基于嵌套剖分的位姿图分层优化算法

位姿图优化(pose graph optimization,PGO)是一种在同时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)后端优化中常用的高维非凸优化算法,通常建模成极大似然估计。由于目前的PGO算法优化大规模大噪声数据集时很难在保证精度的同时提升速度,所以提出了一种基于嵌套剖分的位姿图分层优化算法。该算法首先建立不同距离度量的χ2检验模型,进而剔除异常值点。然后利用嵌套剖分算法将位姿图分割成一组子图,再从这些子图中提取出一个表示原SLAM问题的抽象拓扑的骨架图,从而优化该骨架图,完成初始化。最后在模拟和真实的位姿图数据集上进行实验评估,结果表明该算法在不影响精度的情况下,可以提高算法的计算速度,具有可伸缩性。

基于IGCF算法和CSF-PPSO-ESN算法的工业机器人末端执行器位姿重复性检测

工业机器人在智能制造领域具有举足轻重的地位,其末端执行器位姿的重复性是衡量机器人完成精密作业能力的重要指标。本文针对机器人末端执行器的位姿重复性在线检测,提出了基于方向余弦的位姿重复性测量的理论模型。设计了一种基于改进的高斯曲线拟合(IGCF)算法和三次样条拟合-多目标粒子群-回声状态网络(CSF-PPSO-ESN)算法的位姿偏差检测方法。通过获取十字激光图像偏角和中心点位置,实现了机器人末端执行器位姿偏差的测量。实验表明,测量系统的位移测量精度为±1.5μm,角度测量精度为±2 arc-sec。本文所述的位姿重复性检测方法,为工业机器人末端执行器位姿稳定性的在线实时监测提供了参考。

预应力锚索接长连接装置的研制与应用

针对现有锚索抗拔试验装置无法对外露长度5~10 cm的既有截断预应力锚索高效实施试验等问题进行研究,在常规锚索抗拔承载力检测技术的基础上进行了改进创新,通过理论计算、数值仿真分析和现场试验等手段,研制出了新型预应力锚索接长连接装置。装置技术在外露长度很短的预应力锚索中使用,安全合理,施工方便快捷,适用性好,已成功应用于实际工程项目的既有截断预应力锚索中,成功地解决了外露长度不足的既有永久预应力锚索的抗拔承载力检测无法高效实施的难题,为存量巨大的既有支护结构的安全性普查提供了可靠的技术手段。

一种通用的工业机器人位姿检测方法

研究了一种通用的工业机器人位姿检测方法。其基本原理是以激光跟踪仪测量固定在机器人末端的4个参考点来间接测量机器人的绝对位姿,并与指令位姿比较,实现机器人位姿准确度和位姿重复性检测;其中,参考点坐标及机座坐标系通过多姿态约束同步标定,并设计非线性标定算法。通过末端带有制孔执行器的KUKA KR210 R2700工业机器人的位姿检测实验表明:机器人的位置准确度为0.3 mm,位置重复性为0.06 mm,与标称指标相符,且工具中心点(TCP)坐标与直接测量的偏差小于0.015 mm,证明该检测方法的准确性可满足机器人位姿检测的需要,且无需特殊的机械工装,具有良好的通用性;采用基于多姿态约束的非线性标定方法,标定残差减小至0.35 mm,标定方法具有良好的鲁棒性,可有效地减小因机器人运动模型不准确引起的标定误差。

钻杆漏磁检测探头的设计

钻杆经常在加厚过渡区与杆体交界处发生穿刺或断裂失效,利用有限元分析软件模拟仿真,通过电磁场数值计算,对钻杆漏磁检测探头进行了磁路分析、结构优化及量化设计。给出了钻杆漏磁检测探头总体结构设计。提出并探讨了探头芯最佳检测姿态及其必要性。设计出了探头芯多个浮动自由度的实现方案。阐述了减少检测盲区的途径及检测探头的模块化设计。实验测试表明:该漏磁检测探头具有检测盲区小、探头芯柔性化、模块化的特征和良好的试用效果。

基于彩色图像的高速目标单目位姿测量方法

针对风洞分离实验对于视觉测量系统的高精度、大视场、高速的测量要求,提出一种基于单目摄像机的风洞运动目标位姿测量方法。该方法利用单目摄像机进行运动目标位姿信息测量,相比于双目测量方法具有设备简单、视场大的优点。首先提出一种基于靶标特征点相互约束关系的参数优化方法,采用复合式靶标实现摄像机的快速高精度标定;针对目标运动图像处理,提出一种基于图像差叠法和标记点位置估计的图像快速分割与目标定位方法,实现图像特征的快速准确定位;针对单目测量要求及目标运动特性,提出一种基于方向估计标记点布局方式,实现合作标记点的快速识别和提取;最后利用单目视觉原理求解运动目标的位置和姿态信息,通过实验室模拟实验完成了测量系统的精度验证,在1 m×1 m视场范围内,其位移测量精度可达到0.19 mm,俯仰和偏航角测量精度可达到0.18°。

姿控发动机试验数据快速处理技术研究

针对姿控发动机高空模拟试验获得的大量试验数据如何快速处理进行了研究;简介了试验的特点和Pacific-6000采集原理,重点介绍了Pacific-6000的原始数据文件格式,分析了常用数据处理技术的优缺点;将页面置换算法的思想引入试验数据处理过程,提出了试验数据快速处理算法;基于此算法开发了工程应用软件,在实际试验中应用,取得了良好的应用效果;该技术对使用不同数据采集系统的试验数据处理具工程参考意义。

经纬仪测试场景仿真系统研究

虚拟测试场景的可视化仿真是经纬仪室内性能测试的重要手段。构建了虚拟测试场景仿真系统总体结构,该系统主要为虚拟测试提供三维虚拟场景和场景仿真图像。论述了虚拟场景仿真中基于目标运动特征的轨迹、姿态建模方法及背景云图模拟技术,图像仿真时目标姿态扰动模拟、灰度模拟及目标、背景图像实时合成等关键技术。采用VC++和OpenGL,开发了经纬仪虚拟测试场景仿真系统,应用表明,生成的三维场景、合成出的目标、背景图像及数据有效满足了经纬仪相关性能的测试需求。

多传感器进行圆柱类零件的位姿测量

设计出一种利用光纤开关和光电码盘测量圆柱类零件位姿的测量装置，介绍了测量装置的工作原理．进行了圆柱零件直径测量实验，并对测量精度进行了分析。

月面着陆位姿模拟机构控制系统设计

根据月壤采样试验需求,为实现月面着陆位姿模拟机构升降、俯仰和侧倾高精度位姿调整功能,设计出一种基于PC控制技术和高速以太网总线EtherCAT技术相结合的运动控制系统。分析了机构闭环控制和同步控制策略,推导了机构逆解算法,搭建了控制系统硬件结构,利用TwinCAT软件开发机构运动控制程序,通过软硬件结合实现机构位姿调整功能。试验结果表明此控制系统较好的实现了位姿调整机构运动的连续性和同步性,且满足采样设备的高精度指标要求。

基于偶然不确定性的单人姿态估计模型测试时增强算法

针对现有单人姿态估计网络结果缺乏可靠性评估和鲁棒性保障等问题,提出了一种基于偶然不确定性的测试时增强方法。该方法首先利用随机并行的数据增强和模型推理得到多样化输出,随后通过计算该输出的偶然不确定性得到其可靠性评估,最后根据可靠性将该输出及其不确定性进行加权融合以得到更准确鲁棒的结果及其评估。在MPII数据集上的实验表明,该算法可即插即用地应用于任意现有单人姿态估计网络,从而得到更精确鲁棒的结果及其不确定性评估。

轨/姿控发动机试验数据快速自动处理技术

轨/姿控发动机试验数据需即时提供,大量数据的快速自动处理技术未见报道。在简述了高空模拟试验特点、Pacific6000原理及数据文件结构后,分析了当前计算方法优缺点;在此基础上,将网络脚本语言的设计思想引入试验数据处理过程,提出了实现数据快速处理的数据流式算法,进而形成自动处理技术;基于此算法开发了工程应用软件,在实际试验中应用,取得了良好效果。该技术对类似计算和海量数据的快速处理具重要工程参考意义。

基于正交试验的激光传感器最优位姿研究

为自主研发激光检测系统,通过正交试验法对LJ—V7060型的激光传感器进行了最优位姿试验,研究了表面粗糙度、倾斜角度和扫描距离对激光传感器最优位姿的影响,得出了激光传感器在特定的倾斜角度和扫描距离在激光传感器测量范围中间位置时使用性能最佳。为检测系统路径规划提供了试验参考,为企业实际应用提供了理论依据,具有一定工程应用价值。

曲面工件超声检测机器人误差补偿分析

针对曲面工件超声波检测过程中,超声检测机器人末端探头位姿误差对检测精度影响的问题。根据超声检测机器人自身特点,提出基于多关节摄动误差补偿原理逆向求解标定误差模型参数的方法,利用误差模型参数实现对检测中所有扫描点位姿误差的实时补偿,提高检测的精度。首先,应用Denavit-Hartenberg方法建立超声检测机器人的运动学模型;其次,分析超声检测机器人的误差原因和来源,并利用矩阵微分原理建立误差模型;最后,结合超声检测机器人测距功能和多关节摄动误差补偿原理得到位姿误差实时补偿方法。通过螺旋桨曲面工件扫描检测实验验证该位姿误差补偿方法的有效性。

求解一类热源识别问题的修改“核”方法

考虑一类热传导方程的源项识别反问题,这类问题是不适定的,即问题的解(如果存在)不连续依赖于测量数据.采用修改"核"正则化方法,得到正则逼近解和精确解之间的误差估计,并给出数值试验.

基于HALCON的单目视觉工件位姿测量方法研究

为了满足单目视觉系统对被测工件三维位姿参数测量及机器人实时快速响应要求,提出一种通过单目视觉获取规格已知、位置随机工件三维参数的方法。利用HALCON图像处理软件对机器人和工业相机进行系统标定,通过标定参数进行采集图像预处理、点特征坐标提取,引入约束条件建立三维位姿算法几何模型,完成上位机图像采集与数据处理,并实时将数据通过以太网传送至机器人,实现工件抓取。试验表明,这一方法误差范围达到了工业机器人操作的预期要求。

电力金具线夹相控阵超声检测扫查装置设计

相控阵超声成像技术可直观有效地检测耐张线夹压接质量缺陷,为了确保在相控阵数据采集过程中能对相控阵探头进行位姿控制,根据耐张线夹结构研发了相控阵检测快速扫查装置。利用探头夹持组件和线夹固定组件之间的相对分离结构实现在不同规格线夹上都能保证探头位置与线夹适配,并经实验验证了通过探头位姿控制技术实现耐张线夹相控阵超声检测的可行性。

汽轮机转子枞树型叶根相控阵超声检测探头位姿控制技术研究

通过对汽轮机转子枞树型叶根实物进行3D建模,结合CIVA超声仿真,设计了汽轮机转子枞树型叶根相控阵超声检测自动扫查装置,以达到对检测探头位姿进行控制的目的。通过试验验证了通过探头位姿控制技术实现枞树形叶根绝大部分区域相控阵超声检测的可行性。

基于视觉传感的医疗服务机器人位姿精度测试系统的研制

针对用于室内环境的医疗服务类机器人,提出了一种基于多目视觉传感对其工作面进行位姿精度测试的方法。该方法采用多目视觉传感器测量固定在服务机器人工作面上的靶标,通过非线性最小二乘法对测量坐标系与机器人基坐标系进行对齐,并融合多目图像数据来实现工作面位姿精度测试。最后,将该视觉测试方案在型号为ABIR X8的医疗服务机器人上进行试验验证,依据GB/T 38124 《服务机器人性能测试方法》给出项目和精度指标。该视觉测试系统和方法满足国家标准规定的各项要求。

现代谱估计与K-S检验相结合的正则参数选择

将残差的NCP同K-S(Kolmogorov-Smirnov)判据相结合来确定正则参数,并以图象恢复为例进行仿真。首先,将残差的NCP同理论值进行比较,求出最佳正则参数。而后,以图象恢复为例进行了讨论,结果表明,用现代谱估计的Burg法得到的恢复图象比传统谱估计FFT的图象质量和稳定性要好。