基于末端姿态约束的液压凿岩机械臂运动控制研究

为了使凿岩机械臂末端能够保持期望初始姿态且平稳、准确地移动至目标位置，提出一种基于末端姿态约束的液压凿岩机械臂运动控制方法。首先，基于雅可比矩阵建立机械臂末端广义速度与关节速度关系；然后，分析驱动油缸结构并采用全微分方法建立机械臂关节速度与油缸伸缩速度的函数关系，从而基于末端姿态不变的约束，建立机械臂末端广义速度与油缸伸缩速度的对应关系；最终通过控制器给定相应电信号直接控制各油缸伸缩速度完成对姿态约束下凿岩机械臂末端广义速度的控制。使用MATLAB和V-REP(Virtual Robot Experimentation Platform)软件分别对凿岩机械臂末端速度与关节速度关系以及三角油缸和梁摆动油缸伸缩量与关节角度对应关系进行验证，确保计算过程的正确性。通过现场实验得出数据表明：在末端姿态约束下控制凿岩机械臂保持某一期望初始姿态运动不同时间到达不同位置，凿岩机械臂末端最大姿态角偏差为0.42°,末端位置相对误差不超过0.41%,凿岩机械臂运动平稳，说明该运动控制方法可以在保证平稳运行前提下实现凿岩机械臂末端定位，从而满足工程实际需求。     

α-Si_3N_4与γ-Si_3N_4、α-Si_3N_4混合粉体超高压烧结的比较研究

以Y2O3-Al2O3-La2O3体系作烧结助剂,在5.4～5.7GPa、1620K～1770K的高温高压条件下进行了α-Si3N2与γ-Si3N4、α-Si3N4粉体的烧结研究.探讨了烧结温度及压力对烧结体性能的影响.实验测试结果表明:α-Si3N4、γ-Si3N4完全相变为β-Si3N4,相同的烧结条件下,α-Si3N4比γ-Si3N4、α-Si3N4混合粉体烧结试样的相对密度、维氏硬度高.α-Si3N4与γ-Si3N4、α-Si3N4混合粉体烧结试样的最高相对密度与维氏硬度分别为98.78%、21.87GPa和98.71%、21.76GPa.烧结体由相互交错的长柱状β-Si3N4晶粒组成,显微结构均匀.     

立体视觉测量系统中三维拼接技术的研究

为了扩大立体视觉测量系统的测量范围,实现大型工件的高精度测量,提出了一种基于控制网的三维拼接方法。通过在被测工件四周设置辅助测量控制点,基于单位四元数法建立测量控制网,并采用Levenberg-Marquardt(LM)优化算法对测量控制网的测量精度进行优化,通过测量控制网将系统在不同测位获取的测量数据转换到整体空间坐标系下,获得全局测量数据,实现测量数据的三维拼接。实验结果表明,此方法不仅扩大了测量范围,而且提高了大型工件的测量精度。     

基于数字滤波的圆锥滚子倒装识别算法北大核心

为避免圆锥滚子倒装缺陷,提出了一种基于数字滤波的圆锥滚子倒装识别算法。首先,通过图像预处理提取圆锥滚子所在环带区域的信息,并根据轴承本身的固有特性及所采集环带区域中滚子的像素统计信号,对圆锥滚子自身结构、倒装缺陷及其他干扰在像素统计信号中的频响特性进行分析;然后,采用FIR数字低通滤波滤除像素统计信号中滚子自身结构所对应的高频信号,对像素统计信号进行FFT,滤除信号中的低频干扰信息;最后,由IFFT得到仅包含倒装缺陷的信号,基于此信号数据实现缺陷位置的准确识别定位。试验表明:该算法能够消除检测因素的干扰,实现滚子倒装缺陷的准确定位。     

高温高压下γ-Si3N4的相变

为了研究γ-Si3N4在高温高压下的相变,在压力为5.2、5.4及5.7 GPa,温度为1 300～1 450 K,保温时间为15 min条件下,以Y2O3、Al2O3和La2O3为烧结助剂,制备了γ-Si3N4烧结体。用X射线衍射和扫描电子显微镜对烧结样品进行了分析和观察。结果表明:γ-Si3N4首先转变为α-Si3N4,再由α-Si3N4转变为β-Si3N4;β-Si3N4烧结体主要由长柱状的晶粒组成,晶粒相互连接,呈交叉分布,显微结构较为均匀,结构致密。拟合了三相相界方程,得到了γ、γ+α、α、α+β、β-Si3N4相界方程,并讨论了相关的相变机制。     

基于公垂线约束的立体视觉建模方法

为了解决实际测量中立体视觉的重建问题,本文提出了基于公垂线约束的立体视觉建模方法。该方法包含两个过程:首先,根据视觉测量系统的需要,使得空间点到两图像点对应的反投射线距离最短,确定空间点在两反投射线的公垂线段上的约束;然后以公垂线段中点为初始值,采用LM迭代算法,通过最小化空间点在两像平面上的投影误差求得空间点的最优解。该方法不仅保证了所求空间点到两条反投射线之间的距离最短,而且还消除了图像点误差以及空间点距两相机位置不同而造成的影响,快速、有效地收敛到空间点的最优解。仿真和实际测量数据的对比实验表明,该方法优于其它重构算法,在图像误差为0.04个像素的范围内,测量精度能达到0.023 mm。     

α-Si_3N_4与γ-Si_3N_4超高压烧结体的性能对比

以Y2O3-Al2O3-La2O3体系作烧结助剂,在5.4~5.7 GPa、1 620~1 770 K的高温高压条件下进行了α-Si3N4与γ-Si3N4粉体的烧结,研究了烧结体的相对密度、韦氏硬度和物相组成。结果表明:α-Si3N4、γ-Si3N4在烧结后完全转变为β-Si3N4;在相同烧结条件下,γ-Si3N4烧结体的相对密度、维氏硬度比α-Si3N4的高γ-Si3N4与α-Si3N4烧结体的最高相对密度与维氏硬度分别为99.20%,23.42 GPa和98.78%,21.87 GPa;烧结体由相互交错的长柱状β-Si3N4晶粒组成,显微结构均匀。     

一种机载脉冲激光雷达回波模拟设备

传统的激光雷达测距机信号处理能力的评估需要激光器、光学系统和探测器等设备的配合,为简化该评估方法,研制了一种机载脉冲激光雷达回波模拟设备。通过分析脉冲激光雷达回波特性,建立了回波数学模型,指出了衡量测距性能的关键参数。以模型为理论依据,以距离、信噪比等参数为输入,采用软件算法生成波形数据并存储于PC机,通过硬件电路将波形数据处理输出,形成模拟激光回波。实验证明,该设备可模拟目标最远40 km,信噪比最小为2的回波,其中,目标距离模拟误差在0.95‰内,信噪比平均模拟误差为13.3％,该设备工作稳定可靠,满足使用要求,极大地简化了激光雷达测距机信号处理能力的性能测试。     

视觉测量系统的相机校准

提出了一种利用虚拟立体校准模板的有效相机校准技术.通过红外发光二极管按照预定路径在三坐标测量机上移动,构成精确的虚拟立体校准模板.校准过程中考虑了径向畸变和切向畸变.采用二次高斯曲面拟合,精确地提取像点的质心坐标.校准过程包括线性参数估计和基于最大似然估计的非线性校正.首先采用线性方法对部分参数进行初始估计,然后再通过基于最大似然估计的非线性最小化获得所有的参数值.该方法可精确获取图像点坐标和空间点坐标,能够实现快速、有效收敛.实验结果表明,该校准技术能够满足视觉测量系统的要求,也可以满足视觉测量系统对相机参数的特殊要求.     

基于ARM+FPGA的远程显示终端设计

为了有效解决嵌入式显示终端实时性和高分辨率的问题,提出了一种基于ARM+ FPGA的远程显示终端设计;本设计采用RS485总线实现远程通信,由ARM获取图像数据,FPGA控制数据存储和VGA显示;为了有效解决图像数据刷新与显示的同步,提高系统实时性,提出了一种多主机交替访问SRAM的分时复用技术;基于FPGA构建了VGA控制器,实现了远程终端的高分辨率显示;在通信距离1 km、SRAM容量512k x 16Bits的条件下,实现了图像数据刷新速度为40 MHz、分辨率为800*600 (60 Hz)的VGA显示,图像无抖动、无花屏、稳定清晰、效果良好,很好地满足了嵌入式远程显示终端对实时性和高分辨率的需求.