图像处理在发动机喷嘴性能检测中的应用

喷雾锥角和喷雾不均匀度是发动机喷嘴的两个重要指标;喷雾锥角的大小直接影响到燃料在燃烧空间的分布特性,喷雾的不均匀会导致油气分布失调;提出了基于模糊C均值聚类和图像匹配,检测喷雾锥角和喷雾不均匀度的方法,并应用于发动机喷嘴性能检测。     

复合激光诱导荧光法在喷雾特性的研究进展

对于柴油机而言,燃油的喷射、雾化及其与空气的混合是整个燃烧过程的1个关键环节。近年来,由于对燃油选择和燃烧排放的要求越来越严格,采用光学可视化技术对内燃机中燃油的喷雾发展和燃烧的研究也越来越多。本文阐述了复合激光诱导荧光(Planar Laser Indueced Exciplex Fluorescence Technique,PLIEF)技术用于喷雾可视化的基本原理及测量气液两相浓度时的标定技术,测量方法是通过荧光剂对柴油中轻重组分的追踪。结合研究实例中典型的试验重点介绍了复合激光诱导荧光技术在喷雾可视化研究中的应用情况,包括喷雾浓度场和温度场的复合激光诱导荧光测量和喷雾中气液两相的复合激光诱导荧光测量。但是,柴油喷雾中,复合激光诱导荧光技术的局限性和结果的准确性仍然具有争议性,本文对此进行了分析。     

基于激光相位测距原理的矿用喷嘴水量分布规则度自动测量系统研究

目前矿用喷嘴水量分布规则度采用人工方式进行测量，该方法测量效率低。针对此问题，将激光相位测距原理引入到矿用喷嘴水量分布规则度测量中，通过研究一种在被测水量中加入染色剂，通过激光相位测距原理实现液位高度测量的方法和测量模型。同时设计了矿用喷嘴水量分布规则度系统，并将拟合的测量模型嵌入由组态王软件开发的测量控制上位机系统。通过PLC控制测量装置，并将采集的数据以MODBUS通信传输至上位机控制系统，上位机系统对测量到的水量高度进行计算处理，以实现喷嘴水量分布规则度的自动测量。经检验，该测量系统的液位高度测量相对误差在±2 mm,能满足喷嘴水量分布规则度测量。     

发动机燃烧室离心式喷嘴喷雾角的数值仿真

喷嘴性能的好坏对燃烧室及整个发动机性能有着重要影响.文中利用VOF方法,对航空发动机燃烧室中一种常用的离心式喷嘴的内部气液两相流场进行了三维仿真计算,从计算结果中得出了喷嘴内部相的分布和出口速度的分布,验证了喷嘴内部流场的理论分析.根据出口速度得出喷嘴的喷雾角度,并对比了不同进口速度对喷雾角度的影响.将仿真结果和实验结果进行了对比,分析了结果误差存在的原因.对喷嘴喷雾角度的实验测量有重要的参考价值,并为进一步的喷嘴性能参数研究提供了基础.     

基于激光干涉技术的大尺寸绝对测量方法的研究

大型工件在制造过程中,面临着各式各样的检测任务,大尺寸测量技术成为现代测试技术的一个越来越重要的分支,为提高大尺寸工件静态几何量的检测精度,将激光干涉仪与传统测长机相结合,提出两种基于激光干涉技术的大尺寸高精度的绝对测量方法.通过对两种测量方法的不确定度理论分析和实验比对,验证方法的准确度和可行性.一方面激光干涉仪传统的动态测量转换为高精度的静态量检测,拓展了激光干涉仪的应用领域,同时弥补了测长机在绝对测量能力方面的不足,提高了测长机的测量精度和检测效率.     

高压喷油器喷雾瞬态的喷雾角检测系统

燃油喷油器是汽车发动机的关键部件,其喷雾特性是影响其工作性能的重要因素.喷油器的喷雾角是喷油器喷雾特性的重要参数之一,检测喷油器性能时需要对其进行测量.一般的测量方法是通过集油盘收集多次喷射的燃油量进行测定,效率低、准确性差.且对于喷雾时汽化损失较大的GDI(汽油缸内直喷)喷油器,液滴无法完全收集,影响测量结果.采用机器视觉技术即可检测喷油器的喷雾角,用高速相机采集喷油器的瞬态喷雾图像,微秒级的曝光时间可以有效消除高速喷雾的拖影,提高图像质量,然后进行图像预处理、图像分割、分析计算即可得出喷雾角.实验结果表明,该方法可以快速准确的检测喷油器的喷雾角,已成功应用于课题组所研制的汽车发动机喷油器计量检测综合试验台上.     

掘进机外喷雾降尘效率的研究与分析

为了提高掘进工作面的降尘效率,通过对喷雾降尘机理的研究,分析了影响降尘效率的因素,建立了纵轴式掘进机外喷雾降尘效率的数学模型,应用MATLAB软件绘制出降尘效率曲线。由此得出,雾化角度越小降尘效率越高,考虑到喷雾的均匀性和喷雾系统的稳定性,雾化角度50°左右为宜;随着喷雾压力的增大,降尘效率显著提高,当供水压力为10Mpa时,降尘效率能达到90%以上;喷嘴到尘源的距离越小,降尘效率越高,但是如果距离太近,喷雾作用范围小,降尘不充分,到尘源的距离为1.3~1.4m比较理想;喷嘴直径越大,降尘效率越高,在耗水量允许情况下,喷嘴直径由0.8mm增大到1.5mm,降尘效率由63%提高到89%。该项研究对于合理设计掘进机外喷雾参数,提高喷雾降尘性能,改善掘进工作面环境等具有一定的指导作用和参考价值。该项研究对于合理设计掘进机外喷雾参数,提高喷雾降尘性能,改善掘进工作面环境等具有一定的指导作用和参考价值。     

一种激光图像挠度测量方法

分析了当前桥梁挠度测量方法中的激光测量法和成像式测量法的原理,讨论了两种方法的优劣,在综合二者优点的基础上提出了一种激光图像挠度测量的新方法。并在实验室构建出整个测量系统,进行了室外和室内的测试。实验结果表明:在测量环境基本维持不变的条件下(如密封的梁体),系统漂移较小,完全可以满足具有密封梁体的大型刚构桥梁的高精度、大量程的挠度测量要求。     

基于STC89C52微控制器的非接触测量装置

柔性物体易于变形,当采用传统的游标卡尺、千分尺测量其外形尺寸时,不仅效率低,而且重复性和稳定性差。基于激光位移检测与光电传感技术,提出了一种用于柔性物体的非接触测量方法。以STC89C52微控制器为核心并利用激光传感器和精密丝杆导轨系统设计了测量装置,根据被测物体遮挡光跳变间隔内丝杆移动的距离确定物体的宽度或外径。一系列柔性物体的测量实验结果表明,实际测量精度可达0.1 mm。这种方法也可用于高温物体的外形尺寸测量。     

基于激光多普勒的索力测量系统设计与研究

根据激光多普勒测振工作原理,设计了一种小型低频高精度激光多普勒测振系统并用于桥梁斜拉索索力测量。首先分析外差式声光移频激光多普勒测振系统的频率稳定特性,提出直接数字频率合成驱动串行双移频器构成的外差式激光多普勒测振计,并利用自适应滤波器消除测振系统中环境振动带来的干扰。利用自行研制的低频测振系统开展了低频测振实验与拉索实测。实验表明,基于DDS的移频系统有很高的频率稳定度,测振计的本底噪音分布平坦,且测振系统有很强的抗震能力和高分辨率,可以用于工程现场快速索力测量工作。     

Evaluation of electron beam welding technique for the integration of robust sensor elements into high-pressure automotive systems

For “on board” diagnosis purposes of the injected fuel quantity flow sensitive elements based on the thermo-resistive measurement principle were integrated into finished Common Rail injection nozzles of valve-covered orifice (VCO) or mini-sac hole (MSH) class. Electron-discharge machining as well as electron beam welding technique are key technologies for a reliable integration procedure. To demonstrate negligible influence on the hydraulic performance of the nozzle after modification an optical measurement set-up is used to record temporally resolved the propagation of the spray patterns ejected from the six injection holes simultaneously. From these investigations the impact on the structural distortion of the valve caused by the welding seam is proved as its position can be directly linked to any chances in spray performance of each individual injection hole. Reducing the energy input during the electron beam welding lowers substantially the asymmetry in spray patterns from hole to hole as the needle uncovers the six injection holes more symmetrically. Besides this important finding, the numerical calculations indicate that the implementation of the sensor chip slightly amplifies the asymmetry induced by the welding process due to an additional weakening of the nozzle body which is confirmed experimentally. Despite these challenges, however, it is demonstrated that appropriate parameters for the integration procedure can be found affecting the hydraulic performance negligible compared to the original state.     

基于图像识别的航空滑油喷嘴流量试验台油位检测系统

考虑到使用静态容积法的航空滑油喷嘴流量试验台采用的磁致伸缩液位传感器在常温下具有较高的温度,但是温度高于常温时,会产生极大温度漂移无法保证试验系统的测量精度,本文将图像识别应用于航空滑油喷嘴流量测量系统中,对从喷嘴排出滑油体积进行自动识别,忽略掉温度变化、传感器精度等对测量精度的影响。通过图像滤波、分割、刻度数字识别、刻度线识别以及油位识别实现对油位的自动测量。通过实验方法与人工读数、磁致伸缩液位传感器读数以及温度补偿后的传感器读数进行对比。结果表明,使用图像识别技术的流量试验台的试验结果与真实值最为接近,能够有效提高检测的精度和效率,降低试验台成本和测试人员的工作量,其试验结果最为可靠。     

基于PIV的旋流杯油雾速度场测量研究

尝试采用粒子图像测速仪(PIV,particle image velocity)对旋流杯出口油雾速度场进行测量,并研究了激光强度和油雾粒径分布对测量结果的影响.结果表明,激光强度对油雾速度场结构无明显影响,但在旋流杯出口射流主体处速度值有一定差异,这是由于产生的激光亮斑超出了相机的动态范围造成的.此外,当旋流杯出口油雾粒径分布较为均匀时,PIV测量油雾速度值与PDPA测得的速度值较为接近,误差在8％左右,该误差对于研究油雾速度场结构及其变化规律是可以接受的,这在一定程度上拓展了PIV的应用领域,提高了油雾速度场的试验效率.     

改进PSO-BP算法在飞机剩余油量测量中的应用

针对飞机在飞行时油箱因受震动引起油面起伏不平,导致原有静止状态时的计算模型产生较大测量误差,提出采用BP神经网络的预测飞机剩余油量;但由于BP神经网络存在学习效率低、收敛速度慢和易陷入局部极小等局限,采用改进粒子群算法优化BP神经网络的训练;将改进PSO-BP算法用于飞机剩余油量的测量,实验结果表明,与传统BP学习算法比较,改进PSO-BP算法具有训练时间短,相对误差小,控制精度高等优点,有效地提高了油量测量的精度。     

基于Modbus的加力总管流量分布检测系统设计

在加力总管流量分布试验中,用计量油杯测量喷嘴流量来计算总管的流量分布不均匀度.采用容积法对喷嘴流量进行检测.针对现场油杯多、大功率设备干扰大的问题,设计一套基于Modbus通信协议的数字信号测量系统,每一个油杯对应一个磁致伸缩液位传感器,对油杯容积进行标定.传感器配置数字输出信号,通过RS485总线传送到计算机,应用LabVIEW软件平台设计测量虚拟界面,对采集数据进行分析处理,在计算机上进行显示.这种测量方式提高了数据采集的抗干扰性,通过计算机对数据进行整理分析,便于保存记录,提高工作效率.     

基于示教与视觉纠偏的机器人自动焊接方法研究

给出了一种示教与纠偏相结合的焊缝跟踪方法，用于实现机器人的自动焊接．针对传统的示教再现机器人，由激光视觉传感器测量实际路径与示教路径之间的偏差．机器人控制器根据示教路径和偏差，对焊枪的运动方向和位置进行调整，实现焊缝跟踪．利用六自由度机器人和激光结构光视觉传感器设计了实验系统，对所提方法进行了实验．实验结果验证了该方法的有效性．     

基于图像识别的喷嘴流量试验台油位检测系统

考虑到使用静态容积法的喷嘴流量试验台采用的磁致伸缩液位传感器在常温下具有较高的温度,但是温度高于常温时,会产生极大温度漂移无法保证试验系统的测量精度,本文将图像识别应用于喷嘴流量测量系统中,对从喷嘴排出滑油体积进行自动识别,忽略掉温度变化、传感器精度等对测量精度的影响。通过图像滤波、分割、刻度数字识别、刻度线识别以及油位识别实现对油位的自动测量。通过实验方法与人工读数、磁致伸缩液位传感器读数以及温度补偿后的传感器读数进行对比。结果表明,使用图像识别技术的流量试验台的试验结果与真实值最为接近,能够有效提高检测的精度和效率,降低试验台成本和测试人员的工作量,其试验结果最为可靠。     

综合考虑CVT动力性和经济性的整车控制策略集成优化

传统的无级变速器（Continuously Variable Transmission,CVT）的策略优化集中在CVT换挡策略优化上,因此在提升燃油经济性的同时往往损害动力性。针对这一问题,在分析换挡策略和踏板扭矩策略对整车动力性和燃油经济性影响的基础上,提出集成优化换挡策略和踏板扭矩策略的方法;设计优化流程,得到不同车速、不同加速踏板开度下换挡策略和踏板扭矩策略的优化结果。搭建整车虚拟仿真模型,并进行仿真与试验对比分析,结果表明：集成优化可在保证动力性不衰减甚至提升的条件下,燃油效率提高约4%。     

视觉里程计中的相机姿态和高度实时测量方法

在视觉里程计的应用中,实时准确的获得相机姿态和高度数据有助于提高视觉定位的精度.而现有解决方案要么成本过高,要么精度无法满足要求,为此提出了基于路面激光扫描的相机外参数实时测量方法.该方法将两台二维激光扫描仪相互正交安装且向下扫描,对获得的沿着两个方向的路面扫描线使用RANSAC算法估计出直线方程,根据两直线方程求得道路平面方程,并以该平面为参考获得相机相对路面的姿态和高度数据.室内实验结果表明:静态条件下对姿态的测量误差最大约0.1°,高度测量误差最大6 mm;室外动态实验结果表明:与传统的惯性测量方法不同,相机外参数测量结果不受车辆加减速运动的影响,且其动态姿态测量精度明显高于精度为1°的惯性测量系统.由于该方法获得的姿态和高度数据是以道路平面为参考基准,尤其适用于单目视觉里程计中以辅助提高定位精度.