视觉匹配技术的药片颗粒计数算法研究

目的通过机器视觉技术解决当前医药产业迅猛发展带来的批量生产药粒无法高效、精确计数等难题,提出基于视觉技术的药片特征二次匹配算法。方法药粒预处理后分割为多连通域,采用面积特征选择形状特征差异较大的2颗药粒为感兴趣区域,待膨胀后作为目标的先验模型,Canny算子提取边缘轮廓,同时计算轮廓点的方向向量。采用3层图像金字塔搜索算法加快匹配效率,并用最小二乘法调整模板的匹配精度,使匹配精度达到亚像素级别。结果通过对不同的椭圆形药粒进行实验分析,将匹配模板1和模板2(缩放比为1∶1)的最小匹配分数阈值分别设为0.63和0.59,采用3层图像金字塔搜索算法,从创建模板到匹配计数只需要0.11 s,相较于3层金字塔(缩放比为0.7~1.0,最小匹配分数为0.6)的单模板匹配算法速度快0.07 s,且对部分重叠的药片仍能有效计数,匹配准确率达100%。结论采用药片颗粒二次匹配技术可实现检测速度上的扩增;采用图像金字塔搜索算法可大幅度缩减匹配时间;采用最小二乘法可提高模板的匹配精度,增大药粒匹配的正确率。     

挤出式奶油输送机特性分析及优化设计

通过分析输送机的工况需求,研究影响输送的相关因素,确定了输送机工作过程的力学特性模型。采用分析力学方法,得到影响等直径变螺距因素的力学特性模型;利用Unigraphics NX建立三维模型,并导入Ansys Workbench软件中进行静力学仿真、模态分析和优化设计。结果表明,通过仿真分析和优化,奶油输送机的最大变形量发生在螺旋轴顶部边缘,优化后结构的质量、总变形量及等效应力上均减少了10%以上。     

磁悬浮主轴——转子系统LQR控制优化研究

为提高磁悬浮主轴—转子系统运行状态的控制性能,从非线性角度对电主轴上主动磁力轴承—转子系统的动力学特性进行了研究。在考虑转子偏心造成的不平衡力周期性影响的情况下,建立了2自由度的磁悬浮主轴—转子动力学模型。通过模型简化与线性化近似处理构建系统状态空间模型,选择LQR控制器作为系统全状态反馈控制方法,设计出多种群遗传算法来实现对加权矩阵的优化设计,很大程度上解决了标准遗传算法未成熟收敛问题,增强了遗传算法全局搜索能力。在Simulink中的仿真实验结果表明:该算法收敛至最优值速度更快,响应时间较标准遗传算法减少58%,同时LQR控制系统具有更好的动态稳定性。     

3-RRR球面并联机构优化设计研究

为了进一步提高3-RRR纯转动球面并联机构的运动灵巧性和有效工作空间的范围,需对机构的结构参数进行优化。首先根据机构的几何特性建立对应的数学模型;进而本着机构工作空间和运动灵巧性最大的原则,提出一种以机构雅可比矩阵条件数为优化对象的遗传算法,对机构中各运动副的角度、电机输入角度及其他结构参数进行优化,与传统结构参数优化方法相比,有效的将3-RRR球面并联机构的雅克比矩阵条件数控制在1.000008,使该机构的运动灵活性获得较大提高;最后根据优化结果搭建物理样机,其末端输出平台的工作空间图像近乎一个完整的球面。优化后的3-RRR并联机构显示出更强的工程实用性,具有更好的应用前景。