多靶强流铯溅射离子源的研制

多靶强流铯溅射离子源是多种加速器中常用的离子源之一，在科学研究和工业生产领域的应用十分广泛。但是，目前商业化应用的该种离子源由欧美几个国家垄断，国内还没有厂家能够生产。为了提高加速器运行和建造中的自主化水平，研制了一种多靶强流铯溅射离子源。该离子源主要由离子源腔、换靶装置、冷却系统、控制箱等组成，根据功能需求对其关键部件进行结构设计，采用了全新的伺服电机驱动换靶方式，提供靶位微调功能和远程控制模式，并使用Opera-3D软件模拟优化结构参数和束流光路。经过测试，该离子源在中国原子能科学研究院的400 kV小型加速器质谱(AMS)装置上应用情况良好，换靶定位精准，供束稳定，束流参数达到进口离子源的参数指标，实现了预期目标。     

一种测量重核素的小型高压型加速器控制系统的研制

为满足中国原子能科学研究院最新研制的400 kV小型重核素加速器质谱（AMS）装置的自动控制的需求,设计并实现了针对该装置的自动控制系统。从硬件和软件两个方面描述了系统结构。虚拟仪器LabWindows/CVI9.0、PLC、数据库、组态软件等的相结合,既组建了友好的人机交互界面,又提高了系统的可靠性。自主设计的具有较高自动化水平的气体剥离器控制,实现了同步监测、控制气体流量和真空度。自动换靶控制的零位指示和靶号显示相配合,更精确地实现换靶功能,提高了装置自动化程度。经长时间测试,该测控系统满足了加速器质谱系统的自动控制及就地操作需求。     

三维角度调节靶架的定位精度分析

针对大功率激光装置中送靶机构特性,设计了一种新型三维角度调节靶架,该靶架由一个正切机构实现回转角度调整,由一套正交分布的正切机构实现二维角度偏摆调整。从靶架机构中的原理误差、结构误差和牵连误差出发,对角度调节靶架机构的结构参数进行了分析。结果显示:靶架机构误差受直线驱动器位移、驱动器球头半径、正切机构作用半径、驱动器安装孔角度误差、驱动器圆柱面对中误差、两个正切机构正交误差、靶杆和回转轴线倾斜角度影响。靶杆和回转轴安装倾斜误差影响较大,球接触误差次之,通过精密装调及控制系统补偿后此三维角度调节靶架精度可达0.1 mrad。     

基于激光定位的变电站智能巡检机器人导航系统设计

导航和定位是变电站智能巡检机器人完全自主运行的关键,针对巡检机器人现有导航定位方式的不足,将激光定位技术应用于巡检机器人导航,设计了巡检机器人激光导航系统,详细介绍了系统的软硬件结构及实现方法,并在室外环境下对导航系统进行了实验测试;实验结果表明,巡检机器人运行平稳,具有较高的导航控制精度;实验中机器人的运行轨迹重合度较好,直线运行时运动轨迹与路径横向垂直偏差在±15mm以内,航向偏差可控制在±1.5°左右。     

高精度CCD室内立靶测试系统设计

针对室内靶道,设计了一种基于双线阵CCD图像采集的立靶密集度测试系统,论述了系统的工作原理和组成。提出了一种新的数学模型,有效地抑制了传统测试方法中对两个相机相对位置的精度要求,配合阵列LED背射主动光源,通过一体化靶架设计,提高了测试精度,极大地减少了系统布靶时间。实弹射击试验验证了系统的工作性能。结果表明,所研制的测试系统布靶快捷,在1m×1m测试范围内,立靶坐标偏差均方根小于1mm,能够实现连发测试。     

两自由度并联机器人控制系统设计

针对机电装配、医药包装等行业自动化抓取和放置实际应用的需求,设计了一种采用直线伺服驱动技术的两自由度高速并联机器人。首先进行了机器人的机械结构设计,并且通过运动学分析,结合运用蒙特卡洛法与几何法求解出并联机器人的工作空间;其次采用MCU+CPLD(STM32F103+MaxⅡ)的双控制架构,根据工作空间结构在MCU中设计出高效的运动轨迹生成算法,并在CPLD中运用DDS技术将伺服运动参数转换成脉冲经一级差分后输出到伺服驱动器。在双控制器的通信方面合理利用CPLD中的状态机提出了双级数据缓冲方式,使得MCU写与CPLD读交错进行,可以实现数据的无缝刷新。最后进行了并联机器人系统样机的制作与调试,分析结果表明所研制的机器人控制系统能够使机器人快速抓放金属小球,实现稳定可靠运行。     

外场使用红外靶标系统的设计

为了实现在外场对红外探测器进行最小可分辨温差（MRTD）测试，对MRTD的原理及过程进行了阐述，结合过去常用的技术手段，设计了一套用于外场的红外靶标系统。利用面源黑体作为被测目标源，降低了控制难度；采用旋转靶轮的方式切换不同的空间频率，减小了面源黑体的尺寸；利用二维调节机构实现目标靶方位角与俯仰角的手动调节。红外靶标系统可实现5 ℃～100 ℃的温度变化，靶面温度不均匀性小于1 ℃，可提供12组不同空间频率的MRTD测试靶标。经过有限元分析表明:整个系统稳定性好，可以满足外场MRTD测试的需要。     

轨道式爬行机器人制孔基准的视觉高精度定位

航空航天产品结构尺寸大、面形复杂、装配精度要求高,移动式机器人作为一种自动化装配装备,可实现飞行器表面爬行移动装配位姿的精准定位,补偿制孔机器人刀具中心点与工件之间的相对定位误差。针对穿心夹遮挡干扰下的装配基准三维识别与测量定位需求,提出了一种轨道式爬行机器人制孔基准的高精度定位方法。首先,基于灰度聚类的自适应轮廓提取算法实现基准孔轮廓的分割、识别和坐标计算;然后,基于靶标式高精度手眼标定方法实现基准孔坐标的三维转换;最后,在制孔装备上集成视觉测量系统并进行了现场测试和精度验证。实验结果表明,本方法对基准孔的定位误差小于0.05 mm,满足轨道式爬行制孔机器人的装配定位需求。     

基于计算机视觉的屏板精密定位系统研究

针对荫罩式等离子显示器屏板定位的特点, 研制开发了一套基于计算机视觉的荫罩式等离子显示器屏板精密定位系统, 系统以工业控制计算机为核心, 取CCD信号为控制信号, 由微机控制实现高精度位置检测及全自动精密定位, 从而实现等离子显示器前基板、荫罩和后基板三者之间的全自动精密定位。采用的快速图像边缘检测技术、特征图形标识识别技术和精密驱动控制技术, 可有效提高位置检测信号的灵敏度及定位速度。系统在软、硬件方面采取的一系列抗干扰措施, 确保了较高的定位精度及工作可靠性。实验结果表明, 基于计算机视觉的精密定位系统可获得±5μm的精密定位, 对荫罩式等离子体显示器的产业化具有重要的实用价值。     

神光Ⅲ主机装置真空靶室组件研制

针对神光Ⅲ主机装置真空靶室系统横向刚度较弱、必须进行现场精密加工和安装等研制中的技术难题，对真空靶室组件的结构和整体加工工艺进行了设计。结合靶场总体稳定性设计思路，设计了垂直支撑结构和能提供摩擦阻尼耗能的横向支撑结构，并对壁厚进行了优化设计。通过使用开孔器、六维调节结构和激光跟踪仪，设计修配调整垫等，解决了现场精密加工问题，实现了靶室与靶场基准体系的精密对接。计算结果表明，48束打靶透镜平均平动位移均方根值为2.8 m。建成后，靶室中心高度偏差为0.12 mm，水平偏差达到0.18 mm，各重要联接法兰对心偏差达到0.35～0.40 mm。     

手-眼视觉动态目标定位方法研究

提出了一种机器人手-眼视觉分步动态目标定位方法,实验中保持摄像机图像平面与工作台平面平行,通过摄像机在不同高度对工作台上目标的分步拍摄并获取目标位置信息,将目标定位的三维关系简化为二维关系处理。在摄像机对目标定位的过程中,目标位置信息被不断修正,最终将目标定位在图像的中心位置,进而引导末端执行器完成对目标的准确抓取。实验结果显示该手-眼视觉分步动态目标定位方法定位准确、可靠性高。     

Fast filtering algorithm based on vibration systems and neural information exchange and its application to micro motion robot

This paper develops a fast filtering algorithm based on vibration systems theory and neural information exchange approach. The characters, including the derivation process and parameter analysis, are discussed and the feasibility and the effectiveness are testified by the filtering performance compared with various filtering methods, such as the fast wavelet transform algorithm, the particle filtering method and our previously developed single degree of freedom vibration system filtering algorithm, according to simulation and practical approaches. Meanwhile, the comparisons indicate that a significant advantage of the proposed fast filtering algorithm is its extremely fast filtering speed with good filtering performance. Further, the developed fast filtering algorithm is applied to the navigation and positioning system of the micro motion robot, which is a high real-time requirement for the signals preprocessing. Then, the preprocessing data is used to estimate the heading angle error and the attitude angle error of the micro motion robot. The estimation experiments illustrate the high practicality of the proposed fast filtering algorithm.     

光学无线电测量信息融合定位方法

在外弹道测量系统中,将光学设备与无线电设备测量数据进行融合处理,可以提高系统的综合测量水平和设备的使用效率。利用部署在光电经纬仪附近的雷达,建立光电经纬仪和雷达联测定位模型。由全微分公式,根据测站站址差将光电经纬仪的测角信息与雷达的测距信息进行数据融合,可以得到目标相对于雷达的方位角和俯仰角,从而确定目标的空间三维位置;分析了定位模型的主要误差来源和对定位结果的影响。结果表明,光电经纬仪雷达联合定位算法得到的精度优于雷达单台定位精度,联合定位的精度达到2 m以内,同时发挥了光电经纬仪和雷达跟踪测量的长处。     

动态目标定位和字符识别技术在机器人视觉中的应用研究

提出了一种机器人"手-眼"视觉分步动态目标定位方法,实验中保持摄像机图像平面与工作台平面平行,并对摄像机的拍摄高度进行设定,最终将目标定位在图像的中心位置。在目标类型识别过程中,采用BP神经网络技术对目标表面字符进行识别,通过识别的字符判定目标类别。最终由字符信息及目标定位信息引导末端执行器完成对目标的准确分选。     

基于混合交叉差分进化的相机空间操控系统参数优化

为了提高相机空间操控(CSM)系统的预测精度, 提出一种基于混合交叉操作的差分进化算法.该方法将CSM系统的视觉参数初值和平化距离参数Zo进行组合作为混合交叉差分进化算法的个体, 以CSM系统对目标点位置的预测精度作为个体的适应度函数, 通过进化迭代获得最优的参数组合.使用了实际机器人视觉系统获取的数据进行实验, 结果表明使用优化后的参数组合可以提高系统的预测精度.     

一种基于长基线交汇的超短基线定位系统精度评价方法

超短基线定位系统的定位精度和准确度是评价系统性能的重要指标, 通常采用固定点的定位重复度来评价定位精度, 采用其他解算方法作为真值参考评价定位准确度. 本文首先分析了以误差椭圆理论为基础的超短基线精度评价方法, 给出了理论推导公式, 证明了观测数据和理论误差椭圆的关系. 本文提出了一种基于长基线交汇的超短基线定位系统精度评价方法, 通过长基线交汇模型求解目标的真实位置评价系统的准确度. 根据该方法解算得到的待定目标位置作为真值参考, 能够反应系统误差的修正情况. 最后采用该方法进行海试数据处理, 处理结果表明该方法能够较好的反应定位精度, 进一步修正了系统偏差, 修正系统偏差后和修正前相比定位精度提高了0.2%, 具有良好的工程应用价值.     

高功率激光装置打靶精度测试技术

 多路激光打靶精度在惯性约束聚变实验中起着至关重要的作用,提出了基于X光针孔相机的激光打靶精度测试方法。根据显微镜读取的靶平面坐标系的靶孔中心坐标及打多孔靶后X光针孔相机所记录的靶孔中心坐标,建立靶平面坐标系和X光针孔相机坐标系之间的转换关系;通过打焦斑靶,建立焦斑模板,采用套模板的方法,读取X光针孔相机坐标系中焦斑中心坐标;由靶平面坐标系和X光针孔相机坐标系之间的转换关系,求出靶平面坐标系中焦斑中心坐标,计算得到激光打靶精度,分析打靶精度测试结果的不确定度,从而给出多路激光打靶精度测量技术和方法。     

The method to evaluate the position error in graphic positioning technology

In the measurement of automobile body-in-white, it has been widely studied to position the two dimensional(2D)visual sensors with high precision. In this paper a graphic positioning method is proposed,a hollow tetrahedron is used for a positioning target to replace all the edges of a standard automobile body.A 2D visual sensor can be positioned through adjusting two triangles to be superposed on a screen of the computer, so it is very important to evaluate the superposition precision of the two triangles. Several methods are discussed and the least square method is adopted at last, it makes the adjustment more easy and intuitive with high precision.     

Underwater target localization using long baseline positioning system

The absolute position of an underwater target is difficult to pinpoint because the global positioning system (GPS) cannot penetrate water bodies. The long baseline (LBL) positioning system can extend GPS using high-precision calibrated underwater beacons as references. While traditional LBL systems give the target position without considering calibration error of deployed beacons. To solve this problem, we propose a method different from previous works, that combining the errors of observations together. We use GPS outputs as true values to evaluate the localization performance. An LBL system with four beacons was installed in deep sea to test the results. The positioning accuracy in deep sea improves nearly 5 m. The results suggest that beacon positioning errors have a great impact on localization precision, that is significant in high-precision positioning tasks.     

空间光束实时捕获、跟踪实验与分析

提出一种空间光束捕获、跟踪设计方案,在实验室条件下实现其主要功能,并对其定位精度和实时性进行了分析,结果表明：信标光定位处理的时间为25 ms,角度测量的相对误差为1.3％,显示出良好性能.同时,为由理论分析到实际星载PAT系统提供试验依据.