基于线结构光扫描的工件高精度三维测量方法

为了提高工业中对复杂轮廓工件的测量精度和效率,设计了一套高精度非接触三维测量系统,并提出了一种基于线结构光扫描的工件轮廓三维测量方法。首先,利用高精度相机和三轴移动平台采集线结构光图像。然后,通过基于差分区间的灰度质心算法,精确而高效地提取出线结构光中心线,并生成原始点云模型。接着,对采集到的点云数据进行必要的点云滤波和精简预处理。最后,将预处理后的点云数据与CAD模型精确配准,进行工件表面轮廓的测量与误差评定。实验结果表明：测量工件轮廓高度的绝对误差小于0.07 mm,相对误差小于0.5%。所提出的三维测量系统及方法测量误差较低,能够实现工件的高精度三维测量,具有一定的工业应用价值。     

内卡钳的测量原理及应用

利用内卡钳测量孔径是比较原始的一种对比测量方法，但是由于测量方便、经济，特别是在某种条件下其它测量工具不能代替时，仍在某些场合继续应用；本文介绍一种测量方法能达到较高的测量精度，误差可控制在0．01mm之内。     

大跨度膜屋面风致雪压的数值模拟研究

风荷载是影响结构表面积雪分布的重要因素.本文应用雪漂理论,采用CFD数值模拟技术对由风荷载影响引起的膜结构表面积雪分布规律进行了研究.计算了典型形状膜结构在不同风向角下周围的雪漂运动和风致雪压,总结了膜结构表面风致雪压的分布规律.结果表明风荷载的作用会造成膜结构表面雪压分布的改变.研究结果对膜结构实际工程抗风雪设计提供了有价值的参考.     

一种基于降噪自编码神经网络的积雪产品去云方法

目前应用最为广泛的积雪覆盖区域图(SCA)可由中分辨率成像光谱仪(MODIS)获取,常被用于积雪覆盖时空变化的研究中.由于受云遮挡的影响,MODIS积雪产品存在较大区域的数据缺失.为了消除云遮挡的影响,本文构建一种降噪自编码神经网络模型,建立雪粒径与复杂地形、土地覆盖类型之间的复杂的映射关系,实现云下积雪参数的补全,提高积雪产品的覆盖面积.本文选取开都河流域为研究区域,将MODIS反演得到的积雪产品数据与地形地物数据结合,并通过降噪自编码神经网络(Denoising Autoencoder Artificial Neural Network)、极值雪线法相结合的方法来定量地回归补全高山复杂地形下由于云覆盖导致的积雪缺失数据,从而得到无缺失的逐日雪盖数据.其中,降噪自编码神经网络融合多特征数据,建立地形特征与雪粒径数据之间的非线性映射关系,从而来补全云层下的雪粒径数据;极值雪线法主要用来去除低海拔地区误报值,进一步提高雪盖提取精度.采用MODIS积雪产品对去云结果开展精度验证,本文所提出的去云方法的精度超过86%,有效地提高了雪盖提取精度.因此,本文所提的算法可以有效地去除复杂地形区域的...     

沉管隧道沉放对接监控中的超声阵列测量及其关键算法

水下高精度沉放对接是沉管隧道施工的一个关键环节,对测量方法的环境适应性和精度等指标要求很高. 目前实际工程中多采用高精度全站仪测量和刚性测量塔传递坐标的方法;此外,国外提出水下声呐测量方法,环境适应性强,且精度不随隧道长度增加而下降. 本文通过对水下声呐法进行创新改进,采用三点后方交会方法,提出超声阵列测量方法,并用于佛山汾江路南延线沉管隧道工程中管段沉放对接的测量监控试验,并将测量结果与高精度全站仪测量结果进行了对比分析. 现场监测试验结果表明,该方法能够满足工程需要,在管段间距2 m时,三轴坐标测量精度不大于± 45 mm.     

基于改进Mask R-CNN与双目视觉的智能配筋检测

为了提高配筋检测的智能化水平,提出基于改进掩膜区域卷积神经网络（Mask R-CNN）模型与双目视觉技术的配筋检测方法.通过在Mask R-CNN中加入自下而上的注意力机制路径,形成了带通道注意力和空间注意力的掩膜区域卷积神经网络（Mask R-CNN+CA-SA）改进模型.结合双目视觉技术进行坐标转换,获取钢筋直径与间距,实现智能配筋检测.在自建的包含3 450张钢筋图片的数据集上进行训练,结果表明,改进模型的F1分数和全类平均精确率（mAP）相较于Mask R-CNN基础网络分别提高了2.54%和2.47%.通过钢筋网验证试验和复杂背景测试,钢筋直径的绝对误差和相对误差基本小于1.7 mm和10%,钢筋间距的绝对误差和相对误差分别小于4mm和3.2%,所提方法在实际应用中具有较强的可操作性.智能配筋检测技术在保证足够的检测精度的同时,能够大大提升工效,降低人工成本.     

基于点位误差模型的相似材料模拟监测实验研究

为了研究反射片量测模式应用于相似材料模拟实验中的监测精度,根据相似材料模型的实际观测和误差传播定律计算了点位坐标的理论量测精度。设计了现场实验,采用布尔莎七参数模型,基于Matlab计算平台把物方坐标系空间坐标自动转化为局部坐标系坐标,并与近景摄影测量的量测结果进行了对比和分析。结果表明,全站仪反射片量测模式点位坐标理论中误差沿X方向的极值为±1.5 mm,沿Y向和Z向的极值为±1.06 mm。当竖直观测角和水平观测角控制在[-π/4,π/4]以内时,点位坐标中误差可以控制在亚毫米级。与数字近景摄影测量点位坐标量测结果对比,全站仪反射片坐标测量模式沿X向的实际点位量测中误差为0.43 mm,Y向的点位量测中误差为0.37 mm。     

直接线形变换法在钢结构震动监测中的应用研究

利用数字摄影方法进行钢结构震动变形的监测,可以解决常规测量方法无法解决的难题,然而数字摄影所采用的数码相机属于非测量相机,没有框标及定向设备,不能得到摄影瞬间的内、外方位元素的初始值.因此用数码相机获取的测量数据传统解法无法计算处理.为提高测量精度,我们对数码相机进行检校,将检校的相机在钢结构变形监测实验中使用,实际测量数据利用直接线性变换法处理.该方法有效地减弱数码相机内、外方位元素不稳定以及外界环境条件的影响,取得了成果分析精度达3%.的效果.     

柴油发动机喷油泵喷油量自动检测方法精度分析

针对柴油机燃油系统的喷油量检测问题,搭建由试验台、喷雾室、摄像头、光源、采集卡和光控电路等组成的硬件平台,在给定喷油泵不同的转速和喷油压力下,进行对比试验;采集原始喷雾图像,用VC软件进行图像处理,得到像素灰度值;利用MATLAB软件进行精度分析,并参照标准数据库.得出喷油量、绝对误差、相对误差,分析影响测量精度的原因,并提出相应的补偿措施.     

云南石林喀斯特地区地表蒸散发遥感反演研究

云南石林喀斯特地区属于典型的生态脆弱区,地表蒸散是喀斯特地区的重要地表环境参数。采用Landsat5 TM遥感影像数据和地面气象测站辅助数据,利用改进的Priestlry-Tayley方程算法反演实验区地表蒸散,与传统方法相比,该方法不需要过多的气象参数和繁琐的计算,并且具有较好的反演精度。采用MOD16蒸散发数据和实际测站蒸散发数据与TM反演蒸散发数据进行精度检验,研究区TM反演蒸散发数据与实际测站数据进行对比分析,绝对误差为-0.32 mm,测站点处MOD16蒸散发数据与实际测站数据进行对比分析,绝对误差为-1.05 mm。最后随机选取地表土壤和植被类型的测试点,实验结果表明TM反演蒸散发数据和MOD16蒸散发数据在土壤测试点的平均绝对误差为-0.78 mm,植被测试点的平均绝对误差为3.795 mm。     

基于iGPS和机器人的大尺寸接触式测量系统

针对传统大尺寸复杂曲面特征点坐标测量过程中存在的被测工件与测量系统进行坐标系统一时会存在较大偏差、被测工件在测量过程中易产生移动和深孔中心位置点无法准确测量等问题,设计了一种用于大尺寸复杂曲面特征点的坐标测量系统。首先,对手持框架和探针的结构进行了设计,使用iGPS定位系统和工业机器人搭建了测量系统。然后,采用微平面法对探针测头进行了补偿。测量系统可同时实现对大尺寸曲面上特征点三维坐标的自动化测量和动态测量。实验结果表明:采用微平面法的测头补偿误差不超过±0.2mm,深孔中心位置点的测量精度在±0.2mm左右,测量系统不确定度为0.279mm。测量系统可实现大型复杂曲面坐标的动态跟踪测量,且适用于带有深孔特征的曲面测量。     

基于分形特性的开口拱形结构风致积雪漂移风洞试验研究

风作用下雪粒会发生漂移、沉积现象,进而对结构周边区域产生不利影响。对于相邻开口结构,结构四周风致积雪分布规律较为复杂且无规范可循。因此分别以单独和相邻开口拱形屋面结构为研究对象,进行了风致积雪分布风洞试验研究,探讨了洞口方位对单独拱形结构表面及周边积雪分布的影响,结构间距和相对角度对两模型间积雪分布规律的影响。以风洞试验数据为依据,根据整体区域粒子的分形特性,定量分析了风致积雪漂移这种无规律和随机波动的外在紊乱运动。结果表明：洞口的存在极大程度影响了拱形结构周边积雪分布情况,无论在局部区域还是整体粒子区域,洞口位于侧立面时,结构周边的雪压分布较为有利;两开口模型间距越小,模型间积雪沉积越严重,对结构稳定性越不利;两模型洞口角度为30°时,局部雪深系数最大,洞口角度为60°时,整体区域的积雪分布形态最为不利,但其局部最大雪深系数要低于相对角度为30°,因此设计中应避免上述排列方式。所得结论可以为准确描述雪粒分布形态特征提供依据。     

工业机器人自动钻孔及锪窝一体化加工

为了提高工业机器人制孔的位姿精度,控制锪窝深度误差,利用激光跟踪仪跟踪机器人位姿,获得位姿偏差,并对机器人位姿偏差进行补偿,提高机器人制孔的位姿精度;利用光栅尺构成闭环控制系统,将制孔过程中机器人与工件变形引起的误差补偿到制孔刀具的进刀位置,从而保证埋头螺栓孔的锪窝深度.采用该跟踪、补偿系统在平面试验件和曲面试验件上进行了工业机器人制孔位置精度和锪窝深度补偿加工试验.结果表明,机器人的位置精度和角度精度达到0.05 mm和0.05°,锪窝深度误差控制在0.03 mm以内.     

Test and Evaluation of Aviation Die Tyre Accuracy Based on Industrial Photogrammetry

According to the operational conditions of an aviation module reticule, a measurement mode is proposed, which is based on an industrial photogrammetry system, with matching by a measuring pen. Meanwhile, the factors affecting the accuracy of the measurement have been analyzed and verified by examples. The analysis is described as follows: ① Along the optical axis of the camera, the error is larger than the ones in other directions using the “single camera + measuring pen” mode; ② By avoiding the error along the optical axis of the camera, the accuracy of the “single camera + measuring pen” mode is better than 0.1 mm when the measuring pen is moving parallel to the optical axis.     

数据驱动与机理耦合的冷轧电机功率智能预测方法

电机功率计算在保证生产安全、制定轧制规程以及发挥设备能力等方面起到了重要作用。为提高计算精度,本文提出一种机理模型与数据驱动方法相结合的电机功率预测模型。首先,机理模型部分采用上界法得到解析解,然后将部分功率解析解(塑性变形功率、张力功率和剪切功率)与相关变量输入长短时记忆(long short-term memory, LSTM)网络中训练,以提取变量数据之间的深度特征和时序相关性。结果表明：本文提出的时序耦合预测模型相对误差不超过±3.9%,且在相邻卷带钢轧制规程变化较大时,预测效果明显优于上界法和人工神经网络(artificial neural networks, ANN);从残差分布直方图中可以看到,上界法由于遗漏了摩擦系数和损失功率与其他参数间的强耦合关系,导致残差集中在±50 kW附近且不符合正态分布,而ANN和本模型均基本遵循正态分布,但本模型拟合精度更高;对比更广泛的模型评估指标,本模型具有更好的综合预测性能。此外,通过模型输出结果分析了电机功率与轧制长度、轧制速度之间的关系,表明本模型除具有高预测精度外,还与已知的参数间物理规律有较强一致性。     

Novel Design Method of COG Measurement System Via Supporting Reaction Method

Center of gravity(COG) is an important parameter of projectiles and rockets, for which supporting reaction method(or support reaction method) is an important COG measurement method. Based on this supporting reaction method a novel design method is proposed to determine the key design parameters of the COG measurement system. The method can quantitatively analyze the influence of the design parameters on the COG accuracy, in the measurement system designed with supporting reaction method. Using the principle of static balance, the error propagation theory, and the system accuracy analysis method, the equal-range required sensor precision(RSP) surface and non-equal-range required sensor pair precision(RSPP) adapted surface are adopted. The influence of random errors(like sensor accuracy and distance calibration accuracy) is analyzed. The selection strategy of equal-range and non-equal-range sensors is chosen, and then the recommended calibration accuracy values are obtained. For the quality detection accuracy of ±0.6 kg and the axial COG detection accuracy of ±1.5 mm, the RSP surface is drawn by the proposed method, and the force sensor with ±0.23 kg detection accuracy is selected. The experimental verification meets the accuracy requirements and verifies the effectiveness of the proposed design method for the system parameters of the COG measurement equipment.     

Joint method for reconstructing three-dimensional temperature of flame using Lucy-Richardson and nearest neighbor filtering using light-field imaging

The real-time measurement and reconstruction of three-dimensional temperature are essential when studying the combustion process inside a flame. In the proposed sectioned flame light field imaging model, flame sections are reconstructed based on the characteristics identified using the Lucy-Richardson or nearest neighbor filtering methods, or a joint method involving a combination of both, to improve on the accuracy of two-dimensional temperature reconstruction. Compared to the results of a previous work, the proposed method increases the resolution in the depth of field direction and the extraction of the flame temperature of all sections from the same height ensures the accuracy of the reconstructed temperature distribution across the cross-section of the flame. The relative error when compared to the actual flame is less than 10%. Thus, this approach allows the accurate estimation of the three-dimensional temperature distribution inside a flame, and enables the rapid and effective reconstruction of the three-dimensional temperature field.     

相位测量轮廓术中一种快速的系统标定方法

传统的系统标定和相位测量是分开进行的,所测量的是物体相对于参考面的高度.提出一种快速的系统标定方法,用块规代替传统方法中由机械移动装置控制的标准平面,在块规表面采样标定点完成系统标定,实现系统标定与待测物相位测量的同步进行;当待测物支撑面与参考面不重合时,依然能准确测量物体相对支撑面的高度.对一高度为14.00 mm的立方块测量的结果显示,当其支撑面相对参考面发生纵向移动或倾斜时平均相对误差不高于1.35％,均方差小于0.15 mm.该方法简化了标定过程,在实际应用中更具普适性.     

Design of the Rotation Angle Measurement System for the Atmospheric Dispersion Corrector (ADC)

In order to measure the rotation angle error of the worm and gear mechanisms in the atmospheric dispersion corrector( ADC),a novel measurement system based on the autocollimator is designed in this paper.Based on the position relations between the shaft and spot converged by rays of autocollimator,the rotation angle can be calculated quickly and conveniently using a brief algorithm. An optical wedge is introduced to the measurement system for suppressing the awful measuring error caused by the axial wobbly error. The measurement system can measure the shaft rotation angle at any rotation position,which is the novel usage of the two-dimensional autocollimator. Its optical layout is very simple. Only an optical wedge and two plane mirrors are needed besides the autocollimator. The measurement accuracy of the proposed method is less than±0.5 arcmin. In the measurement of two worms and gears mechanisms in ADC,the rotation angle error are±0.05° and ±0.07° respectively,which all satisfies the design demand( ±0.1°). The proposed measurement system can be also suits for some engineering fields.     

解决约束平面偏移问题的机械臂闭环标定

基于平面约束的工业机械臂闭环标定,拟合平面与实际约束平面之间存在一定偏差,直接影响标定精度.针对此问题提出消除偏差的方法及误差模型.建立平面坐标系,得到约束平面的准确方程,通过接触式测量头对约束平面进行测量,在平面坐标系中描述测量点的位置;建立最小完整连续运动学模型,从而减少冗余参数的影响;利用双目视觉定位约束平面并规划理论测量点位置,实现自动化测量;通过改进的最小二乘法对参数误差进行辨识.实验结果表明,修正运动学参数后,机械臂绝对位置精度由1.234 mm提高到0.405 mm.该方法成本低、精度高、效率高,且简化了误差模型,适用于工业机械臂的现场标定,为机械臂生产厂家实现批量化标定及后期设备维护提供了思路.