基于超声波原理的开孔参数标定系统研究

针对传统的人工丈量方法标定开孔方位角和倾斜角存在操作程序繁琐、稳钻时间长、精度低等问题,设计了基于超声波原理的钻孔开孔参数标定系统。该系统采用超声波渡越时间检测法测量参考点之间的距离,并由单片机解算出钻杆的方位角,选用微机械三轴加速度计测量倾斜角,实现了全自动化的实时跟踪测量及智能化的钻机姿态调整语音指导操作;在误差允许范围内,可快速标定所需开孔参数。该系统提高了开孔参数标定精度、标定效率及煤矿管理水平,降低了矿工劳动强度和煤矿管理成本。     

一种矿用本安型瓦斯抽放多参数巡检仪原理及应用

主要介绍了矿用本安型瓦斯抽放多参数巡检仪的特点、工作原理和现场应用情况;该巡检仪具有测量方式多、测量范围广、测量精度高、操作简单等特点,巡检仪集热式、差压、单孔等流量测量方式于一体,满足了矿方对于测量方式多样性的要求。针对在实际使用中遇到的问题进行了分析和讨论,并给出了解决方法。实践证明该巡检仪能够提高煤矿瓦斯抽采监测的效率,方便了煤矿工作人员的工作。     

一种瓦斯抽放多参数巡检仪的设计

设计了一种瓦斯抽放多参数巡检仪,介绍了该仪器硬件和软件的设计及实现。该巡检仪采用传感器采集甲烷浓度、工况流量、管道温度等主要性能参数;参数经AD转换后,通过RS485上传到上位机,用户通过上位机可以直观地分析瓦斯抽放管道的参数。该仪器具有测量精度高、采集通道多的特点,提高了煤矿瓦斯抽采监测的效率。     

双目视觉测量系统摄像机外部参数标定研究

针对双目立体视觉测量系统中摄像机标定问题,讨论了基于标准长度的外部参数标定方法,选定了摄像机透视投影模型,采用双摄像机同时对放置于视场内的十字靶标拍摄多幅图像,得出了基于LabVIEW开发的摄像机标定方法.该方法利用了LabVIEW的开发环境,使用了数学工具包,将遗传算法与LM算法相结合,优化迭代获得摄像机外部参数,运算速度和精度大大提高.开发的模块可用于基于LabVIEW开发的工程软件进行高精度尺寸现场测量.在双目立体视觉测量系统标定结果基础上对标准靶进行测量,测量结果标准差达到0.1.     

航天测控天线光电标参数自动标定系统

在航天测控领域,为了准确定轨,需要对航天器运行轨道进行精确地测量,对地面测控系统的测角精度要求很高,因此天线角度修正参数的测定至关重要.本文采用基于脉冲耦合神经网络(PCNN)的图像处理技术实现对天线光电修正参数的自动标定,克服了传统人工方式受可见度、人为误差等因素影响大的缺点,提高了精度与效率.     

基于投影矩阵的摄像机参数标定

摄像机标定的关键是第一步计算出来的外部参数和与畸变无关的内部参数的初值。由于初值的计算不是纯粹的线性问题,计算起来比较复杂。本文对此进行了改进,采用一种在计算投影矩阵的基础上,利用旋转矩阵的正交性进行算法改进的方法计算初值。实验结果表明,本文算法运算量较小,标定的结果精确度较高。     

基于非参数相机标定的位移在线检测系统

物体受外力作用时因发生位移变形而导致结构损坏。针对该问题,以双目视觉原理建立物体三维数学模型,研究相机标定和特征提取,完成特征匹配,恢复标识点三维几何信息,得到物体位移。由于传统的相机标定法在常规尺寸应用中精度较高,一旦超出视场范围其测量精度迅速降低,不适于大视场测量,因此引入一种针对大视场测量的非参数相机标定法,并建立基于非参数的成像模型。通过在不同环境下分别对2种标定方法进行精度对比实验,结果表明,非参数相机标定法比传统的参数相机标定法精度提高约72.5%,且稳定性好,可满足物体位移测量的需求。     

瓦斯抽放管路系统的设计及其设备的配套选型

以某高瓦斯矿井建立瓦斯抽放系统的实践为例,介绍了瓦斯抽放系统中瓦斯抽放管路系统的设计,即管路敷设路线的设计、瓦斯抽放管径的选择、管路阻力的计算;并根据管路阻力的计算结果及瓦斯抽放泵的选型原则,给出了瓦斯抽放泵的选型设计。实际应用表明,该矿采用瓦斯抽放系统后未出现瓦斯超限现象,瓦斯抽放率达到46%。     

基于参数辨识的时栅转台在线自动标定系统

提出一种在线自动检测时栅转台误差、辨识误差模型系数和误差补偿的方法。该系统由高精度的基准量仪圆光栅、微控制器与上位机组成。在对极点8个待定参数和对极内20个待定参数分别进行傅立叶变换的参数辨识,得到辨识误差模型的系数,实现了实时在线误差补偿。为了检验在线自动标定效果,利用光电自准直仪与基于参数辨识的在线自动标定系统进行对比实验。实验结果表明,采用傅立叶变换的参数辨识,提高了时栅转台标定精度与标定效率,时栅转台的精度达到2.8″。     

基于分道线的道路云台摄像机参数自动标定

为实现基于道路视频摄像机视频处理的运动车辆精确测速,提出基于分道线长度、车道宽度和分道线消失点的道路云台摄像机参数自动标定方法,以对摄像机焦距、俯仰角、旋转角、离地高度等参数进行自动标定.实验结果表明,在应用于基于视频处理的运动车辆速度检测时,所提方法与雷达测速在平均误差以及误差标准差方面远小于我国公路测速允许的误差上...     

基于超声波时差法的管道流量测定仪设计

煤矿现有抽采管道使用传统瓦斯流量计存在易产生堵塞故障等问题,基于超声波时差法的流量计测量精度高、测量结果重复性好,但不适用于瓦斯抽采管道流量测量,并且需要单独设计超声波驱动电路和信号处理电路,实现难度较大。针对煤矿瓦斯抽采管道的特点,设计了一种基于超声波时差法的管道流量测定仪。在固定的传播距离下,超声波换能器发出的超声波在流体中的传播时间与气体的流速呈函数关系,而流速与管道截面积的乘积即为流量,从而间接得到管道气体流量。该管道流量测定仪以低功耗微处理器STM32F103为核心控制元件,在时间数字转换芯片MAX35104内部通过自动差分飞行时间测量法计算超声波顺逆流传播时间,根据传播时间计算气体流速、瞬时流量和累计流量。测试结果表明,基于超声波时差法的管道流量测定仪的最大绝对误差为0.15 m/s,最大重复性误差为0.17%,符合JJG 1030—2007《超声流量计检定规程》中2级精度要求,同时也满足MT 448—2008《矿用风速传感器》中对超声波式风速传感器基本误差的要求。     

基于自由运动一维标定物的多摄像机参数标定方法与实验

一维标定方法易于实现且标定效率高,为了克服现有一维标定方法的一些不足,本文提出一种用一维标定物标定多摄像机内外参数的方法,首先进行两两标定,在此过程中,假定主点坐标近似已知而仅考虑畸变、焦距、旋转和平移等参数,接着利用基本矩阵及一维标定物上特征点之间的几何约束,估计两摄像机的内外参数,两两标定完成后,采用Dijkstra最短路径法和捆绑调整对多摄像机系统进行全局标定(含主点坐标),仿真和真实实验表明本文的方法是切实有效的.     

中子吸收法硼浓度监测系统自动标定方法研究

核电站运行期间需要对一回路系统进行硼浓度在线监测,以便及时发现硼稀释事故,确保反应堆安全。为保证监测结果的准确性,需要对硼浓度监测系统进行定期标定。为了提高定期标定的效率,提出了一种新型自动标定方法,分别从控制参数自动获取和标定系数自动获取两方面开展研究;控制参数自动获取通过远程数字调节技术自动调节工作高压和甄别阈;标定系数自动获取利用基于数据统计涨落的方法来自动记录中子计数率。应用效果表明：硼浓度监测系统的控制参数实现了坪阈曲线自动绘制,标定试验实现了标定系数的自动计算,测量结果的最大误差满足系统技术要求。该标定方法适用于硼浓度监测系统的标定,满足该系统定期标定的准确性和效率性要求。     

一种简单的基于共面的摄像机参数标定方法

共面摄像机标定就是采用平面式模板来确定摄像机内外参数的过程,在此过程中图像像素和二维特征点是已知的。对于共面标定提出了一种简单及有效的方法去标定摄像机参数。即使用帧缓存中的计算机阵列图像直接来标定参数。首先采用预标定的方法标定出图像中心位置,然后根据帧存图像坐标和世界坐标之间的对应关系使用正交矩阵的约束条件来求解,在此算法中假设尺度因子为1,并且不考虑透镜畸变。所提出的算法用数字仿真图像及真实的图像检验。结果显示,所提出的算法具有较好的精度,是一种简单有效的标定方法。     

基于FPGA的多路矿用气体传感器智能调校系统

矿用气体传感器因煤矿安全被大量使用,国家规定必须定期进行调校,目前的传感器调校系统可同时对5-8台传感器进行调校,针对大中型煤矿生产过程中需要调校的矿用气体传感器数量大、调校耗时长的现状,提出了一种基于单片机与现场可编程门阵列（FPGA）的64路气体传感器调校系统,介绍了系统的整体设计并详细阐述了该系统的气路控制模块和传感器输出信号采集模块,使用Verilog语言在QuartusⅡ工具中实现FPGA的逻辑设计、仿真和综合。结果证明：该系统能有效地完成对64路气体传感器同时调校的目的,很大程度节省了人力消耗,提高了调校效率,节约了调校时间。     

定向高位长钻孔上隅角瓦斯治理技术

针对常规顶板高位钻孔因钻孔方位及倾角无法控制而难以钻进至设计层位,且有效抽采孔段较短、易出现抽采盲区、抽采不连续等问题,以王家岭煤矿上隅角瓦斯治理为研究背景,在20103综采工作面回风巷布置1组定向高位长钻孔与4组常规高位钻孔进行瓦斯抽采,对比分析了这2种高位钻孔的瓦斯抽采效果,结果表明:定向高位长钻孔有效抽采孔段长,抽采盲区少,能实现连续抽采;定向高位长钻孔单孔平均瓦斯抽采纯量为2.11m^3/min,最大可达2.9m^3/min,与常规高位钻孔相比平均瓦斯抽采纯量提高了约2.77倍,工作面瓦斯抽采率提高了近2倍,有效抽采时间提高了约3.15倍;仅接抽常规高位钻孔时上隅角瓦斯体积分数为1.0%以上,仅接抽定向高位长钻孔时降至0.6%以下,表明定向高位长钻孔治理工作面上隅角瓦斯具有明显优势。     

基于FPGA控制的超声波测距系统设计

介绍了超声波测距原理和基于FPGA控制的超声波测距系统组成,包括硬件结构及软件构成;鉴于温度对测距精度的影响,对温度进行校正。此系统具有可靠性高、集成度高、响应速度快、测量准确度高等特点。     

基于Halbach原理的电磁超声换能器永磁铁设计

在实际应用中,电磁超声换能器（electromagnetic acoustic transducer,EMAT）的转换效率低是一个普遍存在的问题,如何提高其检测效率是研究的重点。为了提高接收信号的幅度,对比了两种永久磁铁结构,选定了一种基于Halbach阵列的永磁铁的新型结构模型。对磁铁的提离距离做了仿真分析与实验研究,得出最合适的提离距离为2mm。通过理论计算与有限元方法的大量仿真与结构优化,验证了其结构的可行性与有效性。结果表明,新型EMAT结构能够有效提高接收信号的幅度,信噪比大约是传统EMAT结构的1.9倍。     

基于改进Bayesian-MCMC的突发水污染事件预测模型参数率定方法

预测模型是科学制定应急处置措施的基础.为快速准确地构建突发水污染事件预测模型,将预测模型参数的率定问题视为贝叶斯估计问题,并根据有限差分方法和贝叶斯推理得到参数的后验概率密度函数,再通过改进的Metropolis-Hastings抽样方法得到较为合理的参数值.以发生在某明渠段的突发水污染事件为例,分析讨论等容量控制非均匀流和非等容量控制非均匀流两种情景下不同观测噪声对参数率定值的影响,并与由贝叶斯-马尔科夫链蒙特卡罗方法得到的参数值和真实值进行对比.结果表明:改进Bayesian-MCMC方法在计算精度、适用性和抗噪声等方面优于贝叶斯-马尔科夫链蒙特卡罗方法,能较好地率定模型参数,并为构建突发水污染事件预测模型提供了新思路.