沥青路面施工智能监控技术研究

针对传统沥青路面施工质量存在的问题,研发一套基于嵌入式的沥青路面施工智能监控系统,实时对沥青路面摊铺压实过程中的施工数据进行采集。系统主要采集施工车辆定位信息、沥青路面温度和压路机振动数据等,经过数据传输与处理,远程监控中心获得沥青路面施工过程中的车辆摊铺碾压速度和轨迹、路面摊铺碾压温度、压路机碾压振动强度与碾压遍数等施工实况,实现施工过程的质量动态监控并且做到数据可追溯,保证沥青路面施工质量,提高施工效率。经施工现场测试,系统能够精确监控实时施工参数,验证系统的实用性。

智能集成制动系统的硬件在环测试

针对智能集成制动系统在研发测试阶段使用实车测试时整改成本高、周期较长、复现性差的问题,通过分析智能集成制动系统的结构和原理,建立整车的数学模型,设计一套基于NI VeriStand硬件在环系统的智能集成制动系统实时仿真测试平台,通过搭建车辆的实时仿真模型代替实际车辆对控制器进行实时仿真测试。通过基础制动测试,完成了助力器的建压能力以及基本运行逻辑的检测;通过完成相应条件激活ABS、TCS功能,检测特殊工况下制动系统在各个轮端的建压情况。测试结果表明:在车间环境下,测试系统依然能够高效地验证智能集成制动系统的控制逻辑和策略,为车辆制动控制器的开发提供了安全高效的测试手段,使得验证测试流程更加完备。

基于贝叶斯统计推断的粗集料级配测试研究

拌合站现场粗集料来料的检测一般是通过筛网筛分的方式进行,检测效率低下。因此,引入一种基于贝叶斯统计推断的机器视觉检测方法,实现对集料的快速筛分。利用工业相机采集下落过程中的集料颗粒并进行图像预处理,选取每颗集料的图像序列中最大的Feret短径作为图像特征。此特征为集料颗粒的局部特征,无法代表颗粒的全局三维特征。因此引入贝叶斯统计推断的方法,首先利用贝叶斯公式计算出每颗集料在不同实际粒径区间的后验概率,然后通过概率累加获得被测集料在不同集料规格的可能颗粒数量。为推断每颗集料级配占比,利用贝叶斯推断的方法计算后验分布,从而估计集料颗粒的占比情况。实验结果表明,预测粒径与实际粒径的分布占比最大偏差为1.67%,符合现场快速检测要求。

集成式电液制动耐久测试系统中模拟卡钳负载的设计与仿真

在集成式电液制动系统耐久测试中,对于不同排液量的产品需更换不同的卡钳负载。针对这一问题,设计了缸体容积可调以适应不同需液量的模拟卡钳负载。基于仿真软件AMESim搭建了仿真模型,对其需液量-液压特性进行分析。基于CAN通讯研发了一套集成式电液制动系统耐久测试系统,对被测产品进行常规制动功和ABS等功能的耐久测试,负载机构通过球阀可以选择模拟卡钳装置或者实车卡钳。实验结果表明模拟卡钳负载可以满足被测产品进行耐久测试,且与卡钳负载对比后相差很小,符合厂商的测试需求。

方向盘转角传感器性能标定及检测系统设计

针对某企业方向盘转角传感器性能标定和检测的需求,设计了一套方向盘转角传感器性能标定及检测系统,该系统能够实现对方向盘转角传感器的性能标定补偿和自动检测。基于PCI数据采集卡设计的高精度数据采集模块实现了对过程数据的实时采集;基于低惯性伺服电机、MPC08运动控制板卡设计的驱动加载系统实现了方向盘转角传感器静态标定时的驱动角度精准控制;采用高速CAN总线通信对方向盘转角传感器信号进行高速通信,实时读取方向盘转角传感器角度信息;使用LabVIEW编程软件,完成对方向盘转角传感器标定检测流程的实时控制、数据采集处理显示等功能。在方向盘转角传感器完成灵敏度标定后,经检测,其非线性误差、迟滞误差等均在允许范围之内。对方向盘转角传感器性能标定及检测系统进行大量重复性试验,得出输出角度的合成标准不确定度为0.145°,试验数据表明,该系统能够满足企业对于方向盘转角传感器性能标定和检测功能的测试要求。

基于射频识别技术的低频玻璃管电子货架系统

针对部分晶圆厂晶圆盒查找效率低下的问题,设计了一种基于射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术的低频玻璃管电子货架系统。根据电子货架系统的使用需求对RFID阅读器硬件电路进行了设计,RFID阅读器的中央处理模块采用STM32系列的微控制单元(Microcontroller Unit,MCU),射频模块工作频率为134.2 kHz,采用C语言进行程序编写。基于射频识别技术的低频玻璃管电子货架系统实现了货架上晶圆盒存放信息查询、显示等功能,同时将该电子货架系统数据库中的晶圆盒信息上传至晶圆厂生产管理系统,以方便晶圆调度。基于射频识别技术的低频玻璃管电子货架系统已在杭州某集成电路有限公司正式投入使用,测试和实践应用表明,该电子货架系统读取速度快、识别准确率高,可有效提高晶圆盒查找速度,达到了设计预期效果。

EPS用永磁同步电机性能测试系统设计

针对现有EPS(electrical power steering)电机测试系统结构受限、忽视弱磁控制下被测电机转矩输出能力等问题,研发了基于LabVIEW的EPS用永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)性能测试系统。系统分为主动电机加载、被测电机控制、数据采集三大模块,通过开放控制器弱磁超前角参数、引入阶次分析技术等方法,对某型EPS用PMSM进行转矩-转速特性(T-N)和转矩波动测试(T-R)。试验结果表明,电机在被测转速点下输出转矩误差不超过5%(0 rpm时误差不超过3%);低转速工况转矩波动主要分布在24阶,转矩幅值小于0.030 N·m,其余各阶次未出现明显转矩波动。验证了试验台架的准确性与可靠性,完成产品质量自动化检验。

基于FPGA的扭矩转角传感器仿真信号发生器

针对EPS控制器试验台设计中接入扭矩转角传感器存在成本高和微处理器无法输出多路同步SENT信号的问题,设计了基于FPGA的仿真信号发生器来模拟真实扭矩转角传感器输出的6路SENT信号。通过硬件电路设计实现模拟电压、PWM和RS232三种方式输入目标扭矩和转角信号。基于FPGA实现系统的信号采集和数据处理。利用FPGA并行架构设计了通用型SENT协议模块实现多路同步信号的输出,该模块支持节拍时间,帧总长度等多项参数配置。最后,采用逻辑分析仪对输出波形多次测量,验证了系统的精度满足设计要求。

汽车电动助力转向系统负载阻力矩特性多自由度建模仿真分析

为了研究由道路、轮胎以及车辆等多元素组成的非线性复杂系统中电动助力转向系统(EPS)受力状态,从EPS系统齿轮齿条转向机构入手,结合统一轮胎模型、车辆七自由度动力学模型以及前轮定位参数,建立基于七自由度整车转向模型的EPS系统负载阻力矩模型,并通过MATLAB/Simulink软件进行多自由度建模仿真,最后进行双移线仿真实验和转向瞬态响应仿真实验。实验结果表明:与三自由度整车转向模型相比,该模型能更好地反映在不同车速下,汽车EPS系统负载阻力矩随转向盘转角的变化特性。

集成式线控制动助力器气压检测系统设计

针对国内汽车制动系统领域的集成式线控制动助力器传统液压检测的缺陷以及气压检测的不足,搭建了一套利用气压检测方法的测试系统。该系统以上位机软件触发形式进行控制与信号采集,通过加载机构模拟外部踏板输入,利用CAN通讯对产品电子控制单元收发报文从而驱动产品内部工作,配合测控气路等硬件模块实现对被测产品的性能测试。试验结果表明:该系统能够准确实现测试目的,与传统液压测试相比具有测试介质环保及测试步骤简单等优点,验证了系统的有效性和可行性,可为总成装配生产线及产品下线前测试提供可靠保证。

基于EfficientDet的汽车ECU分类检测方法

针对传统的图像处理方法对于机械零件检测存在的检测时间长、准确率低等难点,提出一种基于EfficientDet的汽车ECU分类检测方法,将经过预处理和数据增强的ECU外壳图片样本输入神经网络训练,利用一种改进的新型的加权双向特征提取网络BiFPN和一种复合尺度扩张方法进行特征提取并匹配特征图,提高检测的准确率,利用预训练模型进行迁移学习缩减训练时长,实现ECU外壳的自动检测。将检测结果与Faster R-CNN、Mask R-CNN、EfficientDet-D0模型检测结果相比较,实验结果表明,基于EfficientDet的机械零件检测算法的识别率高于对比的其他网络模型,mAP达92.4%,在实际应用中更能够精确地检测ECU零件,满足实验与生产线检测需求。

集成式电液制动系统耐久测试系统的研究与设计

集成式电液制动系统研发成功后需对其进行耐久性能测试,针对这一问题,基于CAN通信设计了一套集成式电液制动系统的四工位高低温耐久测试设备。加载机构用于模拟实车踩踏板过程,由小位移高速度的伺服直线电缸进行驱动;管路系统通过真空和正压等多重注油方式可以充分排出管路内部气泡,确保测试数据的可靠性;负载机构根据需求可以通过手动球阀在实车卡钳负载和钢瓶负载之间切换;数据采集与控制系统基于数据采集卡和工控机设计,可对电磁阀进行控制和监控以及传感器数据的实时采集,通过CAN通信向被测产品电子控制单元(ECU)发送对应的控制报文,可驱动产品进行常规制动和防抱死制动系统(ABS)等工况运行。多次测试结果表明,该耐久测试系统稳定可靠,各个工况测试时能快速按照控制报文进行升降压,液压曲线良好,满足汽车厂商对集成式电液制动系统的耐久测试需求。

液压制动器密封凹槽加工缺陷视觉检测研究

液压制动器是汽车制动系统的关键部件,由于现有加工工艺不成熟,制动器凹槽往往存在煤渣缺陷,对液压制动器进行缺陷检测十分必要。基于机器视觉原理,提出了一种非接触式制动器凹槽视觉采集方法。分析了液压制动器工作原理及缺陷成因,提出了系统的技术指标和功能需求并制定了总体方案;根据液压制动器凹槽的缺陷特性,运用图像分块直方图统计方法对煤渣缺陷检测结果进行分析。结果表明,该系统的检测准确率达99.6%,系统单件制动器缺陷检测节拍为25 s,效率高,可满足系统功能需求。

四回路保护阀启闭特性检测系统建模仿真与实验验证

四回路保护阀(简称四保阀)启闭特性检测系统中,管路孔径、压力数据采集频率对四保阀的开启压力、关闭压力检测结果影响较大,由于目前缺乏相关研究,导致不同检测系统的检测结果无法比对。在研究阀体力学模型及流量特性模型的基础上,构建了四保阀检测的启闭动态过程数学模型,搭建了启闭特性检测系统的AMESim仿真模型并进行了研究。结合实测实验数据,对管路孔径和采样间隔对四保阀启闭检测结果的影响进行了分析。结果表明:进气节流孔越大,开启压力检测时间越短,检测数据稳定性越差;排气管路孔径越大,关闭压力越大;数据采集频率越高,开启压力检测数据稳定性越好;进气节流孔面积为0.5 mm2,采样间隔为0.001 s,可同时兼顾开启压力检测的稳定性和效率。

基于LabVIEW的ABS-HCU总成性能检测系统设计

针对液压ABS制动压力调节器现有的测试项单一、总成密封性能难以保证和柱塞泵功能等测试问题,研制一套基于LabVIEW的检测系统。基于不同型号的总成测试要求,设计工装可调、可快速切换的装夹机构,以满足柔性化测试的实际需要。针对高速电磁阀开关动作切换时压力的微弱变化,设计数据高速采集系统,采用PCI-1715U模拟量高速采集板卡,配合电缆PCL-10137和端子板ADAM-3937,以软件触发方式采集模拟电压信号,实现对电磁阀动作前后压力微弱变化的数据采集;基于开发测试软件及数据采集结果,引入系统评定方法,对其重复性进行分析,依据评定指南要求重复性能力指数Cg≥1.67,实现对调节器总成测试项性能的有效判别。

基于机器视觉的移动工件抓取和装配的研究

针对工业生产线上某产品上下盖自动装配的问题,运用运动控制理论与机器视觉相结合,搭建了一套模拟工业生产线产品装配系统;首先利用工业相机对进入视场的工件进行单帧图像采集,获取图像数据;然后利用OpenCV对数字图像进行处理,包括中值滤波、阈值分割、孔洞填充、边缘提取来获取数字图像的特征;之后通过质心法结合矩形拟合计算出工件的质心坐标和偏转角度;最后引导六轴机械臂抓取产品的时候能根据图像处理结果进行纠偏和补偿;该系统采用平面棋盘格标定板对工业相机进行了标定,并且在线进行了验证,实验结果表明,工件抓取和装配成功率为100%,满足工业现场的装配精度要求。

高速机车防滑阀动特性仿真及测试方法研究

防滑阀为高速机车防滑制动的关键执行部位,当前缺少对其动特性的全面研究,存在仿真结果和检测结果无法统一的问题。首先,基于MATLAB/Simulink软件设计了防滑阀的物理仿真模型,获得了不同工作压力下防滑阀动特性的仿真曲线。其次,基于数据采集技术及气动控制技术研制了检测系统,实现对其动特性检测;通过获得高度拟合的仿真曲线和实验曲线,交互验证了仿真模型的正确性和检测系统的可靠性。最后,为全面分析相关参数对防滑阀动特性的影响,基于显著性分析理论和回归分析理论,在完成试验因子和动特性显著性分析的基础上,采用响应曲面法应用拟合总效果判定系数R^2=0.9999、0.9967,修正判定系数R■=0.9985、0.9952和预测判定系数R■=0.9977、0.9927的量化指标评估了试验设计的合理性,为防滑阀的结构优化设计提供了合理、可行的方法。

基于解析模型的气制动系统泄漏故障诊断研究

针对客车气压制动系统中存在的泄漏故障的问题,提出了一种基于解析模型的客车气压制动系统泄漏故障诊断的方法。通过对气制动系统中的关键部件制动总阀及制动气室的工作状态进行分析,建立了正常状态下的客车气制动系统制动气室压力特性的理论模型,该模型能够预测制动过程中制动气室中的瞬时气压值。搭建了整车气压制动系统模拟试验台,该试验台可针对整车制动系统进行制动性能模拟试验。在模拟制动过程中对制动气室中气压变化量进行测量,将归一化后的试验值与理论值进行比较,对气制动系统有无泄漏故障的存在进行了诊断。试验结果表明,该方法能很好地对气制动系统泄漏进行故障诊断。

基于封闭尺寸链的工业机器人结构参数标定

针对工业机器人标定中存在的成本昂贵、需专业人员操作等问题,引入了基于封闭尺寸链的工业机器人结构参数标定方法。首先,采用D-H模型与MDH模型相结合的方法建立运动学模型,解决平行关节间奇异性的问题;其次,将激光器固定在机器人末端执行器上,根据远处观测平面上L长度的线段AB,机器人分别以足够的位形瞄准该线段的两端点A、B,根据误差放大原理得到较为精确的关节角;引入了欧拉角姿态矩阵与运动学位姿矩阵间的关系来求解激光投影点理论坐标的方法,可避免矩阵变换导致的较为复杂的计算问题;最后,建立标定方程组,利用最小二乘法辨识出机器人结构参数误差,从而得到准确的结构参数。此方法操作简单、成本低、可避免机器人基座标系的校准工作。根据标定前后位置误差的最大偏差和标准偏差这两个评价指标可知此标定方法提高了工业机器人的绝对定位精度。

基于硬件在环的客车制动性能仿真测试系统

基于汽车制动性能评价标准,采用Matlab/x PC硬件在环仿真测试技术,设计了客车整车制动性能硬件在环仿真测试系统。利用该测试系统对客车紧急制动时的直线制动性能进行了仿真试验,分析了路面附着系数、制动初速度、横向力等因素对客车紧急制动性能的影响。测试结果表明,该系统能很好地对客车制动性能进行测试分析,避免了实车试验中环境模拟困难、参数修改繁琐及纯仿真试验中制动部件非线性因素难以模拟的问题。