靶准直器悬臂Y向调整机构受力和变形研究

靶准直器是惯性约束核聚变靶场中的重要部件,其在靶室中的位姿是保证靶定位瞄准精度的主要因素之一。为了实现微米级的定位瞄准精度,需要利用调整机构对靶准直器位姿进行调整。本文采取理论分析、有限元仿真和实验验证相结合的方法对靶准直器悬臂Y向调整机构的受力变形和稳定性进行了研究。根据对Y向调整机构的受力变形分析,得到结构受力变形的理论关系式,可从理论上优化Y向调整机构的刚度和稳定性;基于有限元仿真对Y向调整机构进行相应约束条件下的稳定性分析和结构优化;利用实验装置对靶准直器整体稳定性进行实验测试。实验结果表明:Y向调整机构优化后,靶准直器静态Y向变形由原来的7.9μm减小至小于2μm,动态稳定性满足系统2μm/2h的稳定性要求。同时,试验、仿真和理论分析结果的变化趋势一致,验证了理论和仿真分析的正确性。     

高功率激光装置中靶的进化式位姿检测

高功率激光装置中靶的定位精度直接影响激光打靶的成功率。提出一种基于立体建模的进化式微小靶标位姿检测方法,该方法抛弃已有的图像处理算法对单幅图像进行特征提取的过程,通过建立立体模型将多视角图像中的目标相关联,实现相互制约的立体匹配。在模型优化方面,模拟人眼的"扫视"与"注视"功能改进遗传算法,使模型优化能同时兼顾精度与速度,为实现快速、高精度的靶自动检测与定位提供技术基础。实验搭建了3-CCD视觉检测平台并通过视觉反馈控制对标靶进行定位调整,所得定位精度小于5μm,角度误差小于0.05°。实验结果满足激光打靶要求,可应用于实际工程中。     

智能内窥镜视觉导航技术研究

在研究内窥镜导航的基础上,提出了基于计算机视觉的内窥镜导航技术,该技术采用了一种自适应阈值图像分割加速算法的寻径方法,并通过三维映射计算内窥镜头部偏摆角度。该方法具有较高的准确性和稳定性,在精度和速度上基本满足内窥镜导航的要求。     

大口径光学二维角度调整机构的支承优化设计

设计了"三顶三拉"的大口径光学二维角度调整机构,并探讨支承分布方式对基于三点支承调平机构的调整性能、抗倾覆能力和抗变形能力的影响,为机构设计提供了理论依据。分别建立了调平机构的几何模型、力学模型和优化模型。推导了支承调整量对平板二维倾角的贡献值,通过比较证明支承呈对称分布的调平机构更易达到快速调平的目的。介绍一种抗倾覆几何测度的概念,从中给出支承呈任意三角形分布的调平机构抗倾覆几何测度公式,并给出了对称分布调平机构的抗倾覆几何测度解析解。通过ANSYS优化模块对前内环的支承位置进行优化,得到最优的支承跨距。     

基于OpenGL的3-CCD靶定位仿真系统

为了提高高功率激光装置中各组成系统调试阶段的工作效率,利用OpenGL图形软件建立靶了定位仿真系统,使得靶定位算法的调试和初步验证在实验平台等硬件条件尚未完善的情况下能够独立进行。利用模板匹配和3-CCD空间定位法对靶丸进行定位监测,并考虑姿态调整过程中由于靶杆长度引起的位置偏移,在算法中给予补偿。仿真系统不仅实现了目标靶丸、送靶机构等虚拟构建,还运用OpenGL成像技术实现了CCD仿真图像的采集。最后利用该仿真系统对靶丸特征检测、空间位姿计算、补偿式姿态调整等算法进行了调试。结果表明,通过相机监测可将靶丸由任意位姿调至目标零位,验证了该检测与定位算法应用于实际工程的可行性。     

地下管线形状检测中的缆线收放新机构设计

以地下管线非开挖形状探测用包有光纤光栅的线缆为研究对象,研究设计了一种在收放线缆过程中可防止其扭转缠绕的机构,并进行了运动学仿真。     

GRNN在肌电预测踝关节运动中的应用

下肢运动预测对于步行康复机器人患者主动训练控制系统的设计具有重要意义.提出一种基于广义回归神经网络(GRNN)的利用肌电信号预测踝关节角轨迹算法:分别用肌电图仪和三维运动捕捉仪同步采集踝关节做屈伸运动时周围五块肌肉的肌电信号和踝关节角度,并对肌电信号进行特征提取.基于主分量分析的数值算法对肌电数据进行降维,得到肌电主分量信号.基于肌电主分量信号利用GRNN算法预测踝关节角轨迹,用黄金分割搜索算法确定GRNN中的最佳平滑参数σ.采用小波消噪算法对踝关节角预测轨迹进行滤波以提高预测精度.用上述算法对9名志愿者进行实验的结果表明:该方法预测精度较高,与BP神经网络预测算法相比运算时间短且预测误差较小,因而更适用于下肢关节角轨迹的在线预测.     

管间机器人定位机构的误差分析

介绍了管间机器人的功能、结构及其定位机构的工作原理。用全微分方法对定位机构的误差进行了分析,求出了管间机器人的位置误差与原动件位置误差和构件长度误差的关系,为零件公差的分配提供了理论依据。根据分析结果对实验样机的定位误差进行了计算。     

一种带有过载保护功能的二维转动柔性铰链

本文提出了一种二维转动的柔性铰链结构,其可以实现绕杆件轴线和垂直于杆件轴线两个方向的转动,同时具有保护柔性铰链不被破坏的作用。结合有限元分析采用各个方向刚度计算的方式对该柔性铰链的自由度进行验证,该柔性铰链满足两自由度转动的运动性能。对其承载能力、运动范围、力与变形的关系以及中心轴线偏移情况进行了分析。推导了其承载能力和运动范围与结构尺寸的关系,并且其力与变形程良好的线性关系,并且中心线偏移量很小。     

光纤光栅形状传感器的研究

传感器总长810mm,直径为2.5mm,4根光纤布喇格光栅(fiber Bragg grating,FBG)互成90°分布在用记忆合金丝(Shap Memory Alloy,SMA)做基材的表面。通过在波分复用的基础上添加光时分复用来改进传感网络布置,提高测量精度;同时,设计了一套封装装置来确保封装时FBG与基材之间的准确定位以及黏结剂能够均匀的涂覆在基材和FBG表面,提高传感器的封装精度。实验结果表明,该FBG形状传感器的测量精度为3.1%。