基于多传感器的大口径器件自动对准策略

针对大口径器件的装配, 基于搭建的实验平台, 提出了一种多传感器反馈的分阶段自动对准策略, 实现了大口径器件的六自由度位姿对准. 对准过程中, 在机器人末端远离装配位置时, 采用视觉测量安装框架的相对位姿进行粗对准; 在机器人末端接近装配位置时, 由于安装框架尺寸大导致视觉不能获得完整的框架相对于大口径器件的位姿, 所以采用视觉采集安装框架的局部图像, 利用基于图像的控制消除绕Z轴的旋转误差和沿X、Y轴的平移误差, 采用多个激光测距传感器测量相对距离, 利用基于位置的控制消除沿Z轴的平移误差和绕X、Y轴的旋转误差, 实现大口径器件与安装框架的精对准. 采用增量式PI控制算法, 实现了对准的运动控制. 实验结果验证了所提方法的有效性.     

基于面部特征点的单幅图像人脸姿态估计方法

针对目前基于学习的姿态估计方法对训练样本及设备要求较高的问题,提出一种基于面部特征点定位的无需训练即能估计单幅图像中人脸姿态的方法。通过Adrian Bulat人脸特征点定位器和Candide-3构建稀疏通用人脸模型并获得五官特征点,确定模型绕Z轴的旋转范围及搜索步长,在指定Z轴旋转角度下,使用修正牛顿法通过模型的旋转、平移及缩放变换对齐模型和图像中人脸五官角点,得到该角度下模型绕X轴、Y轴的旋转角度及绕Z轴候选角度下的损失函数值,根据最小损失函数值确定人脸绕3个轴旋转的最佳值。实验结果表明,该方法能够快速估计自遮挡的大姿态角度人脸,在公共人脸库Multi-PIE、BIWI和AFLW上的平均误差分别为3.79°、4.37°和6.04°,明显高于同类人脸姿态估计算法,具有较好的实用性能。     

悬臂式掘进机位姿检测方法研究现状

从悬臂式掘进机位姿检测原理出发,介绍了分别基于扇面激光、室内GPS(iGPS)、全站仪、机器视觉、超宽带(UWB)和惯导的掘进机位姿检测方法。基于扇面激光的掘进机位姿检测方法具有计算简单、掘进机机身航向角及X轴(垂直两帮煤壁方向)坐标测量精度高的优点,但无法检测掘进机机身Y轴(掘进方向)、Z轴(垂直地面方向)坐标;基于iGPS的掘进机位姿检测方法能实现全参数位姿测量,检测精度高,但有效测量距离小;基于全站仪的掘进机位姿检测方法能实现全参数位姿测量,但标定、移站复杂;基于机器视觉的掘进机位姿检测方法具有掘进机截割头位置及掘进机机身姿态测量精度高、X轴和Z轴坐标测量精度高的优点,但无法检测掘进机机身Y轴坐标;基于UWB的掘进机位姿检测方法具有自主移站便利、Y轴坐标测量精度高的优点,但Z轴坐标误差较大;基于惯导的掘进机位姿检测方法具有姿态角测量精度较高、测量过程独立非接触的优点,但三轴坐标测量存在累计误差。为满足有效测量距离大于100m、三轴定位误差小于10cm、姿态角误差小于1°的实际应用要求,需要进一步研究机器视觉、UWB、惯导相结合的掘进机位姿组合检测方法,以实现掘进机全自主、全参数、非接触位姿检测。     

飞行模拟器六自由度运动平台的位置分析与测量控制

针对飞行模拟器六自由度运动平台的位置分析与测量控制进行了研究;依据位置测量元件实时测量到的液压缸长度,运用位置正解算法对运动平台的位置进行了分析,给出了位移传感器的工作原理和位置正解算法模型;利用电液驱动方式组成了体积小、重量轻、加速能力强和快速反应的运动平台控制系统;同时以飞机的俯仰角为例,建立了运动平台驱动信号洗出的算法模型,实现了对模拟座舱的位置和姿态的精确控制;实际应用表明,这些方法是有效可行的,能应用于六自由度运动平台的实际应用中。     

飞机悬挂物离机姿态测量装置的设计

在飞机悬挂物地面投放试验中,为了测试悬挂物离机的姿态(瞬间速度、旋转角度、位移),利用光电检测原理设计了一种飞机悬挂物离机姿态测量装置。该装置能够准确可靠地测量悬挂物离机时的分离速度、弹射行程以及回转角等参数,且结构简单、性价比高,解决了飞机挂架标准件难以安装测量装置的技术难点。     

激光传感器扫描边缘系统定位方法研究

非接触式齿轮倒角测量系统物体坐标系与运动平台坐标系的系统定位是通过人工控制XY移动平台携带激光传感器运动使激光点投射到棋盘格左下角点,该方法存在一定的人为误差,增加了齿轮倒角测量的系统误差[1].提出用激光位移传感器扫描测量标定板右侧和下侧边缘突变点位置坐标来确定标定板右下角点位置坐标信息,棋盘格有效区域左下角点与标定板右下角点间的距离已知,控制XY二维运动平台运动,使激光点投射到棋盘格有效区域左下角点的位置,完成系统定位.     

非接触位置测量系统中的计算机控制

随着导弹技术的发展 ,位置测量设备的要求也不断提高。研究了一种新的非接触位置测量系统及其所使用的计算机控制系统 ,测量系统对某种型号地空导弹发射车与装填车之间X ,Y ,Z ,α的位置关系进行测量 ,并通过计算机系统进行控制与数据处理。系统装备后长度X ,Y ,Z精度为± 1mm ,角度α精度为± 3′ ,此精度达到国内领先水平。     

颅像重合中颅像姿态的计算方法

颅像重合是身份认证的一项重要手段。针对颅像重合中的姿态问题,提出了采用投影和几何学知识对绕X轴、Y轴和Z轴的角度进行计算。试验证明,所提出的方法计算简单,误差小。     

基于SIFT算法的飞机驾驶舱按钮开关识别

飞机自动驾驶机器人使用视觉系统对驾驶舱内的按钮进行识别、定位与姿态测量以引导机械臂完成按钮操作。提出了一种基于SIFT算法的按钮识别方法,通过透视变换计算出用于表示按钮空间位置的中心点或按钮上其他目标点的像素坐标,为按钮定位和姿态测量环节提供数据支撑。通过对图像进行涂抹、调整亮度等方式模拟按钮文字有污损、环境过亮或过暗等飞机驾驶舱可能出现的不良条件,然后进行按钮识别测试,验证了SIFT算法能够适应这些不良条件。     

4m×3m低速风洞大迎角装置运动关系分析与多轴联动控制策略

4m×3m低速风洞大迎角支撑装置迎角α的变化是通过三角连杆滑块机构实现的,实现迎角α匀速旋转是一个非线性速度控制过程;为了保证支撑装置在实现迎角α和侧滑角β精确定位过程中,按照要求的角速度匀速转动,并保证在转动过程中模型中心不偏离风洞轴线,文章在对迎角α机构、侧滑角β机构、Y向升降机构、Z向横向平移机构速度和位置运动关系进行全面数学分析的基础上,对多轴联动速度和位置控制方法进行了深入研究,最后采用控制虚拟旋转主轴,α、β、y、z机构位置随动的方法,解决了三角连杆滑块机构实现迎角α高精度匀速旋转和滑角β、Y横向和Z纵向机构高精度位置随动控制,实现了模型姿态角匀速转动的同时模型中心偏离风洞轴线小于1mm目标精度。     

基于视觉的飞机操纵系统输入端位置测量技术

飞机操纵系统输入是飞行性能、安全监测的重要数据来源，针对传统飞行数据采集方式需对真机进行改装并加装传感器所带来的改造成本大且影响飞行员操纵感觉的弊端，提出一种基于视觉的飞机操纵系统输入端位置测量技术。为避免视觉输入中飞机驾驶舱复杂环境的影响，将随机生成的二维码固定在飞机操纵系统输入端，使用计算机视觉技术识别二维码并进行特征点提取，通过PnP(Perspective-n-Point)问题的求解将飞机操纵输入端的位移测量转换为相机位姿求解。实验结果证明了所提方法的有效性，并通过与红外测距仪的对比实验验证了本文算法在精度上的优势，其测量平均误差在2 mm内，能达到实时处理速度，丰富了飞行数据的采集方式。     

基于惯性测量单元的刮板输送机形态监测

刮板输送机作为综采工作面的核心运输装备,准确感知其形态是提升其带载能力、缓解传动冲击、改善综采工作面直线度的重要前提。目前常用的刮板输送机形态间接测量方法难以准确表征其形态,导致测量模型误差较大。针对该问题,采用惯性测量单元直接测量刮板输送机中部槽原始位姿信息,实现刮板输送机形态数据的准确获取。采用融合Heursure阈值规则和新阈值函数的小波阈值去噪方法滤除中部槽运动加速度信号中的噪声干扰,在此基础上分析了中部槽运动特征,设计了基于随机森林的中部槽运动状态识别模型,根据运动状态识别结果采用不同的策略更新中部槽位置,减小了随时间累计的IMU数据误差,提升了IMU位置解算精度。设计了改进哈里斯鹰优化（HHO）算法优化无迹卡尔曼滤波（UKF）进行中部槽姿态解算,通过实验验证了该方法解算的姿态角满足中部槽姿态测量要求。搭建了刮板输送机形态监测实验平台,对基于运动状态识别和改进HHO优化UKF的刮板输送机形态解算方法进行实验验证,结果表明：刮板输送机进行单次推溜且步距为250 mm时,由10节中部槽组成的刮板输送机在底板水平工况下,X,Y轴方向上位移的最大累计误差分别为6.4,8.4 mm,Z...     

基于人体传感和Android技术的运动监测系统设计与实现

为了避免运动过程中和比赛中运动姿态不正确以及运动过量对身体造成的伤害,提出了基于人体传感和Android技术的运动监测系统的设计,在运动过程中对人体运动参数和运动姿态实时监测,通过Android平台实现卡路里消耗计算和运动姿态建模评估,以避免出现运动损伤和体能透支现象。监测系统以MSP430单片机为控制核心,采用MPU6050三轴加速度传感器实时测量人体三轴加速度,利用Android平台计算加速度、速度、里程等运动参数、运动中消耗的卡路里能量,以及人体运动轨迹跟踪、定位;并通过人体运动模型识别算法评估人体运动姿态,实现危险动作预判。实验证明系统能够实现实时运动监测、运动跟踪定位,保护运动者的身体健康。     

质量矩导弹变质心姿态控制规律研

针对质量矩导弹变质心控制问题,提出一种基于模糊逻辑的姿态控制规律.首先建立了姿态运动模型;其次设计了滑块位置对应的模糊规则表,并通过分析角加速度和遍历隶属函数的关系,对滑块位置进行协调,同时利用遗传算法对控制参数进行校正;再次,通过分析滑块运动特性得到滑块可行的响应时间选取范围;最后讨论了系统的稳定性,对弹体相关参数进行约束,并对单通道扰动模型进行了分析.仿真结果表明,该控制律能有效实现导弹的姿态调整.     

质量矩导弹变质心姿态控制规律研究

针对质量矩导弹变质心控制问题,提出一种基于模糊逻辑的姿态控制规律.首先建立了姿态运动模型;其次设计了滑块位置对应的模糊规则表,并通过分析角加速度和遍历隶属函数的关系,对滑块位置进行协调,同时利用遗传算法对控制参数进行校正;再次,通过分析滑块运动特性得到滑块可行的响应时间选取范围;最后讨论了系统的稳定性,对弹体相关参数进行约束,并对单通道扰动模型进行了分析.仿真结果表明,该控制律能有效实现导弹的姿态调整.     

一种新型家用投影仪安装支架

本文主要介绍了一种新型家用投影仪用安装支架,这种支架主要由固定端、旋转端和角度锁定机构等部分组成。实际应用中,固定端装配到房间的墙壁上,旋转端与投影仪进行连接,旋转端可以相对于固定端进行绕轴旋转运动,通过角度锁定机构对绕轴形成的旋转角度进行定位,进而辅助投影仪在家中不同的墙壁上进行多位置投影,以满足人们不同姿态的观看需求。     

面向ADHD的利用HTC Vive采集手部运动数据的可行性研究

虚拟现实技术在辅助注意力缺陷伴多动障碍(ADHD)的客观诊断中取得了一定成效;为了分析ADHD患者与正常儿童在虚拟环境中手部交互的运动差异,需要追踪被试的手部运动并对其进行测量;消费级虚拟现实系统HTC Vive配有手持控制器,具有运动捕捉功能;然而目前临床上还未将手持控制器用于人体手部运动追踪,因此尝试探讨手持控制器用于追踪人体手部运动的可行性,并设计了两个实验;实验一评估HTC Vive系统追踪手持控制器静置时的位置和旋转精度,分析系统的随机误差;实验二评估系统追踪手持控制器的平移和旋转精度;实验一测量得出:手持控制器静置时在X、Y、Z轴的位置抖动误差均小于0.25 mm,旋转抖动误差均小于0.05°;进而采用艾伦方差方法对实测数据进行分析,得到系统量化噪声、零偏不稳定性、速率斜坡等主要误差项系数;实验二测量得出:手持控制器绕X、Y、Z轴的旋转误差均小于0.35°,沿X、Y、Z轴的平移误差均小于3 mm;实验结果表明:HTC Vive系统可用于采集人体的手部运动数据,为辅助ADHD患者的客观诊断提供了可靠的基础支持。     

一种采煤机组合定位系统及实验研究

综采工作面采煤机定位定姿技术,是液压支架跟机自动化和采煤机记忆截割的基础。采用捷联惯导监测采煤机姿态、速度及位置等运动参量,结合无线锚节点与移动节点间几何位置与局域信号对偶映射,建立了捷联惯导与无线传感器网络耦合模型,采用C＃＋MATLAB＋SQL交互式软件构建了采煤机组合定位系统,在采煤机、液压支架和刮板输送机“三机”平台上进行采煤机定位定姿性能研究。实验结果表明：捷联惯导能够有效地对采煤机姿态角度进行监测,但是长航时下采煤机位置存在累计误差,通过无线传感器网络位置对捷联惯导的位置进行周期性校正,组合定位系统下采煤机X和Y轴平均定位误差为0.118 m和0.268 m,能够得到采煤机实时可靠的位置和姿态。     

基于运动控制卡的控制系统的设计与实现

本文介绍了一个基于多轴运动控制卡的运动控制系统。该系统以工控计算机、通用操作系统、PCI-8134多轴运动控制卡及其功能库函数为平台,采用VC++开发的人机界面,实现了三轴(X,Y,Z轴)独立运动、各个轴的连续直线运动以及梯形加减速运动等功能。     

基于设定值前向补偿的XY平台直线电机控制

数控机床优化精度控制系统中,XY平台伺服系统存在扰动、系统参数不确定性、机械延迟以及两轴驱动系统参数不匹配等原因,影响了平台的定位精度.为此对轮廓误差分配模型的交叉耦合控制方法进行了改进,对于设定值前向补偿的交叉耦合控制,估算出两轴间的轮廓误差,直接反馈予各轴的设定值输入,进行补偿.上述方法具有预先修正偏差的能力,及时修正了偏差,加快了误差修正速度,有效提高了系统的控制精度.仿真结果表明,所提出的两轴运动平台直线电机控制方法有效地减小了平台的轮廓误差和位置误差,提高了平台的定位精度.