UUV环境自适应坐底策略与控制方法研究

针对水下无人航行器(UUV)海底驻留值守的着陆坐底过程,分析了UUV坐底的环境约束以及UUV完成坐底所需的近海底环境感知能力和操控能力,提出了一种环境自适应的坐底策略和控制方法,提高了UUV坐底过程中声呐的数据质量和局部地形构建精度。基于多波束声呐数据,在线构建海底局部三维地形,并自动选择满足梯度和坡度约束的坐底位置。基于近海底的海流流向,自动选择UUV坐底的最优艏向;设计了UUV下沉着底时的位置保持和艏向控制器,开展了相关实验,验证了坐底策略与控制方法的可行性和有效性。     

串联机器人标定系统的坐标系快速转换方法

针对串联机器人标定系统中的工业机器人基座标系{B}与激光跟踪仪测量坐标系{T}的转换问题,提出一种融合多点拟合法和轴线矢量测量法的坐标系快速转换方法。该融合坐标系快速转换方法首先利用轴线矢量测量法获得旋转矩阵R,然后利用多点拟合法获得位移矢量T,进而得到坐标系转换矩阵BTR。试验结果表明该融合坐标系快速转换方法的测量时间比多点拟合方法减少了184.68s,但综合RMSE(Root mean squared error,RMSE)增加了0.215mm;相比于基于关节圆交点的坐标系转换方法,该方法的综合RMSE降低了0.626mm,测量时间仅增加了51.26s;相比于基于平面拟合转换法,该方法的综合RMSE与测量时间分别降低了2.790mm和120.0s。因此,该融合坐标系快速转换方法的转换精度远优于基于轴线测量的坐标系转换方法,相比于多点拟合法具有相近的转换精度和更好的测量效率。     

机器人坐标系与激光跟踪仪坐标系的快速转换方法

针对机器人坐标系与激光跟踪仪坐标系的转换问题,提出一种机器人单轴旋转运动与自身读数相结合的方法。将靶标球安装在机器人末端,用激光跟踪仪实时测量球心坐标,对机器人单轴转动产生的圆弧轨迹进行空间圆拟合,由三个空间圆的单位法向量可得到旋转矩阵。再求取球心初始位置相对于机器人默认工具点的坐标偏移量,便可反推机器人坐标系原点在激光跟踪仪坐标系下的坐标,即平移向量。实验结果表明,转换后空间点X、Y、Z坐标的RMS误差分别为0.216 mm、0.111 mm、0.157 mm。     

自适应多重TMD在大跨楼板结构减振中的应用

双轴振镜系统是扫描式激光多普勒测振仪中控制激光束运动的核心部件。通过双轴振镜系统中X,Y振镜的空间位置关系及光学反射原理,建立了激光束方向与X,Y振镜偏转角度之间的关系及其数学模型, 并进一步基于多项式拟合算法实现了激光点从振镜系统坐标系到实测结构坐标系的坐标变换,从而可高精度控制扫描激光的姿态。 同时,利用高清摄像头将测试坐标系转换到屏幕坐标系,提高了该方法的实际操作性。最后,以某型压气机叶片为例对该方法进行了验证,结果表明本方法对实现激光在实测结构表面任意测点的精确位置控制提供了理论基础,具有较好的指导作用。     

一种车辆管类件点云配准方案的设计与验证

针对车辆管类件光学检测时产生的点云拼接问题,提出了一种有针对性的点云配准方案。先对点云拼接误差产生的原因进行分析,然后通过分析得出管类件光学检测的主要误差。因不能准确定端扫描系统坐标系{S}与基坐标系{B}的转换关系而产生误差。为了消除误差设计了具有6个自由度的配准块,配准块为圆柱十字相交结构,并按被测管件的特征将其合理布置在测量支架上。通过一定的配准算法,实现将配准块末端扫描系统{S}坐标系下的位置与三坐标测量机{CMM}坐标系下的位置对齐。其余被测管件的点云先转换至基坐标系{B}下,基于最小二乘法计算的位置关系,再将其转换至三坐标测量机{CMM}坐标系下,通过该方案,管件的点云拼接质量有显著的提升。最后通过实验验证了采用该点云配准方案后的测量系统精度及重复性,满足了现有车辆管类件的测量需求,并验证了配准方案的可靠、有效。     

多子阵高分辨海底地形探测算法及其FPGA和DSP阵列实现

针对多波束测深系统中高分辨海底地形探测问题,提出一种基于多子阵波束域MUSIC算法(Multiple sub-array beamspace MUSIC,MSB-MUSIC),它将多子阵波束域算法的稳健性与MUSIC算法的高分辨特性相结合,从而实现高分辨海底地形探测算法。同时针对高分辨算法运算量大难以实时实现的问题,设计了由6片DSP和2片FPGA(现场可编程门阵列)组成的并行处理系统用于算法的实时实现。海底仿真场景和湖上试验都验证了算法的有效性。     

多波束外业实施研究与探讨

本文主要研究和探讨多波束外业测量的实施,针对多波束实施过程中影响多波束测量成果质量的海况因素、船速控制、布线原则、安装校准、参数设置和声速改正等因素从理论、规范等方面进行了分析.     

青岛奥帆赛竞赛海域扫测工程的实施与分析

为掌握青岛奥帆基地重点海域海底水深数据、地形地貌及障碍物分布特征,保障奥运会和残奥会的顺利进行,本文采用多波束测深系统对该区海域进行了全覆盖、高效率的海底地形扫测,经过高精度的数据处理,编绘得到海底地形地貌图,并发现了可疑沉船、暗堤等海底障碍物的分布,保障了奥帆赛事的顺利进行。     

深水超声波换能器设计

利用回声信号探测无声目标的原理,测量信号往返所需时间与在水中超声波声速的乘积,就可以确定目标所处的位置.根据该原理来探测海底微地形的高程数据,为此对适合于深海环境下工作的超声波换能器参数进行了理论分析与设计计算,该参数将为海底微地形探测系统提供技术依据.     

海底地震仪精密计时器的研制与应用

海底地震仪(OBS)采集过程中的炮点时间是所有数据处理的基础,本文分析了海底地震仪使用中存在的炮点时间精度问题,研究了采集系统时间同步控制过程,以时间同步控制原理研发了海底地震仪精密计时器,解决了OBS炮点的时间记录问题,为OBS数据处理提供了保障.     

基于单片机的铝门窗双头锯床定位控制研究

针对铝门窗双头切割锯床定位、加工的特点和要求,设计了基于AT89C51单片机的铝门窗双头锯床定位控制系统,系统以单片机为核心,设定并检测动力头的移动位置,控制动力头的移动,达到了双头切割锯床精确定位的目的。实际应用表明,系统定位速度快、定位精度高,提高了铝门窗工件的加工质量和加工效率。     

激光线投影技术在轨道车辆全位置焊接控制系统中的应用

为降低投影距离的定位误差，保证轨道车辆在焊接过程中的施工精度，基于激光线投影技术设计轨道车辆全位置焊接控制系统。设计光学反馈模块，确定机械光源、摄像机和镜头的结构参数；设计嵌入式平台，基于数据控制单元，实现数据的接收、连接、终止与处理。通过计算水平角与俯仰角的偏差值，自动建立轨道车辆焊接位置坐标系，计算激光投影误差，在旋转坐标下获取高斯分布的模版参数，实现激光线投影技术在轨道车辆全位置焊接控制系统中的应用。在实验中，对比4种不同焊接方法在X轴、Y轴、Z轴中对目标点的定位误差，结果表明，目标点的定位误差会随投影距离增加而增加，其中激光投影技术在投影距离不超过5 m时的定位误差均小于3 mm,可见该方法的控制精度较好。     

起重机智能防摆控制技术探讨

起重机智能控制和安全生产最重要的就是要求实现起重机小车精确定位和负载消摆同步控制,针对起重机快速定位和负载摆动问题,在充分分析国内外研究现状的基础上,着力弥补现有控制方案存在的缺陷,提出新的控制方案,实现起重机的智能防摆控制.     

基于U-Net网络的柱面透镜视觉定位策略

针对柱面透镜定位在摆盘工艺过程中产品良率低、生产作业时间长的问题，研究了一种基于U-Net网络的柱面透镜视觉定位策略。该策略结合柱面透镜摆盘工艺及特点，开发了柱面透镜视觉摆盘系统。将Blob分析和模板匹配作为前期视觉定位方法，通过高精度匹配获取工件点位信息以生成分割图对采集的原图进行标注，选取损失值最优的学习率对U-Net网络进行模型训练，以实现实际工件的分割定位。经过U-Net网络与高精度模板匹配针对不同型号的工件定位对比发现，相较于高精度模板匹配，U-Net网络可实现亚像素级别的定位误差。实践应用结果表明，该柱面透镜视觉摆盘系统视觉定位精度高，具有较强的产品适应能力，产品偏心合格率可达96%以上，满足工业摆盘任务要求。     

北斗测距信号评估与精密单点定位应用研究

随着全球导航系统的建设和发展应用,我国北斗导航系统也开始逐步向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务。基于我国时间基准UTC(NTSC)系统,开展北斗导航系统测距信号评估与精密单点定位(PPP)应用研究。通过实测数据首先分析北斗测距B1、B2频点的信噪比以及周围观测环境所引起的多路径影响。同时,讨论了北斗精密单点算法,并利用实测数据以及GNSS服务中心IGS国际多模GNSS实验工程(MGEX)提供的精密轨道和钟差产品进行精密定位解算。结果表明,B2频点信号的接收性能优于B1频点,北斗精密单点定位计算的结果在X、Y、Z 3个方向上的误差基本保持在cm级,解算的本地时相对于IGST偏差的频率稳定度短稳达到了10~(-14)量级,与全球定位系统(GPS)精密单点定位性能基本相当,表明我国北斗系统可用于ns级高精度时间传递。     

关于加工中心坐标系的分析与研究

数控机床各轴运动时是以坐标点来编程的,编程时如果熟练运用坐标系的关系,将使编程更简单,机床各轴运动时各轴路径也会比较合理。主要探讨各坐标系的关系以及在实际中的应用。     

复合型超声波电机在数控机床中的应用研究

复合型超声波电机是一种新型摩擦驱动器，具有低转速大转矩、可用于直接驱动、断电时具有高自锁力矩、高转角分辨率、小型轻量、响应速度快、运行平稳等特点。基于这些特点探索了复合型超声波电机在数控机床的转角坐标中的应用，为解决超声波电机在精密定位控制中的强非线性影响，提出了一种新型的脉冲法精密定位方法，介绍了定位方法的原理及其相应系统的设计、总体结构和实现过程，并对控制参数的选择进行了探讨和实验研究。实验结果表明，采用该方法对任意转角的重复定位精度在0．010之内，表明了这一方法的有效性和高精度。     

基于单片机的超声波简易定位系统的设计

针对于现场测试时传感器的位置需准确定位,设计了一种可用于现场测试时传感器位置监测的超声波定位系统。利用超声波传感器实现对待定位传感器的距离测量,采用温度传感器减小环境温度对超声波波速的影响,并结合三角形测量原理使待测传感器的三维坐标值在LED上显示。研究表明,研制的超声波简易定位系统可以单独用来测量距离,并辅助测试传感器测点定位。     

HS-600F多波束测深系统的应用与分析

本文主要阐述HS-600F多波束测深系统的基本组成和功能特性及其技术指标,并以云南省临沧地区澜沧江干流段的漫湾水电站水垫塘为例,应用该系统进行了对该地水底地形地貌的实地勘察测量,获得了勘察测量的多项结果,为漫湾水电站水垫塘的修补维护制定了有效技术方案。同时显现了多波束测深技术的先进性和优越性。     

基于坐标孔的翼肋柔性装配协调方法

为保证翼面类部件外形的装配准确度,研究了以坐标定位孔为协调定位基准的内定位装配方式对装配准确度的影响。对比分析传统翼肋产品的外形定位方式的协调方法,根据以坐标定位孔为协调定位基准协调外形轮廓过程中的优势,提出了一种翼肋柔性装配方法,设计了翼肋定位执行末端,在虚拟环境下进行了柔性定位仿真验证。结合飞机数字化制造流程,分析其装配协调过程,计算以坐标孔为协调基准的外形尺寸误差。某型飞机前缘襟翼的柔性装配实例表明：柔性定位单元结构简单,成本较低,翼肋柔性装配准确度完全满足外形精度设计要求。