蒸发器传热管中心点的视觉定位

针对在核电蒸发器传热管清洗流程中传热管中心定位困难的问题,提出一种机器视觉方法实现传热管中心定位.首先对输入图像进行预处理和 Canny 边缘检测,获得干扰较少的边缘信息图;然后采用边缘像素逼近聚类法准确获取传热管左右边缘集合点;最后采用最小二乘法拟合左右边缘直线,取拟合直线中点的连线中点为传热管中心.实验表明,本方法泛化能力强,定位精度高,具有现场环境下高精度、高效率的定位检测功能.     

基于机器视觉的立铣刀磨损检测方法研究

针对传统立铣刀视觉检测流程中图像定位及利用圆弧拟合边缘不精确的问题,提出一种垂直分布的双镜头视觉检测方法,开发了一套加工中心立铣刀机器视觉检测系统。在自适应阈值分割及边缘检测算法的基础上,通过筛选及合并共线轮廓,拟合直线获取端面刀刃偏转角度,驱动电动机精确定位后采集铣刀侧面图像。基于立铣刀投影几何模型复原侧面轮廓,在侧面摄像头所获取的图像上拟合原轮廓曲线,结合区域求差算法计算出磨损参数及位置信息。实验表明,此检测方法可以精确拟合圆周刃轮廓,提取磨损缺陷区域,检测精度达到0.01 mm,实现了加工中心立铣刀在位检测。     

基于分层多尺度形态学梯度修正的分水岭分割

形态学分水岭分割对图像中的噪声和非规则细节较为敏感, 常常导致较严重的过分割. 如果在分水岭分割之前采用线性滤波器进行平滑,可以在某种程度上消除噪声和非规则细节干扰造成的分水岭过分割, 但是可能使分割出的目标轮廓产生位置偏移. 为了能够在消除过分割的同时保持目标轮廓的位置不变, 提出了一种基于分层多尺度形态学梯度修正的分水岭分割方法. 首先对原始图像进行多尺度形态学滤波平滑; 然后根据形态学梯度图像的三维地貌体积对其进行分层多尺度修正, 自适应地确定修正所需的结构元素尺寸, 对于低梯度层级采用较大尺寸结构元素进行形态学闭运算, 消除因非规则细节产生过分割的非规则局部极小值, 而对较高梯度层则采用较小尺寸的结构元素, 保持区域轮廓的位置不变; 最后在修正梯度图像基础上, 运用标准分水岭变换实现图像分割. 实验结果表明, 该方法能够在消除过分割的同时, 较准确的保持目标轮廓的位置.     

基于分层多尺度形态学梯度修正的分水岭分割（英文）

形态学分水岭分割对图像中的噪声和非规则细节较为敏感,常常导致较严重的过分割。如果在分水岭分割之前采用线性滤波器进行平滑,可以在某种程度上消除噪声和非规则细节干扰造成的分水岭过分割,但是可能使分割出的目标轮廓产生位置偏移。为了能够在消除过分割的同时保持目标轮廓的位置不变,提出了一种基于分层多尺度形态学梯度修正的分水岭分割方法。首先对原始图像进行多尺度形态学滤波平滑;然后根据形态学梯度图像的三维地貌体积对其进行分层多尺度修正,自适应地确定修正所需的结构元素尺寸,对于低梯度层级采用较大尺寸结构元素进行形态学闭运算,消除因非规则细节产生过分割的非规则局部极小值,而对较高梯度层则采用较小尺寸的结构元素,保持区域轮廓的位置不变;最后在修正梯度图像基础上,运用标准分水岭变换实现图像分割。实验结果表明,该方法能够在消除过分割的同时,较准确的保持目标轮廓的位置。     

基于改进C-V模型的多运动目标分割

针对固定摄像机视频监控中多运动目标自动分割问题,本文提出了一种基于帧间差分和改进C-V模型的新方法。首先,通过自适应阈值获得滤波后的相邻帧差值图像。其次,通过连通域分析和设定阈值,消除差值图像中噪声的影响并标定出运动目标所在的区域,计算运动区域的运动窗口。最后,对所有运动窗口,采用改进的C-V模型作分割,得到封闭和完整的运动目标轮廓。针对C-V活动轮廓模型不能自适应地分割非匀质图像问题,提出利用全局梯度信息演化活动轮廓曲线,根据闭合活动轮廓曲线内外部的梯度信息重新定义图像分割能量函数。实验结果表明,该算法避免了对整个图像的分割,减少了运算量,能实现对刚体或非刚体的多运动目标的自动检测和轮廓分割。     

基于预分割轮廓的CT图像亚体素表面检测方法

针对基于CT(computed tomography)图像检测分析中的点云提取精度与完整性问题,提出一种基于预分割轮廓的高精度、高完整性的亚体素表面检测方法。首先采用Otsu分割算法提取CT图像的体素级轮廓点集,并以此作为粗定位轮廓自适应地生成用于亚体素表面检测的完备感兴趣区域(region of interest,ROI);然后提出一种基于梯度非极大值抑制的表面体素判定方法,避免了梯度阈值选择难题;最后基于3D Facet模型定位亚体素级表面点位置。实验结果表明,该方法能有效改善传统亚体素检测方法的轮廓丢失、伪边严重等问题,轮廓定位误差小于0.2个体素,同时能够取得3倍以上的计算加速比。     

一种基于水平集的多尺度乳腺肿块分割方法

作为乳腺肿块检测的重要环节,肿块分割在乳腺癌的计算机辅助诊断系统中扮演着重要的角色。提出一种基于水平集的多尺度乳腺肿块分割方法。首先对乳腺图像进行高斯金字塔分解,在粗尺度图像上使用C-V模型对肿块进行粗分割,得到的粗轮廓作为细尺度图像上的初始轮廓;考虑到C-V模型在分割灰度不均匀图像时所存在的局限性,在细尺度上提出一种局部活动轮廓模型,对粗分割的结果进行局部精细化处理。另外,为了提高分割方法的自适应能力,从粗分割结果中抽取灰度、面积特征作为局部活动轮廓模型参数设定的依据。将本文方法、C-V模型以及RSF模型应用于89例肿块病灶图像时,分别获得0.236 1、0.300 4和0.373 8的平均误分率。结果表明,所提出的多尺度方法具有更高的分割精度和鲁棒性。     

基于远程图像定位的快速灭火方法的研究

室内大空间场所的空间分割、防火分区多,且建筑结构特殊、设施复杂,灭火困难。自动跟踪定位射流消防系统可用于火灾早期的自动探测、定位和灭火。但由于重力和空气阻力,射流离开喷头后并不是直线运动,其运动轨迹近似一条曲线。因此,即使可实现喷头对火源中心的精确定位,射流落水点与火源之间也存在较大的偏差。针对该问题提出了一种基于远程图像定位的快速灭火方法,在对火源进行自动跟踪的基础上,利用微型监控摄像头采集的现场视频图像,在上位机监控平台上通过修正落水点位置,实现精确定位灭火。     

引入局部信息的带钢缺陷图像凸优化活动轮廓分割模型

为解决Chan-Vese模型和局部二元拟合(Local binary fitting,LBF)模型在带钢缺陷图像分割时存在的对初始轮廓位置敏感、运行速度较慢等问题,提出引入局部信息的带钢缺陷图像凸优化活动轮廓分割模型(Local information convex activecontour,LICAC)。该模型利用凸优化技术将一个非凸的分割模型转变为凸优化问题,并采用Split Bregman方法对问题进行快速求解,从而解决Chan-Vese模型和LBF模型对初始轮廓位置敏感等问题。通过引入图像局部信息,该模型可以有效分割灰度不均匀的带钢表面缺陷图像。使用该模型分别对焊缝、黄斑、孔洞和划伤等4大类单个带钢缺陷目标区域的图像进行分割试验,分割效果和运行时间都明显优于其余两种模型。同时,该模型也可用于含多个缺陷目标区域的图像分割,并通过对划伤、夹杂、麻点和抬头纹等4大类常见的多个缺陷目标区域的图像进行分割试验,验证了该模型的有效性。     

基于多模型级联的双目视觉铸件缺陷检测方法

为了解决铸件表面缺陷检测以及缺陷位置的三维定位问题,采用双目视觉系统获得图像,依靠三角测量法获得点云数据,基于正态分布变换配准方法实现工件的三维定位。通过多模型级联解决少样本和样本比例失衡情况下的表面缺陷检测,结合无监督模型的编码解码方式,依靠正样本训练获得对缺陷图像进行修复的网络模型,将修复后的图像与原始图像进行差异分析获得缺陷位置;使用MASK-RCNN模型进行监督模型训练,获得一体化检测分割模型,直接定位缺陷位置及类别。此外还将运动机构的物理坐标系、双目成像的工件坐标系以及平面图像的坐标进行换算,得到多个坐标系的转换关系,实现了平面缺陷的位置信息映射到三维工件的空间中。实验表明提出的双目视觉系统在工件成像以及检测方面具有良好的效果。     

Numerical simulation of the effects of a suction line heat exchanger on vapor compression refrigeration cycle performance

Most modern refrigerators incorporate heat transfer between the refrigerant in a capillary tube and the refrigerant in a suction line. This heat transfer is achieved by a non-adiabatic capillary tube called a capillary tube-suction line heat exchanger and is supposed to improve the performance of the small vapor compression refrigeration cycle by removing some enthalpy of the refrigerant at the evaporator entrance. To investigate the effects of this heat transfer on the refrigeration cycle, a computer program was developed based on conservation equations of mass, momentum, and energy. The non-adiabatic capillary tube model is based on a homogeneous two-phase flow model. The simulation results show that both the location and length of the heat exchange section influence the coefficient of performance (COP) as well as the cooling capacity. It is noteworthy that the influence was not monotonic; that is, the performance may be deteriorated under certain conditions.     

套管式CO_2蒸发器的优化设计计算

为了设计出结构紧凑、具有更好换热性能的CO_2蒸发器,本文建立了套管式CO_2蒸发器的计算模型,论述了套管式换热器的计算方法和步骤,并最终确定了套管式换热器的结构尺寸和型式。结果表明:传热系数随管束内径的增大先增大后减小,CO_2侧压降随管束内径的增大而减小;管束个数增加,换热系数和CO_2侧压降都减小。研究成果可为今后套管式CO_2蒸发器的优化设计提供理论依据。     

超声乳腺肿瘤图像中种子点的自动定位研究

利用种子区域增长对超声乳腺肿瘤图像进行分割是一种常用的计算机辅助诊断方法。为实现种子点的自动快速定位,满足实时在线分割图像的需求,根据超声乳腺肿瘤图像的结构特征,综合图像的灰度因素和空间因素,提出了一种基于迭代四叉树分解的算法。该算法将满足特定阈值的图像分裂转化为寻找种子区域,以实现种子点的自动定位。对105幅超声乳腺肿瘤图像进行了实验验证,结果表明,该算法准确率能够达到94.28%,平均耗时2.97 s,不但满足了种子点的自动定位于图像肿瘤内部,而且需要调整的参数少,其定位效率要高于人工选择。     

单流程蒸发器表面温度场均匀性的影响因素研究

改善蒸发器表面温度场的均匀性对提高其换热效率具有决定性作用。设计出一种类似平行流蒸发器的圆管单流程蒸发器,改变其集液管和蒸发管衔接处的孔径大小以及制冷剂入口流速,并进行了蒸发器管路的水力计算和相应的实验研究,得出管路中间截面的温度分布。模拟结果表明:在结构一定的条件下,集液管内的制冷剂来流速度具有决定性作用。当集液管内的来流速度在0.04m/s时,蒸发器各支管的温度分布最为均匀;同时在制冷剂流量一定时,支管数及各蒸发管与集液管衔接处的孔径大小也影响着温度分布。试验结果证明了此结论:在一定的液态制冷剂集管入口流速下,最小孔径为0.4mm时,具有8根支管的单流程蒸发器比10根支管的单流程蒸发器具有均匀的温度场。研究结果为研发高效率的平行流蒸发器提供了一定的理论和试验基础。     

基于分布参数模型的水平管式降膜蒸发器模拟

建立水平管式降膜蒸发器蒸发换热的分布参数模型,考虑换热性能沿管子轴向、管排方向的变化,以及传热管发生干斑现象时对降膜蒸发的影响。对一降膜蒸发器的性能进行模拟分析,并考察管束布置、制冷剂液膜质量流量、管程布置以及满液位置对降膜蒸发器性能的影响。结果表明,计算结果和试验结果吻合良好,通过合理的设计管排方式和满液位置,可以减少或避免干斑现象的发生,提高降膜蒸发器性能。     

气泡高干扰在线铁谱视频图像的磨粒快速分割算法研究

针对在线铁谱视频图像气泡高干扰所面临的磨粒分割困难问题,提出一种气泡高干扰在线铁谱视频图像的磨粒快速分割算法。首先运用运动检测的方法确定视频中气泡的位置,并用相邻帧相同位置的图像信息对气泡区域进行处理,再使用双边滤波对处理后的图像进行平滑去噪,实现气泡干扰的初步抑制;最后基于抑制气泡图像的灰度直方图,对每一帧图像选取其自适应的阈值,实现在线铁谱视频图像中磨粒的快速分割。该研究为在线铁谱的磨粒分割与后续对磨粒特征的智能提取和分析奠定了基础。     

EXPERIMENTAL RESEARCH AND DESIGN ON HEAT TRANSFER OF EVAPORATOR USED IN THE LARGE QUICK FREEZE PLANT

The evaporator is the main part of a quick-freeze equipment. There are many factors influencing the heat transfer coefficient of an evaporator. The most important factors among them are the fin shape, tube diameter, distance of fin space, frost, and velocity of air flow etc. They mainly influence the thermal efficiency of an evaporator, and therefore its thermal efficiency has direct relationship with the whole efficiency of the quick freeze plant. Evaporators with different structural types have different heat transfer efficiency. In order to obtain high efficiency structure of evaporator, 8 evaporator models with different fin shape, tube diameter and tube arrangement are analyzed and compared. The calculation results show that the integral waved fins, equilateral-triangle arranged small diameter tubes and varying fin-spacing has the highest heat transfer coefficient. The experimental result also shows that the evaporator with this type of structure has better thermal efficiency. The experimental result is in good agreement with the calculation result. It can instruct engineering design for usual designer. A real quick-freeze equipment is designed and put into production. The result shows that, compared with traditional domestic quick-freeze equipments, this equipment decreases by 40% in size and by 20% in energy consumption.     

再循环重力供液制冷系统换热性能可视化研究

建立了再循环重力供液制冷系统可视化试验台,在不同工况下对制冷系统进行实验研究,观察玻璃蒸发管内制冷剂的沸腾换热流动状态,研究分析重力供液蒸发器的传热特性。试验表明:再循环重力供液蒸发器内,制冷剂的沸腾换热出现了气泡流、气塞流、气弹流、分层流、波状分层流等流型。通过编程计算得到,经过修正的J.Chawla关联式和Kandlikar关系式分别在低温及高温工况下对沸腾换热系数有较好的预测,计算结果与试验值的偏差均在12.5%以内,采用两种关联式相结合的方法能较好地对重力供液蒸发器管内沸腾换热进行预测。     

一种多功能换热器的设计与试验

为研发数据机房空气调节用高效制冷机组的需要,设计了一种兼为冷凝蒸发器和储液器的多功能壳管式换热器。换热器的管程为蒸发侧,由数个相互独立的蒸气压缩制冷回路的蒸发管簇组成,通过启停制冷压缩机的工作数量等能量调节技术以适应热负荷的宽幅变化;壳程为冷凝侧,进入的第二制冷工质的干度或过热度随着外界环境温度及热负荷的变化在较宽的范围内波动,通过进液口、均流板和蒸发管簇,被冷凝和过冷后储存在壳管的下半部,通过液泵输送到室内侧蒸发器吸热。该换热器结构紧凑、工作可靠,可通过调节制冷系统的能量输出精确控制供液参数,并通过调节第二制冷工质的供液量快速响应被控对象热负荷变化,工程样机性能试验结果表明该换热器达到了预期设计目标。