机器视觉疲劳裂纹扩展试验摄像头自动聚焦方法

在机器视觉疲劳裂纹扩展试验中,为了能够满足对裂纹宏观观察裂纹和准确定位裂纹尖端的要求,需要采用变焦镜头放大和缩小采集图像范围,针对于摄像头变焦后的聚焦问题,提出了摄像头的自动聚焦方法。首先建立图像采集系统,采集裂纹图像至计算机,通过中值滤波对图像预处理,去除噪声干扰,选取裂纹区域作为聚焦窗口,采用Laplace算子法作为清晰度评价函数,并提出一种变步长穷举法进行聚焦搜索。最后设计了以ARM7为核心的摄像头运动控制器。实验表明,所提出的方法能够实现疲劳裂纹扩展试验中摄像头在各种情况下的准确自动聚焦,为下一步精确测量疲劳裂纹扩展参数奠定基础。     

适用于户外增强现实系统的混合跟踪定位算法

单一传感器无法解决户外增强现实系统中的跟踪定位问题.为了提高视觉跟踪定位算法的精度和鲁棒性,提出一种基于惯性跟踪器与视觉测量相结合的混合跟踪定位算法.该算法在扩展卡尔曼滤波框架下,通过融合来自视觉与惯性传感器的信息进行摄像机运动轨迹估计,并利用视觉测量信息对惯性传感器的零点偏差进行实时校正;同时采用SCAAT方法解决惯性传感器与视觉测量间的时间采样不同步问题.实验结果表明,该算法能够有效地提高运动估计的精度和稳定性.     

基于涡流阵列传感器的金属结构裂纹监测方案可行性研究

针对飞机金属螺栓孔连接结构疲劳裂纹的特点和实时监测的需求,提出了一种基于柔性平面的涡流阵列传感器,设计了疲劳裂纹扩展实时监测方案,搭建了疲劳裂纹监测实验系统。通过建立监测系统的三维有限元仿真模型,得到传感器工作时感应磁场和磁位矢量的分布规律,验证了监测方案的可行性。通过设计疲劳裂纹扩展试验,确定了涡流阵列传感器定量监测能力。等幅程序载荷谱作用下2A12—T4铝合金试件疲劳裂纹监测试验结果表明:提出的涡流阵列传感器能够有效定量监测裂纹的扩展,裂纹监测方案是可行的,监测精度达到1 mm。仿真结果表明:传感器在工作时磁矢量位的分布关于激励线圈导线中心对称,在激励线圈导线中间达到最大值,同时裂纹存在时感应通道归一化跨阻抗幅值比增大10%。     

基于毗域动力学的机身蒙皮疲劳裂纹仿真

针对航空机身蒙皮结构疲劳裂纹损伤难以开展完整性评估的问题,研究了一种基于毗域动力学的裂纹演化模型,通过构建材料点对间的力函数,建立机身蒙皮结构疲劳裂纹演化的积分方程,给出二维机身蒙皮结构在载荷作用下的孔边疲劳裂纹扩展的计算格式,并结合层流理论对模型方程进行了修正.仿真结果表明,上述方法可以表征裂纹间的于涉效应,实现机身...     

并联机构位姿视觉测量的特征点定位偏差补偿

针对并联机构位姿视觉测量中特征点像点定位偏差大的问题,提出了基于并联机构位姿近似求解的补偿方法。首先,建立了定位偏差的数学模型;然后,根据并联机构小位姿差异时特征点像点定位偏差相近的特点,利用含有定位偏差的特征点像点求取并联机构的近似位姿,从而实现近似补偿;最后,通过仿真实验验证了该补偿方法的有效性。     

基于光纤光栅的悬臂结构疲劳裂纹实验研究

疲劳以及裂纹对机械结构的寿命和生产安全都有着重要的影响。针对叶片等悬臂类结构设计了一种采用光纤光栅进行疲劳测量的方法,通过对比实验证实了裂纹对结构疲劳过程的影响。实验结果表明：完整叶片结构试件的固有频率为124.2 Hz,经过5×106次循环后固有频率和光栅波长均无明显变化;而有0.1 mm深度裂纹的固有频率为123.3 Hz,经过5×106次循环后固有频率变为86.68 Hz,证实了裂纹对疲劳寿命的影响。     

一种微悬臂梁疲劳特性的检测方法

关于MEMS结构疲劳特性的研究报道中,典型的研究疲劳的方法是基于观测裂纹的产生和扩展的,如一种扇型梳壮驱动器用来产生循环的拉压作用,以此可以观察Si梁结构的裂纹的扩展情况.该方法采用渐变参量的方法来描述疲劳现象,如参量平均杨氏模量E,而且提出了一种利用检测电容来达到疲劳特性描述的测试结构.该电容和由于作用力让梁产生的位移之间有关.通过检测到的电容值,计算平均杨氏模量E以此来反映这种简单的MEMS结构的疲劳特性,最后,这种方法通过ANSYS进行验证.     

计算机在Ti-6Al-4V钛合金疲劳裂纹扩展曲线绘制中的应用

利用当前通用的计算机编程技术,以高级编程语言VB为制作工具,以Origin7.0为作图工具,绘制了铸造Ti-6Al-4V钛合金疲劳裂纹扩展曲线.采用该编程技术,实现了参数的随机输入和曲线的动态形成,真实地制作了不同应力比下的疲劳裂纹扩展速率(da/dn)与裂纹尖端应力强度因子(△K)的关系曲线.同时该方法极大地提高了数据处理的效率及准确性.     

微型客车车身疲劳破坏CAE仿真

为解决微型客车在山区使用过程中后立柱和后门槛板等部件出现疲劳裂纹的问题,采用ANSYS和LS—DYNA对整车在实际使用条件下的应力分布及随时间的变化进行仿真．对关键部件进行疲劳寿命计算和分析,从中找到部件产生疲劳裂纹的主要原因;提出多种改进方法,并基于CAE仿真分析筛选出改动小、成本低、效果好的方案;根据改进部件的疲劳寿命预测和评价确定最终改进方案．     

基于遗传算法的疲劳裂纹扩展方法优化研究

当前,用于预测疲劳裂纹扩展的方法多种多样,但无论哪一种裂纹扩展方法,都是以扩展点的扩展代替整个裂纹的扩展。因此,对扩展点的优化具有重要意义。考虑到遗传算法对多参数优化具有较好的效果,基于遗传算法对扩展点的个数和分布进行了优化研究;引进了"位置比"这个概念,以最外侧扩展点的位置比表征扩展点的分布;介绍了一种裂纹扩展的数值方法,计算数值结果与实验结果的误差,取该误差的倒数作为个体适应度。结果表明,当扩展点个数和最外侧扩展点位置比分别为11和0.95时,个体适应度最高,数值预测精度最好。     

基于数字图像处理的表面裂纹检测算法

本文提出了一种基于数字图像处理技术的表面裂纹检测算法。运用这种算法能精确的检测裂纹的位置、长度等特征，将这种裂纹检测算法运用到裂纹自动检测系统以及裂纹扩展行为监测中不仅大大降低了劳动时间和劳动强度，而且提高了测量的准确性。     

Pose alignment of aircraft structures with distance sensors and CCD cameras

A precise transshipment system is developed for automatic transporting material between an automated guided vehicle (AGV) and a load transfer station. In order to implement the alignment of the fixture base on board the AGV with that of the station, it's necessary to measure the pose of the AGV with respect to the station. The pose measurement system combined four distance sensors with two CCD cameras, with the distance sensors to measure the yaw, pitch angle and longitudinal deviation, and the cameras to determine the roll angle and the position deviation in the reference plane. A 6-degree of freedom (DOF) pose alignment system based on 3-DOF positioners is used to correct the pose deviation of the current pose with respect to the goal pose, lowering the demand on locating precision of AGV on the ground. The method to calibrate the whole measurement system is elaborately stated. The transshipment experiments have been conducted and the results show that the pose alignment system integrated with the proposed multi-sensor pose measurement system can meet the accuracy and repeatability required in industrial application.     

基于改进YOLOv2的无标定3D机械臂自主抓取方法

提出了一种多物体环境下基于改进YOLOv2的无标定3D机械臂自主抓取方法。首先为了降低深度学习算法YOLOv2检测多物体边界框重合率和3D距离计算误差,提出了一种改进的YOLOv2算法。利用此算法对图像中的目标物体进行检测识别,得到目标物体在RGB图像中的位置信息; 然后根据深度图像信息使用K-means++聚类算法快速计算目标物体到摄像机的距离,估计目标物体大小和姿态,同时检测机械手的位置信息,计算机械手到目标物体的距离; 最后根据目标物体的大小、姿态和到机械手的距离,使用PID算法控制机械手抓取物体。提出的改进YOLOv2算法获得了更精准的物体边界框,边框交集更小,提高了目标物体距离检测和大小、姿态估计的准确率。为了避免了繁杂的标定,提出无标定抓取方法,代替了基于雅克比矩阵的无标定估计方法,通用性好。实验验证了提出的系统框架能对图像中物体进行较为准确的自动分类和定位,利用Universal Robot 3机械臂能够对任意摆放的物体进行较为准确的抓取。     

基于快速归一化算法的拉伸距离动态跟踪测量

采用视频引伸计对试样进行轴向拉伸试验时,通过跟踪试样表面两根标线的移动来计算标线之间的距离变化,从而得到试样的拉伸变形。当拉伸时产生非拉伸方向的移动或夹具与试样打滑时,传统标线检测方法会丢失要跟踪的标线、或者偏离标线,引起测量误差。本文在测量材料微应变性能时,采用快速归一化互相关算法对标线进行跟踪,提出了1/8降采样方法来加快矩形框跟踪速度,达到跟踪的实时性要求。同时本文采用双曲正切函数拟合得到亚像素边缘点,在试样表面检测标线边缘,从而完成标线距离的测量。最后本文设计了软硬件系统。实验证明,本系统在保证测量实时性的前提下,实现了亚像素边缘检测。测量最大偏差不超过0.005 mm。     

Simulation of three-dimensional fatigue crack propagation using enriched finite elements

A three-dimensional methodology for simulation of fatigue crack propagation is presented. The method is leveraged by the use of enriched crack tip elements to compute the mixed-mode stress intensity factors. The crack growth model used and the crack propagation life calculation are also described. As examples, fatigue crack propagation of a mode-I surface crack and crack advancements of mixed-mode surface cracks are simulated. The predicted results showed excellent agreement with experimental data from the literature. Thus, it is concluded that the crack propagation method developed allows efficient and accurate simulation of three-dimensional fatigue crack propagation problems.     

基于半解析模型的花萼状涡流传感器损伤监测灵敏度分析

针对金属螺栓连接结构的孔边疲劳裂纹监测需求,介绍了一种具有柔性平面特点的花萼状涡流传感器,构建其损伤监测半解析模型,并通过半解析模型分析激励频率和传感器结构参数对监测灵敏度的影响,最后利用柔性电路板工艺制备出传感器,并进行2A12铝合金中心孔板试样疲劳损伤监测试验验证花萼状涡流传感器的疲劳裂纹监测能力。损伤监测灵敏度分析结果表明在不同提离距离下传感器具有最优灵敏度频率点,且随提离距离的增大,最优灵敏度值减小,最优频率点降低。传感器线圈厚度越小灵敏度越高,且感应线圈与激励线圈之间的水平间距越大则传感器的损伤监测灵敏度越大,而感应线圈与激励线圈宽度比值对传感器的损伤监测灵敏度影响较小。监测试验表明,除第一个通道以外,传感器其它感应通道归一化跨阻抗幅值随疲劳载荷次数变化曲线的拐点对应的即为裂纹扩展到相应通道下方的疲劳载荷次数,而第一个通道的拐点可以初步确定试件的累积损伤起始点。     

融入结构张量和活动轮廓的硅钢表面缺陷分割

为了解决在纹理背景下冷轧硅钢表面缺陷的分割问题,提出了基于局部信息结构张量和活动轮廓模型的硅钢表面缺陷分割方法。将图像的局部信息引入到结构张量中;在结构张量提取的特征空间中,以KL距离作为区域的概率密度相似性度量建立分割图像的活动轮廓模型;采用Split-Bregman数值解法对模型进行求解。运用提出的分割方法对硅钢表面的一些常见缺陷如纵向划伤、横向划伤、异物和孔洞等进行分割实验。实验结果表明,该方法可以准确地分割出硅钢表面缺陷区域,验证了该方法的有效性。     

车载惯导里程仪组合导航系统安装误差标定研究

研究了捷联惯导、GPS、里程仪和气压高度计构成的组合导航系统中惯导安装误差角对里程仪航位推算精度的影响;提出了以GPS输出作为辅助信息对惯导安装误差进行标定的方法;设计了以里程仪航位推算误差传播方程为系统方程,以里程仪航位推算结果和GSP位置输出之差为量测,通过卡尔曼滤波估计惯导安装误差的标定方法;仿真结果表明,该方法对惯导安装误差的标定精度能达到角秒级。在调试过程中采用该方法标定补偿后的系统实际跑车实验航位推算精度达到5m+行程的0.15%,表明补偿后残余的惯导安装误差影响已经可以忽略。     

Numerical–experimental crack growth analysis in AA2024-T3 FSWed butt joints

This paper deals with a numerical and experimental investigation on the influence of residual stresses on fatigue crack growth in AA2024-T3 friction stir welded butt joints. The computational approach is based on the sequential usage of the Finite Element Method (FEM) and the Dual Boundary Element Method (DBEM). Linear elastic FE simulations are performed to evaluate the process induced residual stresses, by means of the contour method. The computed stress field is transferred to a DBEM environment and superimposed to the stress field produced by a remote fatigue traction load applied on a friction stir welded cracked specimen; the crack propagation is then simulated according to a two-parameter growth model. Numerical results have been compared with experimental data showing good agreement and evidencing the predictive capability of the proposed method. The obtained results highlight the influence of the residual stress distribution on crack growth.