薄片零件尺寸机器视觉检测系统的研发

对薄片零件尺寸机器视觉检测系统的关键技术进行了研究,开发了一套完整的机器视觉检测系统;提出了基于CAD信息的线扫描步长自适应优化方法用于被检测零件的图像采集;提出了基于三次样条插值的矩形透镜法亚像素边缘检测方法用于边缘检测：提出了基于曲率与HOUGH变换的平面轮廓图元识别方法用于图像识别。检测系统的检测精度能达到1μm,检测时间能满足实时在线检测的要求,该检测系统是可行的。     

工程扫描图中字符识别方法的研究

在分析BP神经网络学习算法的基础上,提出一种基于自适应步长的神经网络分类器,用于工程扫描图中字符的识别。实验证明,该系统具有很强的自学习、自适应能力和良好的抗噪性能,识别精度较高,为进一步研究工程扫描图中字符识别问题提供了一种有效的途径和方法。     

七轴机器人折弯仿真的路径规划

针对七轴机器人钣金折弯离线编程仿真过程中的机器人自主运动问题,提出了一种将二级混合碰撞模型与阻碍控制自适应步长RRT^*算法相结合的七轴机器人路径规划方法。由基于OBB包围盒树的粗检测方法与图元分离轴测试的精检测构成的二级混合碰撞检测,保证了检测的高效性和精确性。折弯过程中七轴机器人附加移动轴定位的几何法求解,确保了关键路径节点的可达性;基于阻碍控制自适应步长策略的RRT^*算法,可实现关键路径节点间的路径自主规划。最后,通过七轴机器人钣金折弯仿真试验,验证了路径规划算法的可行性与高效性。     

工程扫描图中字符识别方法的研究

在分析BP神经网络学习算法的基础上,提出一种基于自适应步长的神经网络分类器,用于工程扫描图中字符的识别。实验证明,该系统具有很强的自学习、自适应能力和良好的抗噪性能,识别精度较高,为进一步研究工程扫描图中字符识别问题提供了一种有效的途径和方法。     

基于改进磷虾群优化支持向量机的短期负荷预测

针对支持向量机在短期负荷预测时,因受参数影响较大而导致预测精度不足和速度较慢的问题,提出了基于改进磷虾群算法对支持向量机进行参数选择的算法。阐述了支持向量机的原理与其参数的影响;分析了磷虾群算法并对其改进:加入模拟退火思想降低了算法陷入局部最优的概率,采用自适应迭代步长方法提高算法优化精度。建立预测模型并进行算例分析,实验结果表明改进磷虾群算法对支持向量机参数有较好的优化效果,可以有效地提高负荷预测精度和速度。     

改进人工鱼群算法的机器人点对点路径规划

为了提高人工鱼群算法在机器人路径规划中的性能,提出了改进的人工鱼群算法。介绍了栅格环境建模方法;分析了人工鱼群算法基本原理和参数,为了使人工鱼群算法适用于栅格环境,对算法的视觉范围、移动步长进行了重新定义;引入了公示牌用来记录鱼群历史最优点;提出了自适应视觉范围和自适应拥挤度因子,用于协调算法的全局搜索能力和搜索精度;通过实验可以看出,改进算法规划出的最优路径比传统算法优化6%以上,路径平均值优化7%以上。     

基于多尺度小波变换的变步长LMS滤波算法

对LMS自适应算法、基于抽样函数的变步长LMS算法和基于多尺度小波变换的自适应滤波算法进行了研究,在此基础上把变步长LMS算法与多尺度小波变换相结合,产生了新算法。该算法一方面可以克服固定步长LMS算法在收敛速度与收敛精度方面与步长因子的矛盾;另一方面,小波变换的引入减少了输入向量自相关矩阵的条件数,提高了收敛速度、跟踪性能和稳定性。最后对算法的性能进行了计算机仿真比较,仿真结果表明:基于多尺度小波变换的变步长LMS滤波算法具有较快的收敛速度和更强的抑噪能力。     

基于CAD的三坐标测量机检测规划系统的开发

为了提高检测自动化和智能化水平,提出基于CAD平台的三坐标测量机检测规划系统的开发方法.系统结构由外至里分为界面层、功能层、服务层和数据层四层,外层的操作和功能通过里层的支撑服务和数据实现.关键技术中检测几何信息的提取分为直接获取和元素离散点拟合两种方式;采样规划采用以规则分布为基础的步长自适应再分策略;路径规划主要涉及表面求交线的碰撞检查及基于启发式规则的碰撞规避;自动编程根据功能和规划信息依DMIS格式实现.整套系统基于三维CAD平台Open CASCADE进行了实现,相关实例表明该系统能很好地完成常见零件的自动检测规划任务.     

自动影像测量系统关键算法

为了实现对工件的自动影像测量,建立了自动影像测量系统。对该系统所采用的图元识别、图元测量、基于自动聚焦原理的高度测量等算法进行研究。根据圆形和矩形图元的面积和真圆度等特征参数介绍了图元识别算法。以直线和圆形图元为例分析了典型图元的测量算法,即在提取图元边缘点的基础上进行图元拟合。在分析比较能量谱等聚焦评价方法的性能的基础上,说明了采用自动聚焦原理进行高度测量的算法。最后,介绍了系统比例尺的设定方法以及光栅尺读数的误差补偿方法。实验结果表明:比例尺的标定精度为0.5 μm;图元的测量精度在微米级;高度测量精度为0.035 mm,基本满足自动影像测量的稳定可靠、精度高、抗干扰能力强等要求。     

基于局部搜索策略的混合自适应布谷鸟算法

为了提高布谷鸟算法的搜索精度和全局收敛速度,提出一种基于局部搜索策略的混合自适应布谷鸟算法。在该改进算法中,每个当前解的周围随机产生一个局部种群,利用正余弦算子的局部寻优能力得到局部最优解,并用局部最优解替换当前解,以提高局部搜索精度;同时采用自适应发现概率和搜索步长替代布谷鸟算法中的固定发现概率和搜索步长,以提高算法的全局收敛速度。对25个经典高维基准函数进行实验表明,所提算法在收敛速度和求解精度上优于布谷鸟算法,通过将其应用于拉压弹簧、三杆桁架设计和0-1背包问题,验证了算法的有效性。     

基于自适应天牛须算法的航空发动机管路布局优化

针对航空发动机外部管路系统设计过程中布局效率和空间利用率较低的问题,提出一种基于自适应天牛须搜索算法的管路自动布局方法。该方法在原算法的基础上加入自适应变步长机制,使其在具有高效性的同时能搜索到更优的解。在描述复杂空间障碍物时,采用将附件和管路分开建模的方式,一方面建立机匣附件的轴向包围盒,并在包围盒内部构建小范围的附件栅格信息矩阵;另一方面,对已布局管路分段处理后采用线段求交的方式做出干涉性判断,在此基础上根据某种度量选择本条管路的避障策略,以达到充分利用敷设空间的目的。建立管路布局问题的数学模型,并以管路长度和压力损失作为优化目标完成路径的规划过程。最后,通过仿真实例证明所提方法的可行性。     

基于ALE的自适应滤波在轴承故障诊断中的应用

提出了一种基于谱线增强的变步长自适应滤波方法,从滚动轴承的振动信号中分离出故障冲击信号,便于包络分析获取故障特征频率.介绍了该方法的原理及算法实现,并对未知高频固有振动的滚动轴承进行了故障诊断,效果明显优于传统带通滤波方法.     

Isoplanar-based adaptive sampling for model-unknown sculptured surface coordinate metrology using non-contact probe

Optimizing sampling size and point distribution is a difficult issue for sculptured surface measurement. Highly curved areas should be sampled densely and vice versa. To achieve this goal, an adaptive sampling using point laser sensor has been further researched based on isoplanar method for model-unknown surface coordinate metrology. Sampling control points must be previously predicted using the measured data. Therefore, a reference needs to be initially established, and then dynamically updated during sampling process. Isoplanar line method has been employed to plan sampling movement. Curvature-based adaptive step adjustment method and hybrid extrapolation mode have been developed and further employed to calculate the two control increments in both feeding direction and side direction. A group of planar curves, which are utilized as an initial reference for scanning, are primarily sampled in slow tracking stage. As a result, a guide path can be estimated to direct fast scanning for the next path. The surface measurement algorithm was designed and programmed on an open CNC platform. Finally, with the help of linear interpolation technique and macro variables, a practical application has been implemented to verify the proposed fast sampling approach.     

可重构装配线多目标优化调度研究

针对可重构装配线调度存在的问题,综合考虑影响可重构装配线调度的三个主要因素,即最小化空闲和未完工作业量、均衡零部件的使用速率、最小化装配线重构成本,建立了可重构装配线多目标优化调度的数学模型。提出了一种基于Pareto多目标遗传算法的可重构装配线优化调度方法,该算法综合运用了群体排序技术、小生境技术、Pareto解集过滤及精英保留策略,并采用了交叉概率和变异概率的自适应重构策略。实例仿真表明该算法具有比其他遗传算法更高的求解质量。

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稀疏轮廓关联的直线整体矢量化算法

直线是工程图样矢量化过程中重要的识别对象,它的准确矢量化对图样的识别效果起到重要作用。基于光栅直线几何特征的局部和整体信息之间的关联,提出了稀疏轮廓关联的直线整体矢量化算法。该算法通过稀疏轮廓跟踪搜索直线的特征区域,得到直线特征区域的几何属性,利用获得的直线特征区域的几何属性指导直线后续的延拓跟踪。在延拓跟踪过程中,利用跟踪到的稀疏轮廓信息对直线进行延拓并进行校正,获得精确的矢量化结果。该算法在时间和空间上具有一定的优势,对直线的识别具有完整性和任意性、识别率高、具有强抗噪性等特点。     

基于龙格-库塔法的自适应PID控制算法及其应用

针对大滞后系统提出一种基于四阶龙格-库塔预测模型的自适应PID控制算法,该算法是先对系统的状态变量进行步长预测,然后将此预测值代入系统输出方程,求出被控对象的步长测量值,再将该测量值作为反馈值进行PID控制运算。在控制运算中,沿二次型性能指标的负梯度方向对加权系数进行在线修改,实现了自适应PID的优化控制。仿真结果表明该预测控制算法的响应速度快,鲁棒性强,有很强的实用性。     

利用轮廓线多边形表示实时提取光带中心线

提出了一种亚像素光带中心线实时提取方法.首先,通过跟踪光带轮廓线并进行多边形表示将光带分段;然后,利用轮廓线的逆时针排序特性以及分段光带方向和横截面方向的正交关系,采用序号表示方法计算光带横截面扫描线方向;最后,在扫描线上设计了自适应光带横截面宽度变化的灰度重心法计算亚像素坐标.针对6传感器线激光人脚扫描仪采集的分辨率为640 pixel×480 pixel的典型位置光带位图进行了实验,结果显示,采用本方法提取光带中心线用时不超过3.1 ms.精度达到亚像素级,能够满足多传感器线激光扫描视觉系统对光带中心线提取的实时性和高精度的要求.     

基于改进天牛须算法的主汽温控制系统PID参数优化

为了在实时性要求高、弱计算力环境中更好应用PID规律,对天牛须算法进行改进。更改了步长衰减公式,使步长的衰减更符合算法的需求,同时加入了变异环节,在进行局部搜索时发挥作用。改进天牛须算法与原天牛须算法的测试结果表明,改进天牛须算法有更好的搜索能力;与粒子群算法、经验公式法在电厂主汽温控制系统PID参数优化中的对比表明,主汽温控制系统在改进天牛须搜索算法的优化下拥有更好的、更快的调节效果,而且优化所需时间更短。     

电站锅炉燃烧系统案例推理自适应寻优方法及应用研究

以提升火电机组调峰调频灵活性,促进可再生能源消纳为目标,针对某火电机组运行过程中燃烧稳定性、经济性等问题展开研究。采用自适应遗传算法优化核函数参数和正规化参数,建立最小二乘支持向量机(LS-SVM)锅炉燃烧过程模型。在建立模型的基础上,采用自适应遗传算法离线建立优化案例库。进而从便于工程应用角度提出一种基于案例推理(CBR)寻优方法,结合主、客观因素利用遗传算法优化案例推理特征权重,提高了检索精度,并自适应地从庞大的案例库中检索出与目标案例相匹配的案例。应用CBR自适应寻优算法,在保证机组稳定燃烧的同时,兼顾锅炉燃烧效率和NO_x排放浓度,合理给出二、三次风门挡板开度指令及氧量定值,实现锅炉稳定经济燃烧。将系统整体运用到某350 MW燃煤发电机组,简化了优化计算的过程,寻优时间短,稳定性高,适合在线实时寻优。     

面向生产线仿真模型的优化技术研究

针对复杂生产线控制参数的优化问题,提出了一种基于遗传算法的仿真优化方法,该方法在传统遗传算法的基础上,采用小生境种群生成技术、整体与局部交叉繁殖策略和自适应变异算子,在实际测试中大大地提高了优化的效率.最后给出了算法的求解实例及与同类软件的比较结果.