基于multiple sampling变频信号自适应相位测量的研究

本文阐述一种基于multiple sampling的相位自适应测量系统。首先介绍了multiple sampling算法的理论根据,并且进行了噪声干扰下的算法仿真实验和误差分析,然后在此基础上针对变频信号提出了自适应测量相位方案。该方案经样机验证具有很高的测量精度。     

基于AWOA算法与LSSVM的主蒸汽流量软测量模型

汽轮机主蒸汽流量是分析机组运行效率的重要参数。针对大型机组主蒸汽流量计算模型复杂繁琐、计算精度不高的现状,提出一种基于自适应鲸鱼优化算法(AWOA)与最小二乘支持向量机(LSSVM)结合的主蒸汽流量软测量模型。针对鲸鱼优化算法(WOA)寻优精度低的问题,提出了自适应鲸鱼优化算法,在鲸鱼个体位置更新公式中引入自适应惯性权值,通过平衡算法的开发和探索能力改善算法的优化性能。在此基础上,提出了基于AWOA优化LSSVM的主蒸汽流量的软测量模型,引入AWOA算法来提高LSSVM的学习效率、逼近精度和泛化能力。主蒸汽流量软测量的仿真结果表明:优化后的AWOA-LSSVM主蒸汽流量软测量模型具有良好的训练精度与泛化能力,可有效地用于主蒸汽流量的软测量。     

基于AFKF的多传感器加权融合算法

为实现对被测物体在匀速、匀加速以及变加速运动状态下的动态位置进行精确测量,提出一种基于自适应渐消卡尔曼滤波的多传感器加权融合算法,将各子传感器测量数据进行自适应渐消卡尔曼滤波,并由获得的均方误差阵实时为位置测量的估计值自适应分配权重,最终进行加权融合。通过算法的实例应用验证,与传统的MSIF-SKF算法相比,该算法具有更高的动态位置检测精度。     

多传感器支持度和自适应加权时空融合算法

针对多传感器测量数据中含有的噪声,提出一种基于多传感器支持度和自适应加权时空融合算法。时空融合算法将数据融合分解为时间和空间两次融合估计,先采用支持度和基于时间的递推估计进行第一次融合,再通过自适应加权估计在空间上进行第二次融合。该算法不需要知道传感器测量数据的任何先验知识,只利用空间位置中多传感器的方差变化,通过调整参与融合的各传感器的加权系数,使融合系统均方误差始终最小。     

剪切干涉测量中基于Zernike多项式的自适应波前重建

提出一种剪切干涉测量中被测波前重建的新方法，该方法基于Zernike多项式最小二乘拟合的基本原理，通过自适应的方式来确定波前重建表达式。推导出剪切相位Zernike多项式系数与被测波前Zernike多项式系数的直接转换矩阵，提出了自适应确定多项式级次的新算法，给出了相应的波前重建数学模型。对算法进行了计算机模拟，并应用于实际剪切干涉测量，结果证明该方法具有可靠的波前重建精度。     

激光跟踪扫描曲面测量的自适应算法研究

针对自由曲面壳体的测量问题,研究了非接触测量时激光束跟踪测量高精度自由曲面壳体的一种自适应测量算法。从测量速度和精度两方面考虑,提出采用圆弧切线外插算法控制激光束跟踪扫描,实现曲面的自适应跟踪测量。采用该算法在三坐标测量机上用激光束跟踪快速扫描测量电力安全帽实物样件,并对其进行实物原型的数字化处理,完成了电力安全帽反求工程测量任务。测量实验表明采用该算法跟踪和测量精度高,测量速度快。     

基于自适应算法的单目视觉系统的姿态解算

提出了自适应总体最小二乘算法,以进一步提高单摄像机视觉测量系统光学特征点的姿态解算精度,研究并对比了常用的总体最小二乘算法及自适应总体最小二乘算法在测量系统中的应用。首先,根据空间几何位置关系构建光学特征点、像点及摄像机位置的系统坐标系及三维空间模型,并建立关于光学特征点及像点的矩阵方程。然后,应用常用的总体最小二乘法及自适应总体最小二乘法进行优化求解。最后,基于优化的总体最小二乘解确定光学特征点相对世界坐标系的姿态。应用三坐标测量机进行仿真对比实验,结果表明:常用的总体最小二乘算法得出的姿态坐标的标准差为0.055 7mm,自适应总体最小二乘算法得出的姿态坐标的标准差为0.041 4mm。相比之下,自适应总体最小二乘算法有更高的收敛速度及收敛精度,且解算速度优于常用总体最小二乘算法,满足单目视觉测量系统的稳定、可靠和精度高等要求。     

汽车模具复杂棱脊和沟槽的数字化及激光加工轨迹规划

针对大型汽车冲压模具复杂棱脊和沟槽的数字化问题提出了三维自适应测量算法。为适应于激光表面强化加工的特殊要求,在后续测量数据处理过程中建立了复杂棱脊和沟槽的简化数学模型,提出了六维激光加工轨迹规划算法,并进行了测量和加工试验验证。上述算法都已应用到集成化柔性激光加工系统中。     

基于.NET的自适应学习系统的设计与实现

网络教育已成为现代教育的重要手段.在分析了自适应学习系统的体系结构以及系统主要功能模块的基础上,构建出基于.NET的自适应学习系统;并提出了试题库中试题难度系数自适应调整算法、组卷策略的自适应调整算法以及学习策略的自适应调整算法,本系统为网络学习者呈现出自适应的个性化学习环境.     

基于IMU的机器人姿态自适应EKF测量算法研究

为了实现机器人运动学参数标定,提出一种用惯性测量单元(IMU)实时获取其末端姿态信息的方法。然而,IMU在进行机器人动态姿态测量时,存在加速度计信号中有害加速度(除重力加速度之外的其他加速度)叠加,噪声统计特性参数不易获取,陀螺仪信号随时间发生漂移等影响测量精度的问题。针对这些问题,设计了一种自适应拓展卡尔曼滤波(EKF)姿态测量改进算法。基于EKF模型,首先构建第一级量测噪声方差阵,设定权重因子,降低有害加速度对测量结果的影响;其次在Sage-Husa自适应滤波算法中引入了渐消记忆因子的思想,实时跟踪采样数据的量测噪声,构建第二级量测噪声方差阵;最后采用姿态更新的四元数算法进行数据融合,修正陀螺仪信号漂移产生的误差。实验结果表明,相比Sage-Husa自适应滤波算法,该算法峰高时俯仰角和横滚角的平均绝对误差分别降低了50%和36.43%,峰谷时俯仰角和横滚角的平均绝对误差分别降低了14.28%和19.44%,能有效提高姿态测量精度。     

汽车模具棱边的三维自适应测量及六维加工轨迹划分

针对大型汽车冲压模具棱边数字化的问题提出了三维自适应测量算法。为满足激光表面强化加工的特殊要求，在后续测量数据处理过程中建立了复杂棱边的简单模型，提出了六维加工轨迹划分算法，并对算法进行了加工实验验证。所提出的算法已应用到集成化柔性激光加工系统中。     

A new structured-laser-based system for measuring the 3D inner-contour of pipe figure components

In order to measure the 3D inner-contour parameter of pipe figure components, a new measuring system is designed and, correspondingly, a real-time mathematical model is developed. The measuring system consists of (i) a visual part based on a new structured laser and (ii) a machine-driving part. The real-time mathematical model is developed with consideration for the optical structure of the visual part and for the moving parameter of the machine-driving part. The measuring system and mathematical model are able to complete the measurement of 3D inner-contour parameters of pipe figure components rapidly and efficiently during experiments. The text was submitted by the authors in English.     

METHOD FOR ADAPTIVE MESH GENERATION BASED ON GEOMETRICAL FEATURES OF 3D SOLID

In order to provide a guidance to specify the element size dynamically during adaptive finite element mesh generation, adaptive criteria are firstly defined according to the relationships between the geometrical features and the elements of 3D solid. Various modes based on different datum geometrical elements, such as vertex, curve, surface, and so on, are then designed for generating local refined mesh. With the guidance of the defined criteria, different modes are automatically selected to apply on the appropriate datum objects to program the element size in the local special areas. As a result, the control information of element size is successfully programmed covering the entire domain based on the geometrical features of 3D solid. A new algorithm based on Delaunay triangulation is then developed for generating 3D adaptive finite element mesh, in which the element size is dynamically specified to catch the geometrical features and suitable tetrahedron facets are selected to locate interior nodes continuously. As a result, adaptive mesh with good-quality elements is generated. Examples show that the proposed method can be successfully applied to adaptive finite element mesh automatic generation based on the geometrical features of 3D solid.     

多边法激光三维坐标测量系统及其跟踪机构设计

为实现对空间目标三维坐标的测量,研究出一种基于多边法的激光三维坐标测量系统。系统使用了四路激光跟踪干涉仪,通过冗余设计使系统具有许多独到的功能特点。由于跟踪机构的性能对整个测量系统的影响大,为此设计了一种独立式跟踪机构。介绍了系统的工作原理和主要功能特点,论述了跟踪机构的工作原理、结构及其误差。对有关实验的方法、结果做了简要论述。     

基于三维激光扫描的移动大尺寸圆柱体工件长度快速检测系统

针对移动大尺寸圆柱体工件两端的表面形貌特征,利用三维激光扫描仪设计了一种快速长度在线检测系统。基于三维激光扫描仪可在短时间内连续高速获取大量测量数据的特点,系统在虚拟环境下构造出自适应测量形状的虚拟测量基准面,采用二维误差分离方法抑制系统误差和运动误差,识别定位工件两端端点并计算其到虚拟测量基准面的位移;最后结合多传感器融合模型获取三维位移场测量结果。另外,测试前用三坐标测量机精密测量过的相似形状圆柱体工件对系统进行了校准修正。为验证系统的精度和可靠性,分别对处于（1 000±25）mm内不同直径的圆柱体工件进行了长度检测。结果显示,系统可在1 s完成直径约为50 mm工件的长度测量,检测分辨力为0.010 mm,检测精度达到0.050 mm。实际运行结果表明,该设计系统具有高自动性和高效性,可满足在线生产中对大尺寸工件控制和检测的要求。     

自由曲面零件的寻位自适应检测方法研究

针对复杂曲面零件检测过程中难以准确定位和测量效率低的问题，提出自由曲面零件的寻位自适应检测这一新的方法。对该方法所涉及的曲面零件的自动寻位、测的自适应生成和基于寻位信息的位姿自适应检测控制等关键问题给出了可行的解决办法。在此基础上开发了曲面零件寻位自适应检测软件并进行了仿真验证。理论分析与实验结果表明，所提出的方法是可行的，为复杂自由曲面零件的无定位检测开辟了一条新的有效途径。     

3D measuring and segmentation method for hot heavy forging

Non-contact, three-dimensional (3D) measurements of hot heavy forgings (HHFs) are desirable for permitting real-time process control, whereas most current methods are usually inconvenient or invalid due to the difficulty in dealing with the hot heavy forgings. This paper presents a new measuring and combined segmentation approach that employs a two-dimensional (2D) laser radar with additional rotation driven by the servomotor that scans the forgings to acquire a massive 3D point cloud dataset. From this dataset, the desired forging part is roughly distinguished from the background based on the angle and distance continuity constraints, and then refined by the curvature-based border extraction method and further segmented by the hierarchical clustering analysis method. Finally, the feature points are extracted based on the normal vector variation and fitted to convey the 3D information. This novel method has been verified by experiments both in the laboratory and the forging workshop for hot heavy forging pieces, with a dimension error of less than 2%. These results indicate that the proposed approach is more practical and convenient than current methods for real-time, on-site measurements of HHFs.     

基于图像处理的激光扫描三维尺寸测量技术的研究

发动机气缸垫精确三维尺寸的获得是气缸垫质量检验及其样品反向工程的关键。介绍了一种用于发动机气缸垫及其类似的大尺寸平面薄板状零件测量的基于图像处理的激光扫描三维尺寸测量技术 ,并对测量试验结果进行了分析。     

光针式三维表面形貌测量仪的研制

研制了一种基于动态聚焦探测法的新型光针式三维表面形貌测量仪,该仪器可实现表面三维形貌的快速、无损、非接触测量。介绍了该仪器的测量原理、仪器结构、伺服机构的设计并给出了实测结果。仪器垂直测量范围为500μm;垂直方向测量精度可达0·5μm,分辨率为0·01μm。