基于正交电磁原理的PCCP断丝检测

针对预应力钢筒混凝土管PCCP预应力钢丝断裂这一主要失效模式,对基于正交电磁原理的断丝检测技术进行了研究。利用COMSOL有限元仿真软件,建立并优化了检测系统模型,进而对断丝效应进行了理论剖析,分析了边缘效应、断丝与检测器周向相对位置、激励频率、钢丝相对磁导率等因素对断丝信号特征的影响,为实际检测提供了理论指导;分析了钢筒结构对仿真结果的影响,为计算效率的提高提供了参考依据。最终,设计并实现了正交电磁断丝检测系统,创新性地提出一种基于正弦脉宽调制技术和智能功率模块的高压大功率正弦信号线圈驱动方案并设计了相应保护电路,采用锁相放大器可以有效提取断丝信号。实验结果表明,该系统可以有效识别断丝,且成本较低。     

预应力钢筒混凝土管(PCCP)生产企业用电安全管理浅析

电能是预应力钢筒混凝土管(PCCP)生产必不可少的重要能源,但电能在支撑PCCP生产的同时,也为PCCP生产企业安全管理带来了一定的难度。鉴于此,分三个阶段对PCCP生产企业用电安全管理进行了分析和介绍。     

浅谈PCCP生产企业中已建燃气锅炉房电气防爆设计的整改措施

蒸汽养护是预应力钢筒混凝土管(PCCP)生产中的关键环节,而锅炉是PCCP蒸汽养护的基础。在当今的环保形式下,燃气锅炉成为PCCP企业蒸汽养护的首选设备,但燃气锅炉房的电气防爆设计国家至今尚没有明确的条文,致使设计不尽相同,造成已建燃气锅炉房电气防爆设计整改较难。鉴于此,对PCCP生产企业中已建燃气锅炉房电气防爆设计的整改措施进行了介绍。     

放电位置随机分布的电火花线切割加工仿真模型

在电火花线切割单脉冲放电过程仿真的基础上,基于有限元软件ANSYS提出了一种放电位置随机分布的电火花线切割加工温度场仿真模型。在仿真过程中,放电位置随机分布,并引入"生死单元技术"去除高温蚀除的单元,得到了线切割连续脉冲放电加工过程的表面效果。然后利用温度场仿真结果计算不同放电参数下的材料去除率,并基于脉冲利用率和电极丝换向时间进行修正,发现修正后材料去除率仿真结果与实际加工结果之间误差小于10%,验证了电火花线切割加工连续脉冲随机放电的仿真模型的准确性。其中,电火花线切割加工过程的脉冲利用率、电极丝换向时间是导致仿真结果出现偏差的主要因素。为了分析实际加工过程的脉冲利用率,搭建了脉冲利用率检测装置,对不同伺服条件下的脉冲利用率进行了统计。     

体内外混合配束预应力混凝土箱梁受力性能分析

针对预应力混凝土箱梁体内外混合配束方式,应用大型有限元软件ANSYS,对某简支箱梁模型的线弹性工作阶段进行受力分析,并将计算值与试验值进行比较,结果表明,ANSYS分析方法能够较好地模拟实际受力情况。借此建模方法通过相关参数分析,考虑预应力筋数目、力筋布置位置和张拉预应力等因素对箱梁受力性能的影响,为今后的体内外混合配束预应力箱梁设计提供一定参考。     

桥梁缆索断丝微磁检测技术研究

基于铁磁材料的剩磁现象,建立了桥梁缆索断丝缺陷漏磁场分析有限元模型,分析了断口处钢丝表面及空气中的漏磁场分布规律,计算了空气层中漏磁场的强度,为微磁探伤技术的应用提供了理论依据;搭建了基于微磁原理的缆索断丝检测试验平台,采用三维磁阻式传感器对缺陷缆索的模拟试件进行了探伤实验,试验结果证实了缆索钢丝中剩磁场的存在及断丝处漏磁场的可检性,分析了不同断丝数量及不同断丝位置的漏磁信号特征,验证了理论分析的正确性及微磁检测方法的可行性;基于微磁原理的缆索断丝无损检测系统,可省略笨重的激磁单元,为实现检测装置的节能化与轻量化设计提供了科学依据。     

一种钢丝绳断丝无损定量检测方法木

钢丝绳已广泛应用于电梯、起重机械、客运索道等相关行业,由其断丝、磨损等缺陷所引起的安全问题备受人们关注.采用低频透射式电涡流检测方法,设计一个探头沿径向对称布置的可调整式环形涡流探伤装置,克服了提离效应、边缘效应以及集肤效应对检测系统的影响.选取感应信号相对于激励信号的峰-峰值差和相位差作为特征量,采用数字式峰-峰值算法和占空比原理计算信号特征量.针对钢丝绳电涡流无损定量检测系统,采用断丝数量和断丝位置表征断丝缺陷,建立断丝缺陷与特征量、传感器参数、钢丝绳特性以及后两者间相对关系的广义甬数模型,通过最小二乘拟合法确定系统函数模型,结合空间等间隔采样技术定量分析断丝缺陷,并探讨了此检测系统相关参数的确定.设计了一套以计算机为核心的无损检测系统,针对自制钢丝绳进行实验研究.实验结果表明特征量确定合理、提取方法合适、广义函数模型有效、系统总体方案可行,为钢丝绳电涡流无损定量检测系统的实现和推广奠定了基础.     

便携式钢丝绳断丝定量检测仪

本文介绍了一种用电磁无损检测法定量检测钢丝绳断丝的仪器,不但能检测到断丝位置,而且能判断断丝集中区内的断丝根数,当最危险段内的断丝根数超过安全规程时,可鸣叫报警。仪器定量分辨力高、工作稳定可靠。断丝定量准判率大于80%。     

改进深度学习框架Faster-RCNN的苹果目标检测

苹果图像的目标检测是研究苹果采摘机器人的关键技术。本研究以自然光源下的苹果图像为研究对象。首先,针对原始RPN结构的3×3单一小滑动窗口摄取特征信息有限问题,设置不同面积、不同尺寸的9个候选框,同时增加1个滑动窗口,以提高感受野的面积与强度,改进深度学习目标检测框架Faster-RCNN,进而搭建深度学习模型。然后,对图像标注目标的实际位置和类别标签,以苹果的测试集作为输出期望,经过训练得到模型的有效权值。实验结果表明,模型迭代3 000次后,改进模型的目标检测准确率为97.6%,而原始模型为95.3%。另外,改进的模型相对原始模型定位精度更高。     

一种丝驱连续体手术机械臂的设计及其运动学分析

针对现有的连续体机械臂及其运动学模型无法得到运动学解析解的问题,设计了一种具有两个弯曲自由度的丝驱动连续体机械臂原型,并对其正逆运动问题进行了研究。基于分段常曲率假设,结合D-H法建立了连续体机械臂的正运动学模型,推导出了驱动丝长度到机械臂末端位置的映射关系,得到了正运动学解析解;通过提取机械臂骨干曲线,利用几何分析法建立了连续体机械臂逆运动学模型,推导出了机械臂末端位置到驱动丝长度的映射关系,并得到了部分逆运动学解析解;最后,通过实验对所提出运动学模型的有效性进行了验证。研究结果表明:所提出运动学模型的平均位置误差不超过2.56 mm,约占机械臂总长度的2.57%,能够很好地用于连续体机械臂末端位置控制。     

磁偶极子的定位模型及实验验证

磁偶极子模型被广泛应用于目标物体定位及状态测定应用中,本文讨论了磁偶极子标量模型的推导.并设计了磁传感器模块对其进行验证.在实际位置检测应用中,当检测距离并不远远大于目标体体积的情况下,理想的磁偶极子模型便不能成立,本文基于该标量模型和磁传感器模块,对于在实际应用中理想磁偶极子模型在检测距离变化时的成立条件,并通过Cm实验进行验证,深入研究了磁偶极子理想模型在定位过程中的应用,提出检测磁偶极子模型在距离检测应用中的有效性的检测方法.     

基于小波分析的钢丝绳断丝信号检测

利用漏磁法检测钢丝绳断丝,利用小波变换的变焦特性和局部化性质对检测信号进行了多分辨率分析.结果表明,该方法在奇异信号检测和局部化分析方面具有优异的特性,可以聚焦到信号的细节,适合突变信号的时频分析处理.应用小波变换对钢丝绳断丝检测信号进行了奇异性分析,可以准确判断断丝位置和根数.     

基于隧道磁阻阵列的钢索断丝检测传感器研制

为将新型高灵敏度磁敏元件——隧道磁阻(TMR)器件应用于钢索断丝漏磁检测,采用带磁屏蔽层的类赫姆霍兹线圈作为励磁结构,设计了基于柔性印刷电路的隧道磁阻圆环阵列,可实现对直径为14 mm钢索表面断丝处漏磁场的检测。利用加工有全环向沉槽的钢杆试件,测试7个TMR阵元的一致性,结果表明,宽、深均为0.5 mm的沉槽缺陷检测信号幅值均值约33 mV,信噪比可达14.5 d B,而7个阵元输出电压的极限误差为±1.85 mV。将研制的隧道磁阻阵列传感器应用于钢索表面6处位置不同的断丝缺陷检测,依据检测信号或扫查成像结果,可以清晰分辨出单根0.5 mm断丝缺陷,并确定各断丝在轴向和周向的位置。     

SMA柔性扭转驱动器的结构设计与优化研究

设计了一种基于柔性结构的SMA扭转驱动器,通过加热SMA丝收缩带动柔性结构变形从而实现驱动器的扭转输出。柔性结构在SMA丝拉力作用下的变形情况对驱动器的转角输出有很大的影响,为获得最大的输出转角,需对柔性结构的形状和SMA丝的作用点位置进行优化设计。采用三次B样条曲线描述柔性结构的形状,通过有限元法分析柔性结构的变形,并应用遗传算法进行柔性结构的形状优化和SMA丝作用点位置优化。实际算例表明,利用优化方法可快速有效地获得使SMA柔性扭转驱动器输出转角最大的柔性结构形状与SMA丝作用点位置。     

基于DSSD模型的机械加工件表面缺陷检测研究

针对机械加工件表面缺陷检测问题,对工件表面缺陷种类、缺陷位置进行了研究,对深度学习中的目标检测算法进行了归纳分析,提出了一种基于DSSD模型的机械加工件表面缺陷检测方法。该方法首先利用扫描电子显微镜获取了不同工件、不同位置的表面缺陷图像,建立了工件表面缺陷数据集,并对数据集进行了扩充;然后将DSSD网络模型反卷积模块的网络层数进行了简化,从而降低了计算复杂度;最后利用简化后的DSSD模型完成了对数据集的训练和测试。研究结果表明:DSSD模型的检测效率高于YOLO、Faster R-CNN和SSD这3种模型,能够更准确、快速地检测工件表面缺陷,为实际工业场景下的缺陷检测提供了新的思路。     

快走丝线切割电极丝的预应力法张紧

通过对线切割走丝系统张紧力调整的分析,提出了采用预应力张紧电极丝的方法,设计了具体实施机构,通过理论计算分析得到了在该机构中电极丝张紧力的调节与电极丝的直径无关,仅与电极丝的屈服强度和需要的张紧程度有关。     

横向体外预应力加固混凝土空心板梁桥的结构响应研究

横向体外预应力方法是一种加固原理简单、易于实际工程实现的加固方法。该加固方法能明显提高装配式混凝土空心板梁桥横向整体受力性能,增大板桥的横向刚度和板间联系,使得各板间的协同作用性能增强。针对某混凝土空心板梁桥实际工程,采用有限元方法,建立了加固前后的空心板梁桥空间计算模型,进行了横向体外预应力的模拟,并从挠度和荷载横向分布系数角度对横向体外预应力方法的加固效果进行了分析。通过实际数据对比分析可知,横向体外预应力加固效果良好,分析方法正确,研究结论可供混凝土空心板梁桥工程设计参考。     

基于虚拟仪器技术和小波变换的钢丝绳断丝检测

将虚拟仪器技术应用于钢丝绳的断丝检测，利用虚拟仪器强大的数据分析功能，通过小波变换实现钢丝绳断丝信号的突变特征的提取。提高准确判别断丝位置与大小的能力。本系统以灵活的软件功能代替固化硬件，提高了系统的可靠性和测量精度。     

小波分析在钢丝绳无损检测中的应用

本文论述了采用漏磁通法检测钢丝绳局部损伤的原理和方法，并将小波理论有效地用于检测信号的处理中，用来确定局部损伤的位置，识别内外部断丝。     

考虑应力波衰减特性的磁致伸缩位移传感器的输出特性与实验

为提高磁致伸缩位移传感器的测试量程,需要对传感器的输出特性进行研究,以期获得更大的检测信号。针对应力波在传播过程中的衰减直接影响检测信号幅值的问题,从声压强度与声波峰值的关系出发建立了含有传播距离的输出电压模型,确定了输出电压随传播距离呈指数衰减的规律。为了测试输出电压随传播距离变化的关系,提出通过应力波来回多次反射来得到衰减后的电压幅值的方法,去掉波导丝两端阻尼,永磁体和检测线圈的位置不变,可以避免波导丝的不均匀性对输出电压的影响以及较长波导丝所需激励电压过高的问题。搭建了传感器输出信号衰减测试平台,对线径为0.5 mm,应力波衰减系数为0.132 3 Np·m~(-1)的Fe-Ga丝进行测试,基于所提实验方法,测得应力波传播距离为0.312~4.266 m时,偏置磁场分别为7.5和10 k A/m对应的输出电压的变化范围分别为138~79.6 m V和172~99.5 m V。从实验上验证了输出模型的准确性,应用此模型可以对传感器的输出电压值和量程进行预测。