基于听觉特性和过零点间隔的多声源定位算法

针对目前声源定位技术的研究现状,研究了人耳听觉系统的生理学和心理学特性,建立了基于人耳听觉系统的多声源定位模型;通过研究信号部分频率成分间的过零点时间间隔与原信号保持一致的特性,提出了用上升过零点模拟听神经的发放行为,从而引入了根据两通道间过零点时间间隔统计特征确定两耳时延的算法,并给出了噪声对时延结果影响的判定方法;相比互相关算法,该算法的计算量较小而抗噪声能力更强,声源的增多不会明显降低定位效果;通过与常用的互相关时延算法对比,仿真实验验证了该算法在较低信噪比情况下,依然可以对多个声源取得较好的定位效果。     

气动柔顺末端打磨自抗扰力控制

为解决机器人打磨风电叶片过程中由于理想打磨轨迹和实际打磨轨迹有偏差导致打磨质量差的问题,文中设计了一种安装在机械臂末端的气动柔顺末端执行器,气动柔顺末端控制器控制工件的打磨力,机器人控制器控制打磨末端位姿。由于气动柔顺末端力控制过程中存在强非线性、模型不精确及参数摄动、机器人运动、打磨小车振动等不确定性扰动,在气动柔顺末端建模的基础上设计线性扩张状态观测器、跟踪微分器,提出了自抗扰(ADRC)打磨力控制律。仿真和试验结果表明：该方法有效减小了磨削过程中力的波动,提高了风电叶片表面质量,更好地避免了磨削烧伤,具有抗干扰性强、稳定性强及效率高等特点。     

全身步态模型的视触融合步态识别算法

为减少背包负重、衣着和环境等因素对步态识别率的影响,提出一种融合视觉和触觉特征的全身步态模型。首先,以支撑脚为起点,根据运动传递过程,建立身体各个部分质量与地面支持力的动力学关系,并且通过加速度引入视觉特征;然后,对模型进行参数分离,得到代表不同步态运动特征的特征矩阵,利用Kinect和步道式足底压力仪获得的视觉图像序列和足底压力图像提取视觉和触觉特征,建立包含正常、背包负重和穿大衣3种步态运动状态下的数据库;最后,选择支持向量机中的多分类方法完成步态识别,在识别过程中通过K-CV法对分类器参数进行了寻优。实验结果表明:足底压力分区方式增加了特征识别点,提高了模型识别率;在正常步态运动条件下模型平均识别率为97.31%,在背包和穿大衣的情况下模型识别性能下降比较少。融合视觉和触觉特征建立包含上肢摆动的全身步态模型可以有效提高模型在复杂步态运动条件下的鲁棒性和步态识别准确率。     

顶棚水平开口对细水雾灭室内火的影响研究

对细水雾扑灭具有顶棚水平开口的室内池火进行了实验研究和理论分析.研究表明,池火热释放速率较大时,在高温烟气作用下,细水雾能快速蒸发产生大量的水蒸气.在水蒸气的稀释作用和燃烧耗氧作用下,燃烧区域的氧气浓度迅速下降到极限氧浓度,火焰因此而窒熄.在池火热释放速率较小时,水蒸气稀释和燃烧耗氧对燃烧区域内的氧气浓度影响较小.细水雾雾滴冷却火焰和销毁自由基可能成为灭火的主要机理.在以上两方面机理共同作用下,出现灭火时间随着池火热释放速率的增大而减小的实验现象.顶棚水平开口的位置和面积决定进入室内到达燃烧区域的空气流量,从而影响细水雾的灭火时间.实验表明,开口位置与火源的距离越大,灭火时间越短;而开口面积越大,灭火时间越长.     

用于航空发动机叶片焊接修复的改进Canny算法

传统Canny算子因良好的边缘检测效果得到了广泛应用. 在钛合金叶片边缘检测过程中,由于复杂的周围环境,导致处理后的图像容易出现检测结果不连续的情况. 为此提出基于部分非极大值抑制的改进Canny算子. 在梯度非极大值抑制过程中,将极大值点作为候选边缘点;将非极大值二次筛选,保留8邻域内候选边缘点不相邻的非极大值点;采用最大类间方差法(Otsu)进行阈值选取,增加自适应性. 结果表明,处理时间保持不增加的情况下,连续性得到提高,连通点占边缘点总数量的比例由0.686提升到0.904,边缘检测效果良好.     

钛合金叶片三维测量中背景去除的两步法研究

基于双频栅线法的三维测量系统因其相位的过程不易受到噪声干扰而被广泛应用于三维轮廓测量领域。针对当测量对象为钛合金叶片时,因叶片主体颜色和参考平面颜色对比度太低而引起的叶片连续相位图与背景图像难以区分的问题,提出两步去除背景法:首先将参考平面预置为黑色背景,以增大参考平面与钛合金叶片的颜色对比度,实现有效区分二者的目的;然后结合Matlab软件中的imcrop图像切割函数,进行有效包裹叶片的变形光栅条纹图像的自动截取,进而运用双频栅线法进行相位展开,最终得到完整的叶片连续相位图。实验结果证明,所述方法不仅可以有效地区分开叶片连续相位图与背景图像,从而将背景图像完整去除,同时也提高了整个三维测量系统解相位的精度。     

基于结构光的角焊缝外观检测算法研究

针对结构光条纹曲率变化较大时中心线提取存在误差，导致焊后角焊缝外观参数检测不准确的问题，提出一种基于结构光的角焊缝外观检测算法。首先建立角焊缝外观检测系统并对系统内相机进行标定；然后采集图像并经过高斯滤波、Otsu值分割等一系列图像预处理，提出一种法向平均法来提取结构光条纹中心线；最后通过直线拟合法与移动向量法来提取结构光特征点，结合角焊缝外观定义计算出其宽度、凸度和咬边等外观参数。实验结果表明，所提出的角焊缝外观检测算法准确性高，平均误差为0.021mm，且系统算法具有良好的稳定性。     

机器人视觉用双远距型傅立叶变换透镜

将光电信息技术运用于机器人视觉系统,使视觉信息处理速度达到光速。在光学信息系统 中,傅立叶变换透镜是关键的运算部件。根据傅立叶光学原理和视觉系统的要求,研制一组远距型的傅立叶变换透镜。透镜前、后焦点间的距离缩短到傅立叶透镜焦距的0.7倍,在整个视场范围内波像差小于1/10波长,其它性能指标均符合设计要求。     

激光选区熔化成型316L不锈钢的工艺参数对硬度与微观组织的影响

激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)技术能够制备复杂的一体化空间构件,是金属增材制造的主要方法之一.然而,目前SLM技术仍存在一些问题,如工艺参数对性能的影响规律复杂等,这极大地限制了SLM技术的推广和应用.因此,选择激光功率、扫描速度、扫描间距和相邻层之间的旋转角度四种SLM工艺参数进行分析,设计正交实验,制备了316L不锈钢材料的试样,表征了SLM成型试样的尺寸精度、相对密度和硬度,并观察其宏观结构和微观组织.以激光能量密度为因变量,研究其对成型316L不锈钢材料性能的影响,实现了多输入变量到单输入变量的降维,简化了SLM工艺参数对成型材料力学性能和微观结构的复杂影响规律.结果表明,当输入的激光能量密度在65～90 J/m3之间时,316L不锈钢的相对密度在99.6％以上;当激光功率为180 W、扫描速度为870 mm/s时,316L不锈钢的晶粒均匀,其形状近似正六边形,晶粒度为0.4μm.SLM成型的316L不锈钢相对密度与硬度有一定的关联性,当相对密度高于99.0％时,试样的硬度较高,约为250HV.     

基于光栅投影测量改进的类双目系统标定方法

系统标定是光栅投影测量系统中的关键一步。将投影仪看成相机的类双目系统标定方法具有操作简单、精度高、可靠性强的优势。在此系统标定方法的基础上,提出一种提高测量系统精度的系统标定方法。根据提取的标定板上圆标识的圆心坐标,利用计算机生成含有相对应十字标识的图像,用于相机标定,可避免圆标识轮廓对角点提取的影响,从而提高相机标定精度。同时,推导快速求取投影仪伽马的表达式用于相位校正,可建立投影仪像素与相机像素精确的对应关系,从而提高投影仪标定精度。结合投影仪和相机的标定结果,建立统一的世界坐标系完成整体系统的标定。实验结果表明:采用上述标定方法,可将投影仪和相机标定精度分别达到0.25 pixel和0.15 pixel;同时测量了一个长方体,精度达到0.142 7 mm。