2012年“华夏建设科学技术奖”获奖项目(三等奖) 跨座式单轨交通工程道岔设备系统安装工艺技术

一、立项背景随着经济的高速发展,为解决城市化进程中的交通制约因素,我国从国外引进了跨座式单轨交通这种安全快捷的城市交通形式。其中道岔设备作为机电一体化的高新设备系统,是保证该交通形式高安全、高可靠性运行的三大关键系统之一,我国在引进、消化、吸收的基础上已步入了国产化。开展本工艺技术的研究对保证道岔设备系统的安装质量、缩短施工周期、确保单轨交     

航天级双读数多圈绝对式光电编码器设计

利用多圈光电编码器具有体积小、量程大以及数字量输出等优点,设计了基于双读数系统的航天级多圈绝对式光电编码器。根据航天相机的精度要求,采用精度高、分辨率高的绝对式矩阵玻璃码盘作为一级码盘完成角度测量;根据电机转动的计数要求,采用重量轻,体积小的绝对式矩阵金属码盘作为二级码盘完成对一级码盘的转动圈数计数;其具有的双狭缝及双读数系统可实现信号处理电路冷备份。按照鉴定级航天产品要求,通过热学环境实验和力学环境实验对编码器性能进行了验证。实验结果表明,所设计的编码器精度范围为±100″内、分辨率为80″、测量圈数为16圈、外形尺寸为φ50 mm×50 mm、重量为270 g,稳定性高、可靠性强,且满足高分辨率航天设备设计指标。     

高精度光电编码器莫尔条纹信号质量分析方法

针对莫尔条纹信号质量对高精度编码器细分误差的影响,提出了基于离散傅里叶变换分析莫尔条纹信号质量的方法。该方法利用信号重构和傅里叶变换算法得到信号参数,真实地反应了莫尔条纹信号质量,提高了细分误差测量的准确性。编码器转动时,采集相位差为/2 的两路精码正弦光电信号,通过对采样信号的重构得到信号波形,利用离散傅里叶变换算法分析重构波形,求解信号的直流分量、幅值、相位和谐波分量等各项参数。最后,根据信号参数与细分误差的关系得到光电编码器的细分误差值,并进行了实验验证。实验结果表明,对某24 位绝对式光电轴角编码器细分误差进行测量,细分误差的峰值为+0.48和-0.21。相对于传统的细分误差测量方法,此方法测量速度快,测量精度高,适用于工作现场。     

采用改进尺度不变特征变换在多变背景下实现快速目标识别

提出一种改进的尺度不变特征变换(SIFT)算法,用于实现多变背景下的快速目标识别。首先,构建目标图像尺度空间,提取SIFT特征点并将其按大小分类,目标识别时只需比较同一类型的特征点。然后,由SIFT特征点子区域方向直方图计算得到4个新角度用于代表特征点的方向信息,并且在目标识别时根据角度信息限制特征点匹配范围,从而提高SIFT算法的运算速度。最后,计算目标图像和待识别图像之间的尺度因子,在尺度因子约束条件下进行目标特征点匹配,从而有效地保证正确匹配数量,提高目标识别的鲁棒性。实验结果表明:当目标在待识别图像中发生局部遮挡、旋转、尺度变化或者弱光照等情况下,改进的SIFT算法能够完成多变背景下快速目标识别任务,平均识别速度提升了40%。     

SIASAIL-Ⅰ太阳帆展开机构

结合太阳帆构型及其性能要求,设计三轴稳定、整体张拉式正方形太阳帆的展开机构。对展开机构进行伸展杆同步性设计,并计算验证同步性设计的合理性。采用有限元方法分析了薄壁管状帆桁构型对其抵抗拉伸/弯曲变形的影响,结果表明豆荚形帆桁的综合性能最优。对2根C形杆点焊形成的人字形帆桁和正常人字形帆桁进行了静力学分析对比。分析了人字形帆桁伸展过程出现"鼓包"现象的原因,并提出防"鼓包"设计。对比了3种不同的帆膜折叠方式,给出折叠次数与最大卷绕高度的关系,定义折痕指数Z以比较不同折叠方式在折叠次数、收拢体积等方面优劣,发现折叠方式C特性最优。最后完成了SIASAIL-Ⅰ太阳帆的研制工作,并分别开展了帆桁带膜地面展开试验测试。试验过程平稳,未出现"鼓包"现象,各伸展杆实现了较好的同步性,验证了展开机构的可行性。     

可重构模块化空间机械臂的模块库与构型

面向我国空间站战略计划实施,为了满足航天器舱内外各种任务需求,尤其是解决空间站复杂多样的在轨维修维护以及舱外的运行监测等问题,根据空间站典型的任务需求,基于模块化可重构机器人的设计思想,研究空间机械臂的各个功能模块,建立完整的模块库,根据任务需求,搭建了三种机械臂构型,并仿真验证了直线模块对机械臂工作空间的影响。     

改进型A*算法的可重构机器人路径规划研究

路径规划是保证可重构机器人快速完成任务的关键技术之一。为提高可重构机器人的行驶效率，缩短行驶路径，首先，提出一种基于Bresenham直线算法思想的改进型A*路径规划算法，实现可重构机器人路径点数消减、拐点消除，提高路径平滑度。在此基础上，考虑可重构机器人本身体积以及机器人可重构的特性，建立可重构机器人构型库，讨论了可重构机器人体积与周围障碍物的关系，减少机器人行走过程中与障碍物的碰撞几率。利用MATLAB仿真平台对改进型A*路径规划算法进行仿真实验，验证了算法的有效性，可应用于复杂环境的机器人路径规划；分析了机器人重构后路径规划问题，利用可重构特性可缩短机器人运行路程，体现了可重构机器人的优越性。     

模糊函数的积分极限定理（Ⅰ）

在可测模糊随机函数及模糊值函数积分的基础上，研究了模糊值函数的有界控制收敛定理。     

新型硬及极硬岩石反井镶齿盘型破岩滚刀的研究

对新型硬及极硬岩石反井镶齿盘型破岩滚刀的总体设计方案、CrMnMo空冷耐磨钢调质处理以及力学性能、镶嵌固齿和过盈量的确定等滚刀设计关键技术,进行了分析、试验和研究,并取得了相应的结论。