新型煤矿巷道随掘超前探测方法研究

本文提出了新型煤矿巷道随掘超前探测方法,为实现巷道掘进和超前探测并行作业提供了可行思路。首先,提出随掘超前探测方案,将掘进机的截割头作为随掘场源,融合物探方法与掘进主体;然后,构建随掘超前探测理论模型并获取测点电位变化规律,与有限元计算结果比对,验证了测点电位数值计算方法的准确性与可行性;最后,确定随掘场源的分流规则,以正常地质体作为参照,对比研究随掘过程中低阻和高阻两类不同异常体的视电阻率演化规律,当场源越接近低阻含水带,视电阻率均值降幅从5.40%提高至29.80%,越接近高阻断层,视电阻率均值增幅从7.12%提高至35.53%,水箱模拟实验表明,所提煤矿巷道随掘超前探测方法可实时、连续探测掘进工作面前方地质状况。     

煤矿掘进工作面物探技术应用探讨

通过对目前煤矿掘进工作面掘进设备智能化现状的分析,结合掘进面迎头超前探测技术,借鉴盾构机随掘探测技术,研究了煤矿掘进设备智能化未来发展路径。得出结论：掘进设备需采用高精度随掘探测技术,实现超前地质透明化分析决策,才能真正实现智能化无人掘进目标。     

盾构施工中地质情况超前预报的雷达探测研究

首次尝试将探地雷达方法应用到盾构前方地质情况的超前探测,并进行了模拟试验.通过分析试验结果,对探地雷达方法应用于探测盾构前方的地质状况的可行性进行探讨,也为进一步盾构施工的自动化、信息化提供一定依据.     

基于栈式自编码器的磁探测电阻抗成像算法研究

针对目前磁探测电阻抗成像算法图像重建分辨率不高、精确度低的问题,提出了一种基于栈式自编码(SAE)神经网络的磁探测电阻抗成像算法。使用方形成像体进行仿真实验,通过训练样本建立SAE神经网络模型,确定神经元权重和偏置值。利用该网络模型重建成像体内部的电导率分布;并在异质体中心位置、算法的抗噪性能等方面将重建结果与基于Levenberg-Marquardt算法的反向传播神经网络的重建结果进行对比。结果表明栈式自编码神经网络算法显著提高了磁探测电阻抗成像的重建精度、抗噪性能。最后,通过仿体实验验证了SAE算法的可行性。根据实际测得的磁场,使用神经网络算法重建电导率,准确定位异质体位置。SAE神经网络算法的提出对于磁探测电阻抗成像技术的广泛应用具有重要意义。     

盾构前方障碍物探测中天线阵雷达的应用研究

针对盾构施工时前方障碍物不明易造成事故的问题,基于探地雷达天线阵技术,提出将天线阵雷达安装于盾构刀盘上探测前方障碍物,进行雷达参数设置、布置方案设计和频率选择,最后正演模拟试验表明,利用天线阵雷达能够实现1m距离内水泥管的准确探测,为盾构施工前方障碍物的超前探测做了有益尝试.     

迈步式超前支护系统设计与支护特性研究

为提高综掘巷道的掘进效率、改善支护工艺,提出一种用于综掘巷道迎头顶板支护和自移式迈步式超前支护装备。分析巷道迎头顶板的力学特性和超前支护装备的工作原理,建立超前支护-顶板系统的力学模型,利用结构力学和材料力学相关理论建立顶板的挠度方程,借助计算机辅助软件求解顶板的变形规律。使用Ansys仿真软件对顶板及支护设备的变形量进行仿真。设计了超前支护实验样机,结合模拟顶板对超前支护装备的支护特性进行了模拟实验。实验结果表明,在超前支护装备的作用下,巷道顶板得到了有效支护,顶板变形量较小,其具有较高的工程应用价值。     

双程摆扫激光测距探测成像在输电线路通道监测中的应用

针对传统输电线路通道监测方法忽略了对输电线图像的边缘灰度特征检测,导致输电图像轮廓特征不准确,输电线路通道监测出现较大误差的问题,提出基于双程摆扫激光测距探测成像的输电线路通道监测方法.构建双程摆扫激光测距探测成像模型,采用激光传感器实现对双程摆扫激光测距探测节点部署.利用探测模型提取输电线路通道监测双程摆扫激光图像,检测输电线路图像的边缘灰度特征.采用双边滤波器实现对输电线路通道监测的图像增强和降噪处理,构建边缘轮廓特征检测模型,根据图像差异度融合结果实现对输电线路通道监测.仿真实验结果表明,采用该方法进行输电线路通道监测的可靠性较好,监测自动化水平和视觉成像水平较好,提高了输电线路通道监测方法的自适应性和准确性.     

曙光煤矿瞬变电磁超前探测物理模拟试验研究

基于曙光煤矿利用瞬变电磁超前探测物理模型,判断曙光煤矿工作面巷道探测时前方围岩体内部的含水体的分布情况。结果表明:巷道的迎头左前方和右前方的视电阻率值非常高,而迎头的正前方表现的视电阻率值相对较低;综合分析低电阻部分的中心位置基本可以较好的和设计的模型出现的异常体的实际位置相符合。     

高炉红外/雷达复合探测系统的设计与实现

高炉生产过程中需要及时掌握炉内料面形状分布和变化的确切指标,而传统上采用的红外成像技术可以在较暗状态下利用温度分布构造较为准确的三维图像,但在低温区效果不好.而雷达探测则与炉内温度没有直接关系,可以将任何温度的面料分布探测出来,但其固有的准确度问题使其广泛应用受到影响.本文创造性地提出将面料红外探测与雷达探测相结合的方法,并设计了一套基于图像处理的高炉料面在线检测模型.对系统的数据采集、系统控制及上位机显示等必要部分进行了系统集成.通过实验证明了该方法的合理有效性.本创新方法具有较强的适用性及相当的推广价值.     

撞楔超前支护在巷道构造应力区中的应用

方山店坪煤矿2042巷过F7断层期间,受构造应力影响巷道前方5.0m范围顶板出现超前破碎,导致巷道掘进后顶板破碎严重,局部出现冒落现象,易发生顶板垮落事故.针对这种情况,该矿通过技术研究,决定对巷道过断层期间采取撞楔超前支护,对巷道前方煤体进行超前维护,通过实际应用效果来看,采取超前支护后有效控制了断层区煤体破碎,取得了显著应用成效.     

结合暗场散射与曲率成像的镜面缺陷检测方法

在镜面表面缺陷检测技术中,常用的暗场成像检测法对于波纹类的三维镜面缺陷难以形成对比度,为此提出了一种结合暗场散射法和曲率成像法的综合型镜面表面缺陷检测方法.分别对暗场成像原理和基于条纹反射的曲率成像原理进行了理论分析;构建了结合两种成像模块的综合型镜面缺陷检测的实验装置;对注塑反射镜和抛光玻璃薄片两种样品进行了缺陷成像...     

基于图像差分的精密畸变校正研究

图像畸变是影响视觉检测精度的关键因素.通过图像差分建立畸变场微分方程,提出了摄像机光学成像系统畸变场微分方程参数的理论计算方法,实现了基于图像差分的精密视觉检测.首先给出差分成像方式及图像畸变场微分方程建立方法,然后高精度标定摄像机确定畸变场微分方程理想平移量参数,改进Harris角点提取法使其达到亚像素精度,再采用SAD角点特征匹配法确定畸变场微分方程局部位移量参数,最后利用Nelder-Mead-Simplex优化策略实现畸变场微分方程求解,获得图像畸变完整精确的描述.在石油管螺纹梳刀上的实验表明,该方法检测精度高,且仅需要2个平移自由度,极大地简化了图像检测机械装置.     

微压力接触式台阶仪的结构设计与实验研究

介绍了一种基于光电检测原理的高精度接触式二维轮廓检测仪。该仪器将CCD成像检测技术与接触式检测技术有机的结合起来,通过狭缝成像方式代替进口容栅和磁栅,实现对工件的高精度尺寸检测,具有接触压力小,成本低等优点。实验测得,仪器最小分辨率为1μm,多次测量重复精度为±5μm。     

NO2 双通道光谱成像定量监测技术研究

二氧化氮(NO₂)是危害环境和人类健康的主要污染气体之一,需要对其排放进行监测以实现更好的治理。现有成像监测方法具有大范围实时的优点,但存在重建背景准确性和适用性不足的问题。本文提出了一种利用双通道光谱图像对气体浓度进行定量监测的方法,通过405和470 nm双通道光谱图像反演NO₂浓度,开展了以下理论与实验研究：进行了理论推导,得到气体柱浓度与双通道光强比之间的关系式;分析了双通道曝光时间对标定公式的影响,比较了采集的双通道光强比值与理论值,两者相差0.26%;采集了北纬26.08°不同气象条件的太阳散射辐射光谱,给出了不同太阳天顶角下的双通道光强比经验值;对探测相机系统性能进行了分析,探测限为19.6×10^-6m;浓度标定与反演实验给出了标定函数,反演了扩散中的气体浓度二维分布图,验证了双通道光谱成像方法定量检测气体浓度的可靠性。     

便携式钻杆漏磁探伤方法与装置的研究

提出一种便携式现场钻杆漏磁探伤方法，该方法以现场钻杆举起到竖直上方悬空状态来完成探伤，设计了一套便携式无盲区探伤装置，用于对管子站及井场钻杆进行及时快速无盲区的探伤。     

痕量微生物快速检测系统

针对微生物检测中存在的耗时多、结构复杂、探测精度低等问题,提出了一种快速、简单、检测下限低的微生物检测方法。通过结合荧光标记物标记、微孔滤膜过滤、激光扫描及荧光成像技术,设计了痕量微生物快速扫描检测系统,使用大视场、大景深、长焦距扫描物镜,结合二维扫描振镜,完成了对痕量微生物样本的快速检测。描述了检测系统的基本原理及光路系统的设计与优化,对采集信号进行了分析,并对检测系统的检测性能进行了论证及测试。实验结果表明,该检测系统可以在10min内完成对10~2.5×103 cfu/mL的微生物的准确检测,检测下限为10cfu/mL,可以满足医用高纯水、饮料用水、微电子加工高纯水等领域的水体快速检测需求。     

飞机结构腐蚀检测技术研究

在查阅大量国外资料的基础上,研究国外先进飞机结构腐蚀检测的方法(超声成象检测、超声C扫描检测、涡流检测、先进磁-光成象技术检测),研究各种方法的实用性.针对我国飞机结构腐蚀情形及仪器的情形,给出几种实用的腐蚀检测方法,低频涡流检测隔层下腐蚀、红外热象仪测面积型腐蚀、超声波检测结构腐蚀.     

Simultaneous multi-dimensional spatial frequency modulation imaging

Abstract

One of the primary challenges in advanced manufacturing (AM) is the lack of efficient optical metrics for ensuring quality control over the manufacturing process. Many current imaging techniques have excessive data requirements and require computationally intensive post-processing to effectively characterize various AM environments. Spatial frequency modulated imaging (SPIFI) addresses many of these issues with the following benefits: it is compatible with long working distance optics, provides a large field-of-view, features single element detection, and can provide enhanced resolution. Here, we demonstrate SPIFI with enhanced resolution in multiple dimensions for the first time. This is achieved by incorporating multiple linear extended excitation sources oriented with axes at arbitrary angles with respect to each other. The system utilizes a single modulation mask enabling facile implementation within existing imaging systems such as those found in laser AM systems.     

基于SSDAE深度神经网络的钛板电涡流检测图像分类研究

钛板电涡流成像检测易受工业现场中的噪声影响,包含噪声的检测图像往往难以提取较好的特征,从而影响分类识别精度。针对以上问题,提出了一种基于栈式稀疏降噪自编码(SSDAE)深度神经网络的钛板缺陷电涡流检测图像分类方法。将稀疏性限制引入降噪自编码器并进行逐层无监督自学习,然后将自编码器栈式组合后添加逻辑识别(LR)层,构建出SSDAE深度神经网络,网络在有监督微调后可实现钛板缺陷电涡流图像特征自动提取与分类识别。稀疏性限制的引入提高了特征学习能力,降噪自编码器的栈式组合提高了深度网络的鲁棒性。实验结果表明,相比其他常规方法,所提出方法不仅在理想环境下有更高的分类准确率,且该方法能有效抵抗噪声,在复杂工况下能更有效地对钛板缺陷进行分类识别。