基于IQPSO-EKF的多传感器融合姿态测量方法研究

为解决自动化竖井掘进设备的定位调姿精度对竖井、孔桩挖掘效率与质量的影响,提出了一种基于改进量子粒子群(IQPSO)-扩展卡尔曼滤波(EKF)的姿态测量算法,以提高微机电系统(MEMS)传感器测量精度。首先,对MEMS传感器数据进行了预处理(除噪、滤波、校准等);然后,参考现有飞行器的坐标系,建立了姿态解算模型,通过姿态角数学模型及运动学分析,构建了EFK状态方程,针对EKF方法参数估计不准确的问题,以分段混沌映射优化初始种群,引入平均位置最优值来避免陷入局部最优的IQPSO-EFK算法,优化EKF的系统、测量噪声的协方差参数;最后,对改进算法和三组姿态误差估计进行了对比实验。研究结果表明:对比三种典型目标函数,IQPSO-EFK相较于普通粒子群算法(QPSO-EFK)具有更强的寻优能力与收敛精度;对比三组旋转速度姿态测量误差,基于IQPSO-EKF算法的姿态测量方法在测量误差时比真实测量误差减少了约86.3%,比扩展卡尔曼滤波减少了约68.7%,比普通粒子群算法减少了约28.2%,证明该算法有效地提高了MEMS传感器测量精度。

五轴数控机床旋转轴综合误差测量与辨识

针对五轴数控机床旋转轴的运动误差和几何误差的综合评估问题,在不考虑直线轴运动误差影响的情况下,提出了一种采用R-test测量仪的测量及其辨识方法。首先,测量过程按照参考球的两种不同高度设置进行,仅移动旋转轴,而不移动直线轴。其次,利用R-test测量仪对旋转轴的运动精度进行了测量。此外,假设旋转轴位置几何误差和工作台上参考球的设置误差是影响测量结果的因素,并通过最小二乘法对这些因素进行分离。采用IBS公司的R-test测量仪,对米克朗公司UCP800Duro立式五轴加工中心C轴的运动误差和几何误差进行了测量实验。研究结果表明,该方法能够正确识别旋转轴的运动误差和几何误差,可以有效地综合评估旋转轴的运动精度,并有助于进一步提高旋转工作台的精度。

新型可调节伸缩多功能U型架在轴节器械清洗、包装中的应用研究

目的探讨新型可调节伸缩多功能U型架在手术轴节器械清洗、消毒与包装一体化中的应用效果。方法选取2021年4月至6月我院消毒供应中心集中回收处理的手术开腹器械包120套,将手术开腹器械包轴节器械随机分为对照组和试验组,各60套。对照组使用普通固定U型架,试验组使用新型可调节伸缩多功能U型架。比较两组器械清洗质量合格率、开腹器械包内器械配包正确率、开腹器械包内器械预处理时间及总串联时间,评价消毒供应中心使用人员满意度。结果试验组的轴关节面、手柄、咬合面齿槽及总合格率均高于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。试验组的开腹器械包内器械配包正确率高于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。试验组的器械预处理时间及总串联时间短于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。23名工作人员对新型可调节伸缩多功能U型架使用的满意度较高。结论新型可调节伸缩多功能U型架可有效提高工作效率及轴节器械的清洗质量。

联轴器对中误差的特点

采用分析刚体相对位置的几何方法,对联轴器对中误差的定义、测量及调整等方面进行详细的分析与探讨。指出对中误差可以系统弹性变形的方式存在,此时可近似地测量出对中误差本身的4个独立参数,并在此基础上对联轴器进行近似的对中调整。清晰、全面地从理论及实践两方面完整地认识了对中误差的特点,为建立对中误差的公差标准及统一的测量及调整方法奠定基础。

基于虚拟仪器的汽车等速驱动轴性能测试系统

针对目前汽车等速驱动轴质量检测的现状,开发了基于虚拟仪器的汽车等速驱动轴综合性能测试平台,其中包括机械系统、数据采集系统、计算机控制系统三大部分,介绍了系统的组成和工作原理,并就测试系统的关键技术问题进行了分析。已用该套测试系统对各类等速驱动轴进行了一系列综合性能测试,结果证明系统的控制精度、响应速度和稳定性均达到了设计指标。

船舶极低频电场信号特性分析

为了对船舶极低频电场信号的特性进行深入研究,利用所研制的低噪声测量系统对某海域的船舶电场信号进行了测量。在测量结果的基础上对其信号特征进行了分析,分析结果表明:中型船舶的极低频电场信号在近场可达上百微伏每米的量级,且轴频电场信号为谐波信号,在频域上表现为线谱信号,其基频为螺旋桨转动频率,因此该信号可被应用于远程探测。海上试验结果表明:所研制的测量系统利用轴频电场可以探测到2km外的目标信号。

关于联轴器对中误差的几个问题

对联轴器对中误差的定义、描述参数、测量方法、评定标准、调整方法及在线监测等方面进行清晰、全面的分析,指出了目前工程技术中有关联轴器对中误差的概念及理论上的不足,并指出这些不足导致目前工程实践中有关联轴器对中误差的处理方法存在不足,使得对对中误差的控制精度不够高,产生了一些“恼人的问题”。文章提供了解决这些问题的完整体系,有助于改进联轴器对中误差理论及方法的现状。

基于CCD的轴径检测方法

给出了一种CCD相机标定与亚像素边缘检测相结合的轴径测量方法。该方法在修改了张正友标定方法中的畸变模型的基础上,利用专门设计的夹具夹持标定板进行CCD相机的外部参数标定,有效地保证了被测轴的夹持状态与标定的外部参数一致。使用拟合形式的亚像素边缘检测算法确定轴的两条边缘的位置,同时给出了利用伪直径确定真实轴径的函数关系式。通过与精密量具的测量结果对比,当轴径的基准尺寸在35～75mm时,该方法测量的平均误差为0.02mm。

任意样例点激光对中系统降维简化数学模型算法研究

针对现有对中测量方法及计算模型复杂不利于计算机辅助编程的情况,根据激光对中仪的原理,突破传统的以主动及从动轴为标准分别建立独立的坐标系的方法,利用投影关系,将从动轴坐标投影至主动轴坐标系内,从而将多维空间关系简化为多个二维关系。根据主、从动轴不对中时从动轴坐标在主动轴坐标投影轨迹偏差,可任意选取差异样例点,对对中数学模型系统降维,简化对中数学模型,从而简化了对中模型的计算;实验分三组测定,每次6组转角,计算平均绝对偏差分别为0.073 mm和0.034 mrad,同轴度及同轴度公差的实验结果符合工程技术标准;最后,在该数学模型推证的基础上,讨论了该系统所存在的主要系统误差以及为消除系统误差的影响所应采取的措施。

基于虚拟仪器的轴类零件弯曲变形在线测控系统

研究系统软硬件组成、通讯及编程,轴的测量原理的确定。系统采用PC机为上位机,PLC与控制器为下位机的主从结构,通讯方式用RS232串口通讯,软件用VB与VC混合编程实现虚拟测控界面、数据的实时采集及控制。通过测量较少的轴截面,用最小二乘法求轴截面轴心点,将离散的轴心点拟合成轴心曲线,再用数值解法求最大曲率及位置,准确判断最大弯曲变形的位置。实验结果表明,系统人机界面良好,操作与控制方便,操作者可直接观察到测量与控制数据。所用测量原理满足要求。

桩基钻孔测量仪立体图形显示的实现

本文利用最小二乘法对计算机采集的横断面超声测距数据进行了拟合处理 ,给出了相应的算法 ,绘出了井筒横断面的形状。利用井筒的不同横断面的形状数据 ,建立了井筒立体显示的数学模型 ,用 MATL AB实现了井筒形状的立体显示。

激光对中仪的测量原理与算法分析

采用齐次矩阵运算方法导出了OPTALIAGN激光对中仪的读数准确解析表达式。通过分析该表达式,找出了该测量仪器测量计算过程所遵循的规律:测量计算原理。利用该表达式建立了计算被测量参数的方法。同时,分析了该测量仪器计算程序的误差因素,提供了提高该测量仪器测量计算精度的方法。

经济型轴类零件形位误差测量仪的研制

在偏摆仪基础上，以ＭＣＳ－５１单片机为核心，研制了“经济型轴类零件形位误差测量仪”。介绍了测量仪的机械结构、硬件电路及软件设计原理，并对测量仪的误差进行了分析。该仪器可用于圆度、轴线直线度、同轴度和径向跳动误差等项目的测量。

利用平面止推轴系研制高精度定心仪

为了减小中心偏对光学仪器质量的影响,研制了一种利用平面止推轴系为基础的高精度定心仪。该定心仪测量精度:角晃动≤2″,转台主轴径向晃动≤1μm。利用该仪器对多组准直物镜进行了装调和中心偏测量,取得了较为满意的结果。在WYKO数字干涉仪上对装调好的准直物镜的光学性能进行了检测,测得波面误差的峰谷值(PV)为0.143λ,均方根误差为(1/50)λ,斯特列尔比(Strehl)已达到98%。检测结果表明,利用该仪器装调的准直物镜可以达到很高的精度。

船模自航性能测试仪器设计与开发

基于对船模自航实验的了解和结构分析,为使学生更好地学习船模试验,开发了一款具有自主知识产权的船模自航仪。该自航仪为拆分式断轴自航仪,采用分离式测量系统将螺旋桨的推力及扭矩拆分测量,拥有可更换模组增强学生的动手操作能力,同时也在一定程度上保障了螺旋桨、主机、船体之间的良好配合,提高自航试验测试精度。通过拖曳水池的试验验证,得到了良好的螺旋桨推力及扭矩测量结果,证明该设备可以很好地投入到本科教学试验中。

搅拌反应器搅拌轴载荷特性的实验研究

用自主研制的弯矩测量元件对四斜叶搅拌桨(PBT桨)的搅拌轴上弯矩进行了实验研究,考察了不同转速下搅拌轴上弯矩的变化,并对其进行频谱分析。实验结果表明,搅拌轴上弯矩大小和方向是随机的。当搅拌转速与搅拌轴和搅拌桨系统临界转速之比小于80%,搅拌轴设计弯矩取测量弯矩的平均值加上其2.6倍标准偏差值时,实际运转中搅拌轴上弯矩超过设计弯矩值的概率小于0.2%。设计弯矩随转速变化的关系可分为:上升区I、平稳区、下降区和上升区II四个不同的区域。

基于虚拟仪器技术的刚性罐道动态测试系统设计

提出基于虚拟仪器技术构建的矿井刚性罐道动态测试系统,以先进的罐道测试理论和方法为指导,通过测量提升过程中容器-罐道系统的振动加速度、倾角和位移等动态参数,分析罐道的故障信息。系统硬件选型和设计合理,软件功能完备,适合现场检测维护应用。

锥度内孔的叶轮超转平衡工艺及组合芯轴的研制

介绍了内孔为锥孔的叶轮的超转平衡工艺及组合芯轴的研制过程、设计要点及超转平衡工序操作过程中的注意事项,并对超转平衡工装组合芯轴中调弯结构做了详细的说明。

基于LabVIEW的汽车传动轴防尘罩自动检测系统

利用虚拟仪器技术构建了汽车传动轴防尘罩测试装置的状态检测和控制,在LabVIEW7.1编程环境下通过串行通信采集数据信息,对数据进行分析、存储和显示等处理,利用LabSQL实现了LabVIEW与数据库之间的数据传递。通过对系统操作状态、传感器和执行器状态、生产工艺流程状态的检测,实现对整个控制系统的状态检测和优化控制。该系统开发周期短,优于传统控制方法,具有广泛的发展前景。

基于激光准直的深井井筒垂直度检测方法

立井井筒垂直度检测是井筒变形监测的重要内容,但目前的激光铅垂仪难以满足深井检测需求。通过改造激光指向仪,解决了千米深井激光准直基准的长距离投垂问题,并组合利用激光接收装置、激光测距传感器等,研制了基于激光准直的井筒垂直度检测系统,研究并解决了激光光斑边缘提取与中心定位、检测系统的基准校准等关键问题。经工程测试,该检测系统方案可行,相比于双钢丝法的检测偏差可控制在±1 cm以内,而检测时间缩减近50%,能够较好地解决深井井筒垂直度检测难题。