足超薄壁微小结构零件的超精密加工需要,研制了一台微小型超精密三轴联动微细铣削加工机床。机床的总体尺寸为600mm×500mm×700mm,三个直线运动轴的行程均为75mm。为了克服传统的由滚珠丝杠驱动的伺服系统带来的非线性问题,此机床采用了永磁直线电动机直接驱动气体静压导轨,并由5 nm分辨率的线性光栅作为位置反馈元件组成全闭环控制系统的伺服控制方法;采用高精度运动控制卡PMAC嵌入工控机的开放式数控系统,并采用"PID算法+前馈控制"的复合控制策略。跟踪阶跃信号和正弦信号的实验结果表明,机床可以实现纳米级的运动控制精度;使用分辨率为1nm的Renishaw激光干涉仪测量,得到补偿后的三个运动轴的定位精度均小于±0.25μm,重复定位精度均小于±0.2μm。使用0.5mm的硬质合金立铣刀加工一组高度为50μm的台阶,加工精度为±0.3μm;使用1mm的硬质合金立铣刀加工平面的表面粗糙度为40nm。

基于操纵子学模型的5自由度宏-微精密机械手运动的映射关系

针对宏-微机械手末端位姿、位置准确度的误差问题,受细胞学操纵子学说的启发,提出了基于操纵子模型的宏-微精密机械手运动的映射关系,研究精密机械手运动的影响因子和细胞学中的操纵子模型,分析机械手精密运动影响因子的影响方式和操纵子模型的结构组成及其工作机理,结合操纵子模型的工作机理,分析宏-微机械手的控制系统,在此基础上,求解机械手精密运动控制系统的操纵子模型,考虑在几何因素的影响下,得出机械手末端位置在影响因子前后的误差值,通过基于粒子群算法的比例-积分-微分(Proportional-integral-differential,PID)控制器对误差结果进行优化,得出基于时间乘绝对误差积分准则(Time multiplied by the absolute error integral,ITAE)的粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)变化曲线和PID最优的控制参数。结论表明由映射关系推导出的控制系统能够满足一定的精度要求,并能进一步提高机械手的运动精度,为生物控制在机器人中进一步的创新研究提供了理论基础和依据。

压电微动工作台的位移复合控制

为解决稳态精度和稳定性之间的矛盾,提高压电陶瓷执行器的控制性能,进而提高其驱动的微动工作台的定位精度,构造了一种前馈补偿同反馈调节相结合的复合控制算法。其中,前馈补偿为基于压电陶瓷执行器迟滞非线性模型的前馈控制,通过自学习算法来实现,用来补偿压电陶瓷执行器的迟滞非线性,提高对参考位移信号的跟踪能力;反馈调节为PID反馈控制,用来进一步校正前馈补偿没有消除的偏差以及由模型的不确定性所引起的误差,且为了减小积分饱和作用以及微分对扰动的敏感性,对PID算法进行了改进,使之成为一种变系数积分与加权微分的PID算法。试验验证了该算法的有效性,并将该算法同其他控制算法——开环控制、前馈控制、PID 反馈控制进行了对比试验研究,结果表明,复合控制算法比其他控制算法具有更好的性能。

一种独立型可编程三轴运动控制器

提出的独立型运动控制器，可通过手持编程器编写应用程序，也可在计算机上编写应用程序，通过ＲＳ－２３２口送至控制器内，然后独立运行。文中讨论了硬件电路和软件编程设计。

飞秒激光微细加工系统装备的设计与开发

开发了一个能实现复杂三维型体加工的四轴三联动数控飞秒激光微细加工系统。介绍了该飞秒激光微细加工系统的硬件、软件组成,详尽阐述了整个系统的构建过程、工作机理及关键技术。当前该系统主要用于聚合复合材料的加工。

3-RPC并联机构微运动分析及控制仿真

采用微运动法求解并联机构的Jacobian矩阵,可避免传统螺旋法解超越方程组的难题,且得到的矩阵是非奇异方阵。基于3-RPC并联机构模型,运用微运动法求解机构的Jacobian矩阵,将其作为控制系统的输入输出理论参考值。建立机构的Solid Works三维模型,并转化为Matlab/Sim Mechanics仿真分析模型。基于比例切换控制律设计滑模变结构控制器(SMC),采用Lyapunov函数证明SMC控制器的稳定性,分别建立PID控制器和SMC控制器的Matlab/Simulink系统框图并进行仿真分析与对比,结果表明:SMC控制器的轨迹跟踪精度比PID控制器的高,且响应速度快,鲁棒性强,从而验证了SMC控制的有效性。