激光标靶六自由度测量技术

针对目前工程测量领域六自由度测量存在精度低、实时性和便携性差等问题,设计了一种激光标靶,结合全站仪能够实现空间六自由度测量。在嵌入式平台上,研究了一种以重心法为核心的光斑中心提取算法,该算法重复性精度高、鲁棒性好。通过对相机的非模型化参数标定,提出了一种姿态解算算法。实验数据表明,激光标靶在全站仪坐标测量精度基础上,滚转角和俯仰角测量精度可达0.005°,方位角测量精度可达0.0062°,满足多种工程测量需求。     

双目立体视觉动态角度测量方法

为实现对大幅度动态摆角及运动过程中物体空间姿态角的在线测量,提出一种基于双目立体视觉技术的动态角度测量方法。通过标定好的双目系统实时跟踪采集被测物体的特征点图像,重建特征点的空间三维坐标,进而计算出待测物的动态摆角或空间姿态角。实验结果表明:该系统在测量摆角时示值误差为±0.02°,测量空间姿态角时示值误差为±0.12°,同时具有非接触的优点,适用于动态摆角的在线测量及运动物体的空间姿态跟踪。     

量块姿态对坐标测量机尺寸测量示值误差校准结果的影响

分析量块在不同安装姿态下,支撑位置对量块中心长度的影响.利用有限元分析研究量块在各安装姿态下的长度变化量,并对校准坐标测量机实测条件进行模拟,进而研究量块安装姿态对坐标测量机尺寸测量示值误差校准结果的影响.提出利用多点支撑法,减小长度变化量的方法.有限元分析的计算结果表明,该方法可在一定程度上减小量块姿态变化而引起的其长度变化.     

激光标靶位姿测量系统的建模与误差分析

针对大尺寸组合精密测量的需求,提出一种新型激光标靶位姿测量方法.首先介绍了其测量原理,并采用基于插值的非参数模型标定方法建立了入射光线姿态和相机靶面光斑的位置关系,通过基于参考棱镜的反向解算方法求解相机坐标系和激光标靶坐标系的位姿关系,构建了该测量系统的数学模型.基于此模型分析了测量系统的误差源,并对模型中影响测量结果的因素进行了仿真分析.最后通过实验进一步验证了模型的可行性和有效性.     

电视跟踪测量系统跟踪和测角误差的检测

电视跟踪测量系统越来越多地应用在飞行目标的飞行姿态和轨迹的跟踪测量中,设备的跟踪水平和测角误差是仪器的重要性能指标.本文开头叙述了用动靶标检测电视跟踪系统的跟踪误差,接着介绍了以高速摄影结果为标准角值,用比对法检测电视测量系统的测角误差.最后,阐述了用等效正弦动态引导法,室内检测电视测量系统动态测角误差的方法和一个数据处理例子.     

三维坐标测量在雷峰新塔工程中的应用

介绍了在杭州雷峰新塔主体钢结构工程利用全站仪进行三维坐标测量的工程实践,结果表明:利用计算机算出梁柱的三维坐标,利用全站仪测量放样出梁柱的三维坐标,可以有效控制梁柱的空间位置.     

无人机对地成像定位方法

为解决基于单张图像的传统无人机对地定位方法的精度不能满足精确打击作战需求的问题,本文提出一种新的无人机对地定位方法.该方法通过线性化共线条件方程建立摄像机姿态角和焦距迭代计算模型,根据非共线位置拍摄的多帧图像及至少3个可识别同名像点坐标迭代计算摄像机姿态角和焦距的精确值,然后利用多摄站前方交会法求取地面目标的三维坐标.该方法不依赖于数字高程模型(DEM)及像片内外方位元素的测量值,消除了传统无人机对地定位方法三个定位误差源中的两个,因此具有较高的定位精度.仿真与真实图像实验计算表明:摄站本身坐标误差的大小是决定对地定位精度的主要因素,当采用DGPS定位摄站时,可以获得很高的目标定位精度.     

全站仪和GNSS-RTK在数字测图技术标准中的应用初探

随着现代科学技术的飞速发展,现代化测量技术及仪器设备得到了极大应用和发展。地形测量中,GNSS-RTK、全站仪等技术应用十分频繁。GNSS-RTK测量无需通视便能实现碎部点三维坐标的测量,且无误差积累,全站仪却不具备这样的优势。因此,将二者有机的结合起来,取长补短,能大大提升数字化测图的效率。     

基于MEMS惯性传感器的微型姿态测量系统

提出了一种基于低成本MEMS惯性传感器的微型姿态测量系统,包括MEMS速率陀螺、MEMS磁强计、单轴MEMS加速度传感器.重点研究了基于扩展Kalman滤波（EKF）的姿态估计创新算法,通过速率陀螺更新误差状态四元数计算姿态角,并通过飞行方向的加速度传感器和三轴磁强计来补偿陀螺漂移和姿态角误差,利用扩展卡尔曼滤波方程消除瞬时干扰,实现高动态姿态测量.系统的仿真和高动态实验表明,姿态测量动态精度低于5°,静态精度低于0.7°.     

一种平面标靶的校正方法

提出一种新的标靶校正方法.首先,用一台数码相机从不同角度拍摄标靶,获取多幅图像.分别提取各图像中标志点的中心作为特征点,根据标靶图案的拓扑关系,建立各幅图像间同名标志点的对应关系,并结合光束平差计算特征点的三维坐标,该特征点的三维坐标由尺度因子所约束.最后,根据任意两个特征点的实际距离来获取尺度因子,并将各特征点的三维...     

EPB盾构机推进系统振动响应分析

盾构机推进系统可以看作一个振动系统,为了研究土压平衡式（earth pressure balance, EPB）盾构机推进系统对初始条件的振动响应,用模态迭加法推导了无阻尼系统对初始条件的振动响应计算公式,在此基础上考虑地基弹簧的影响建立了五自由度无阻尼EPB推进系统振动模型,并推导了该振动模型对初始条件的振动响应.分析算例振动响应得出了绕X轴和Y轴的初始角度对推进系统的姿态影响很大.当初始角度为1°时,盾构机推进系统就会发生高达2753°的偏转,这样对盾构机姿态角的调整会产生很大的挑战,甚至会使盾构机偏离计划路线太多无法完成掘进工作.研究结果对工程上EPB盾构机掘进过程中姿态角调整具有一定理论指导意义.     

基于自适应控制技术的盾构掘进监控系统

为了实现盾构在不同地质情况下掘进的土压平衡自适应控制,研制功能更加完善、可靠性更高的掘进监控系统,根据盾构施工的可靠监测和自动控制要求,采用集中监测和分布控制相结合的模式设计了基于工业网络架构的盾构监控系统,并详细分析了监控系统软硬件的结构特点.针对盾构监控过程中的土压平衡技术,采用基于土层识别的自适应控制方法,以不同地层中的试验数据为依据,建立盾构施工的专家经验库,实现掘进过程中的土压自适应控制.整套监控系统软件通过LabVIEW和Matlab联合开发来实现.该监控系统经测试运行良好,人机界面直观,操作性好,系统安全性和可靠性高,为先进盾构掘进监控系统的研制和掘进过程的自动化管理奠定了基础.     

盾构管片拼装试验台监控系统设计

针对现有盾构管片拼装设备低精度、低效率、低可靠性的问题,以实现管片高效拼装为核心目标,设计了管片拼装试验台监控系统.在全面分析了管片拼装试验台的原理及监控需求的基础上,首先设计了以工控机为控制核心及以PCI数据采集控制卡为输入和输出模块的数据采集控制系统,接着分别设计了以软起动器为启停控制设备的动力电机电器控制线路及采用直接启动方式的风冷器电器控制线路,继而基于LabVIEW开发了可实现高速数据采集及实时控制的试验台监控系统软件,最后依据相关设计搭建了管片拼装试验台监控系统. 监控系统运行结果表明,硬件运算高速、可靠,软件设计合理、有效,该系统在试验台的操作过程及管片高效拼装方法的研究过程中发挥了重要作用.     

数控机床防护罩外观造型的虚拟设计

数控机床防护罩外观造型设计直接影响其在市场的竞争力,文章根据人机工程学原理对数控机床SSCK16防护罩外观造型进行虚拟设计,利用AutoCAD软件绘制二维图,用Solidworks软件进行三维造型,然后由PhotoShop软件生成数控机床外观造型图。实践表明,采用虚拟设计可以缩短产品开发周期,降低开发成本,使产品更加具有竞争力。     

冲击振动成型机周期运动的Hopf-flip余维二分岔与混沌

基于冲击映射方法和数值仿真分析了一类冲击振动成型机单冲击周期运动的稳定性与Hopf-flip分岔。应用映射的中心流形-范式方法将冲击振动成型机的冲击映射降阶为三维映射,分析了相关范式映射的局部分岔特性及参数开折。通过定性分析与数值仿真研究了冲击振动成型机在Hopf-flip余维二分岔条件下的动力学行为,讨论了Hopf-flip分岔点附近周期冲击运动不动点类型的转迁及其向混沌运动的演化过程。     

半主动式激光导引头跟踪角误差的分析与测试

根据半主动式激光导引头的目标探测原理,提出了四象限光电探测器的目标位置解算偏差模型,以及由探测器信号测量一致性引起的测量误差模型,据此进行了数值分析计算和试验验证.数值分析与试验结果表明,目标位于跟踪区外侧时,电路的目标位置解算偏差起决定作用,目标位于跟踪区中心时,探测器测量一致性误差起决定作用.利用本文的分析方法,可在激光导引头跟踪性能试验中,对其跟踪性能指标进行深入的分析与评价.     

基于网络的远程监测和故障诊断系统的数据库系统

随着信息技术和网络化向各个行业的延伸,实时监测已经成为机械设备监测的一种需要。而实时数据如何存取,采集后的这些历史数据如何为以后的故障诊断服务,在企业中如何来组织这些数据,是我们所要思考和解决的问题。所提出的基于网络的远程监测和故障诊断系统的数据库系统,正是基于上述的考虑,介绍了三个层次的数据库系统:企业监测站、企业监测中心和远程故障诊断中心。解决了实时数据的存取,历史数据的压缩,企业信息的管理等问题。整个库系统使用UML建模,对数据库系统进行了细致的分析和构造。     

1.2m缩尺实验盾构机械结构与液压系统设计

 为研究盾构掘进时各物理参数之间的相互影响,进而确定相适应的工作参数,设计开发了全断面盾构掘进机综合模拟试验台．其中,用于模拟真实盾构掘进的缩尺盾构主要由刀盘系统、推进系统、螺旋输送机系统等组成．根据实验的需要,设计了缩尺盾构的机械结构,详细说明了结构设计的思想以及缩尺盾构的工作过程．设计了缩尺盾构的液压系统,详细说明了液压系统的工作原理、功能特点和选型计算．利用AMESim软件对刀盘液压系统和推进液压系统进行仿真分析.仿真结果显示,刀盘转速和缩尺盾构的推进速度都可以实时控制,所设计的液压系统能够满足实验需要.     

基于单神经元PID的盾构推进系统同步控制研究

以在南昌地铁1号线艾溪湖东站至艾溪湖西站区间施工的"英雄号"盾构机为研究对象,针对盾构在复杂地层施工时,常规PID算法无法满足推进油缸速度同步控制的问题,提出单神经元PID控制策略。通过AMESim建立液压推进系统的物理模型,并利用Simulink设计出单神经元控制器,最后进行联合仿真,分析在不均突变载荷下各区间推进油缸的速度响应特性。仿真结果表明,该控制策略与常规PID相比,调节时间缩短0.1s左右,振荡幅值减小至原来的1/2内。由此可得,采用单神经元PID控制能够有效地解决推进油缸速度同步性差的问题,为不良地质环境下盾构推进系统的同步控制提供了理论支撑。     

Optimizing active and passive magnetic shields in induction heating by a genetic algorithm

This paper presents a method for designing optimal passive and active shields for axisymmetric induction heaters. Such shields are needed to protect human operators and external electronic equipment from stray magnetic fields. The method uses a genetic algorithm (GA) to minimize an objective function. This function reduces the magnetic field in the target area, the power dissipation in the active and passive shields, and the influence of the shields on the heating process. The GA returns the position and height of the passive shield, the optimal current for the active shield, and the number of turns of all coils. The paper describes two optimization modes: 1) optimization of only the active shield with fixed passive shield and 2) global optimization of both active and passive shields. Several passive shields are studied: electrically conductive shields and both electrically and magnetically conductive shields. The field reduction depends on the optimization mode and the passive shield properties, but always exceeds 25 dB for combined active and passive shields. Finally, the paper compares the results of the simulations to experimental measurements.