基于实时扫描的隧道自动开槽机器人电气系统设计

在既有铁路电气化改造和病害整治中,隧道渗漏水是最常见的施工问题。目前,施工方式分为注浆堵水和开槽埋管引排两种方式,堵排结合。现有工法下,开槽埋管引排具有工作量大、作业危险性高、效率低下的问题。结合现场需求,利用实时扫描成像技术、机器人控制技术、开槽路径自动生成技术、开槽设备压力全向恒定控制技术设计了一种可用于隧道边墙立面高速开槽的机器人工作站。该工作站直接安装在一台标准的轨道平板车上,由机车头进行牵引,可以实现在既有运营隧道上进行高速、高质量的隧道排水槽开凿。

基于视觉技术的导叶自动修复机器人设计

针对水电机组活动导叶修复的技术要求,通过对现有修复技术存在的问题进行分析,提出了自动扫描三维模型重构、修复工艺路径自动规划、自动堆焊修复的全新工艺;在此基础上,设计了自动修复机器人的整体布局方案,并对其专用夹具的结构及工作原理做了详细说明;最后,通过现有设备做了工艺实验,结果显示:导叶修复时间由原来的12 h/件缩短至40 min/件左右;时效后机械加工时间由6 h/件缩短至30 min/件;合格率由原来的90%提升至99. 9%以上。

基于机器人的风电轮毂螺栓视觉扭力工具设计

风力发电机组等大型装备零部件螺栓的紧固及上扭是制造过程中的关键工序之一。针对风电设备轮毂系统螺栓紧固现有技术存在的问题进行分析,提出了基于视觉技术的自动扫描三维模型重构、螺栓孔位自动定位及装配路径自动规划的全新工艺方案;在此基础上,设计了将螺栓自动紧固、上扭分开的基于机器人的整体布局方案,并对自动专用紧固工具、变位机等关键部件的结构及工作原理做了详细阐述;最后,利用现有设备做了验证试验,结果显示:轮毂系统螺栓装配时间由原来的5工时缩短至2工时,螺栓的装配过程完全实现自动化,合格率达到100%。

机器视觉技术研究现状及发展趋势

随着智能产业的不断发展,机器视觉技术凭借高精准度、高效率以及实时性等优势在众多领域得到了广泛应用。本文首先介绍机器视觉发展现状;其次阐述视觉系统的基本组成,并梳理硬件部分和机器视觉软件;再次介绍机器视觉在工业领域的应用;最后分析目前机器视觉技术所面临的问题以及未来的发展趋势。研究结果对我国机器视觉技术的发展及工业智能化建设具有重要意义。

利用自适应选择算子结合遗传算法的机器人路径规划方法

在二维复杂环境中,为了避免机器人运动规划中可能出现的局部陷阱和过早收敛问题,提出一种改进的元启发式算法--自适应遗传算法。首先,利用随机Dijkstra算法创建初始种群;然后,在遗传算法的每一代中,改进所创建的路径,并用自适应算子替代常规选择算子;最后,通过搜索过程中的反馈信息,可以令自适应选择算子在整个算法运行中恰当地控制选择压力。为了验证所提方法的有效性,在MATLAB中进行了仿真实验,并将所提方法与另外两种典型方法进行了对比。实验结果表明,提出的方法可以有效避免路径规划中的局部收敛问题,且在复杂环境中也可以产生可行路径。

工业机器人在线控制和远程监测系统设计与实现

针对库卡KRC4工业机器人控制系统,设计实现了在线控制和远程监控系统。该系统包含工业现场的在线控制部分和基于以太网通信的远程监测部分,使用了KUKA.EthernetKRL作为机器人端的通信接口。在线控制部分使用TCP通信协议进行通信,使用Winform实现用户界面,同时内嵌浏览器利用ECharts实现了机器人路径的三维显示;远程监测部分使用UDP和机器人进行通信,同时在B/S模式下使用MQTT实现了高并发和多用户的在线实时监测。

移动机器人多传感器高精确度数据融合的算法研究

基于模糊贴近度数据融合算法,研究了移动机器人使用的多传感器高精度数据融合算法。模糊了测量值和估计值,同时计算了模糊格贴近程度,在测量中各传感器的权重通过格贴近度进行描述,借助于融合公式求出融合的具体结果。该算法能够提高机器人导航系统的测量技术,使其通用性、可靠性和测量稳定性更强。

激光传感器的机器人障碍物检测研究

针对传统传感器存在检测精度低、稳定性差等问题,提出了激光传感器的机器人障碍物检测方法。首先采用视觉传感器采集机器人的前方环境信息,对障碍物图像实现分割、二值化操作,并将宽高限制在易辨识范围内,获取障碍物的粗检测结果,然后采用激光传感器收集障碍物数据,得到障碍物有价值范围特征,通过最小距离法得到障碍物左右拐点获取障碍物与机器人的距离信息,完成机器人障碍物的精确检测,最后仿真实验结果表明,该方法可以提高障碍物的检测精度,而且具有较强的鲁棒性。

基于降维Carleman嵌入技术的电力系统高阶变量交互作用分析研究

引入Carleman嵌入式分析技术,导出降维Carleman线性化模型。利用线性化理论得到非线性模式、单状态变量的时域解及相应非线性参与因子,导出了高阶状态变量的解析解,并进一步将参与因子的概念拓展到高阶变量非线性参与因子。研究结果可用于研究电力系统的非线性动态特性,揭示和评估量化各模式以及各状态变量之间的非线性交互作用。最后,利用该方法分析了一个电力系统仿真算例,并与Prony分析进行了对比。通过分析各阶状态变量时域响应和相应的参与因子,对比研究系统工况发生变化时特征模式空间的变化,验证了所研究方法的有效性。

使用语义解析构建面向分布式SCADA系统的自然语言接口

受限于传统的程式固定的视窗界面人机交互方式,大型分布式工业过程SCADA系统主要运营于中控机房,配置专业人员维持运行,系统建设和运营维护成本很高,因此探索人机自然交互接口,引导系统自适应服务意义重大。以一种面向多种专业领域的分布式SCADA系统为背景,从实际运营的角度分析人机自然交互的核心需求。按照自然语言指令的复杂程度,推荐不同的语义解析算法。首先对指令采取词性标注,确定指令是否包含子指令。对于基本自然语言指令,采用TF-IDF关键词提取算法并结合余弦相似度进行结构化抽取,将其解析为SCADA操控中间语言后经形式化转换为实际操控指令。对于复杂自然语言指令,采用基于依存句法分析的结构化指令解析算法,实现实时操控接口。实验结果表明,所提出的自然语言接口能较好地解决SCADA系统的人机自然语言交互问题,指令解析方面的平均精确率、召回率以及F值分别达到了89.27%,89.28%以及89.27%,平均响应时间为1.593s,特别是为工农业信息化管控提供了更为便捷的交互手段。

“隧道智能开槽机器人”项目获首届工程建造微创新技术大赛一等奖

近日,四川工程职业技术学院与中铁二局集团有限公司、中铁二局第五工程有限公司联合研发的“隧道智能开槽机器人”项目获首届工程建造微创新技术大赛一等奖。为完整准确全面贯彻新发展理念,服务构建新发展格局,提升企业建造技术创新能力,激发工程建设一线人员的创新活力,中国施工企业管理协会举办了首届工程建造微创新技术大赛。

既有线隧道病害整治智能切槽机器人系统研制与应用

为解决既有线隧道渗漏病害治理施工中人工切槽作业存在的劳动强度高、施工效率低、自动化程度不高等问题,文章结合隧道病害整治施工工艺,基于信息化、智能化的设计理念,研发出一套智能切槽机器人系统。系统利用铁路平板车为移动载体,具备隧道断面扫描、模型重建、机器人运动轨迹自动规划、柔性恒力随形切槽、系统状态实时监控以及自动除尘降温等功能,能适应隧道潮湿、漏水的环境,并在焦柳铁路电气化改造工程JLDH-1标段二分部成功进行了应用验证。结果表明:该系统可实现铁路隧道切槽信息化和智能化,提高施工效率,降低工人劳动强度。

基于CAN总线的数字液压伺服控制器的设计

针对铁路隧道施工中衬砌的作业需求,采用多个基于CAN总线结构的数字液压伺服控制单元,设计了一种可以搭载不同作业工具的电液伺服机器人。其中数字伺服控制单元基于FreeRTOS实时操作系统,通过CAN总线与主控单元进行数据通信,采用改进型分段无超调PID控制方法,实现了液压马达位置的精确控制,保证了该液压伺服控制系统工作的可靠性和稳定性。通过负载试验验证,该系统具有位置控制精度高、速度响应快的特点。

一种新型隧道衬砌智能切边台车

在隧道二衬环形施工缝的后期处理过程中,通常采用人工修凿和打磨作业的方式,存在劳动强度高、施工效率低、自动化程度低等问题。本文结合隧道衬砌施工工艺,基于信息化、智能化的设计理念,研发了一种新型隧道衬砌智能切边台车。台车整体采用可拆卸式组合结构,具备隧道环向施工缝扫描和曲线拟合、多自由度液压机械臂运动轨迹自动规划、自动切边、系统状态实时监控等功能。实验表明,该系统可实现铁路隧道环向施工缝切边作业的自动化和智能化,提高了施工效率,降低了工人劳动强度。

发动机连杆双面镗孔专用机床设计

针对发动机连杆大小头孔现有工艺存在的效率及合格率低等问题,在分析传统加工工艺及装备优劣的基础上,采用工序集中原则,提出了一次装夹、双工位、六工件粗、精复合加工的全新工艺方案。根据工艺要求确定了工件大头孔在上、小头孔在下的加工姿态,按机床中间设置夹具、前端上下料、左端粗镗、右端精镗的功能分配方式,确定了机床的整体布局方案。最后,详细阐述了专用夹具、专用主轴箱等专用机床的关键零部件的工作原理及结构设计。实验表明:单台设备年生产纲领为50万件左右,合格率由80%提升至99. 9%,尺寸及形位精度均达到或超过设计要求。

数控机床在机检测中触发式测头误差变速补偿

针对机床触发式测头进行系统误差校正时,需要通过数控机床控制器进行计算,从而导致操作困难且精度不高的问题,提出了一种新的测头系统误差补偿方法。该方法可以通过修改该方向上的测量速度,来对给定方向上的测头预行程进行校正,从而显著降低测头的误差。由于可以离线计算所有测量速度,因此控制器无需进行任何运算。分别在实验室和真实在机测量环境中,使用三维触发式测头对所提方法进行了测试。研究结果表明:该方法能够通过误差变速补偿实现触发式测头在机测量,无需控制器的复杂计算并且将误差降低了大约10倍,测头的误差从16.8μm减小到1μm。

摩托车发动机缸体三面加工工艺

以某摩托车发动机缸体三面八孔的加工为研究对象,分析了各孔的加工精度要求及技术难点,在分析传统加工工艺不足的基础上,利用工序集中原则,提出了镗、锪、攻丝复合加工的工艺方案,进而设计了三面加工专用机床整体布局方案;通过分析缸体结构及工艺特点,确定了工件的加工姿态;最后根据球室、台阶孔、螺纹孔的工艺要求及结构特点等确定了三面精镗、锪削、攻丝同时加工的工艺方案。实际生产应用表明:缸体生产节拍为0.5min/件,合格率达到99.9%以上,缸体加工后各项精度指标均达到或超过图纸要求。

汽车发动机缸体斜油孔加工工艺

以汽车发动机缸体5斜油孔加工为研究对象,分析其工艺要求、生产纲领及现有生产线工艺、装备存在的问题,采用工序集中原则,提出了一次装夹同时完成5斜油孔加工的工艺方案;在此工艺方案基础上,确定了工件加工姿态,进而确定了专用机床左端设置左夹具体装夹工件、右端设置床身安装5轴主轴箱、中间设置右夹具体支撑导向系统的整体布局方案;根据工件加工姿态要求,确定了专用夹具定位夹紧机构结构,为防止加工时出现引偏、窜孔、断刀等现象,设计了两套导向机构,并详细阐述了其结构及工作原理。实际应用表明:单台设备年生产纲领在30万件左右,合格率由80%提升至99. 9%以上,解决了窜孔、断刀问题。

浅析全国职业院校教学能力大赛对高职教师能力提升的积极意义

教学能力和实践能力是职业院校教师的基本工作能力,培养和提升教师的教学能力和实践能力是学校培养人才的关键。本文通过分析目前职业教育的现状及问题,从以赛促教、以赛促改两个方面分析和阐明了职业院校教师参加全国职业院校教学能力大赛的必要性,同时也提出了职业院校在鼓励及支持教师参加教学能力大赛的一些具体措施。

基于生产者-消费者程序结构的振动传感系统

低频振动常伴随自然灾害的发生,低频振动信号的实时准确检测对海底地震监测及海啸预警等领域的灾害探测具有重大意义,光纤振动传感器是实现低频信号检测的有效方式。设计了一类光纤振动信号传感系统的传感光路及相位解调单元,采用基于迈克尔逊干涉仪结构的顺变柱体传感检波器实现对传感系统中振动信号的转换和探测。针对光纤式低频振动信号传感系统的信号处理高实时性和高信噪比的难题,提出在信号解调处理单元引入LabVIEW的生产者-消费者程序结构模式,极大提高程序并行运算速率并有效释放上位机内存压力。经过系统整体联调测试实验验证,系统对0.01~1 Hz的超低频振动信号有高信噪比的输出,同时为光纤振动传感技术在低频频段研究工作提供参考。