曲线驱动的网格变形算法与应用

提出了一种曲线驱动的网格变形方法并把其应用于鞋楦的设计系统。基于三角网格模型的拓扑邻接信息,快速提取截面轮廓曲线;由主曲率极值法提取模型特征点集,利用移动最小二乘法细化该点集并对其进行排序、稀疏,然后将细化后的点集拟合为B样条曲线。计算曲线上采样点与模型上的对应点,从而使曲线与模型相关联,通过交互编辑截面轮廓曲线或特征曲线等来实现鞋楦的再设计。最后给出了该方法在鞋楦CAD系统中的功能实现。     

球面逼近求解变形曲面法向矢量算法研究

提出一种利用球面逼近空间变形曲面计算变形曲面上任意点法向矢量的算法。首先测得变形曲面上目标点周围离散点坐标,计算逼近球心初值;然后将离散点到逼近球面距离的均值作为目标函数,采用模式搜索算法,调整球心坐标值,经过循环迭代,最终获得与变形曲面的逼近精度在给定误差范围内的球面,进而计算出目标点的法向矢量。以机身某段壁板曲面为例,求解其变形后钻铆点的法向矢量,与其钻铆点理论法向矢量进行对比,结果表明,该算法求解稳定,计算效率及精度满足自动钻铆工艺要求,适合于空间变形曲面上任意点法向矢量的计算。     

三维不变矩特征估计的点云拼接

点云拼接是点云模型获取和重建的关键问题。提出一种新的三维不变矩特征估计的点云拼接方法,该方法将二维不变矩扩展到三维,用于描述点云的局部特征,设计实现了用该特征查找对应点的ICP算法。该算法先计算点云的特征描述子,由其中一个点云的点查找在另一片点云的最近邻域且特征描述子最相似的点作为这点的对应点,并建立对应点点集,其次将点集变换到以质心为原点的坐标下,然后根据对应点对集合建立协方差矩阵并对它奇异值分解,得到旋转矩阵和平移矩阵,最后迭代上述步骤直到收敛。通过人脸数据拼接的结果表明,该方法是可行有效的。     

基于2D轮廓和约束变形的个性化脚型快速定制

介绍了一种从二维形状信息获取三维个性脚型的方法.首先通过扫描仪获取50位参与者的脚型样本,平均各样本顶点坐标构建标准脚型.利用特定脚型的正、侧面轮廓信息作为约束条件,采用离散Laplacian坐标线性求解系统对标准脚型进行变形,获得个性化的三维脚型.利用20位参与者的数字脚型对该方法进行检验,结果证明,该方法是有效的,其平均误差为1.03mm.方法可在不用扫描实际脚型的前提下用于鞋楦定制,实现鞋子的个性化定制.     

基于法矢的点云拼合方法

提出一种新的点云拼合方法.该方法由高斯映射不变量寻找对应点,再根据对应点间刚体变换的聚类特性来剔除错误的对应关系.采用奇异值分解,通过迭代计算拼合的刚体变换.试验表明,采用高斯映射不变量寻找对应点比采用曲率更为有效,与传统的迭代最近点算法相比,所提出的方法能更好地解决部分重叠点云的拼合问题.     

面向叶片弯扭变形分析的测量采样方法

针对叶片弯扭变形分析的问题,对等参数、等弧长及等弦高测量采样方法进行了研究.采用以上三种测量采样方法对叶片CAD截面线进行离散,对得到的离散点集进行平移、旋转及加噪处理,作为叶片弯扭变形的截面测量数据;通过采用奇异值分解和最近点迭代相结合的算法,将叶片截面测量数据与计算机辅助设计模型的截面轮廓线进行配准,计算出测量截面线相对于CAD模型截面线的扭转角度和平移量,并得出不同测量采样方法对应的叶片弯扭变形分析的精度.通过基于仿真数据和实测数据的叶片截面模型配准实验及对比分析,总结出一些可用于指导叶片弯扭变形分析的测量采样策略.     

基于圆形标志点的全自动相机标定方法

相机标定是2D图像重建3D测度信息的关键步骤,也是一项耗时的任务,由于标定过程中经常需要人工寻找对应点.本文提出了一种基于圆形标志点的全自动相机标定方法.首先,在传统圆形标志点模板的基础上增设了5个方位圆.然后提出了新标定板下图像特征点的自动检测和匹配算法.匹配结果直接作为Zhang的算法的输入,从而计算出相机内外参数,避免了标定过程的人工干预.最终实验结果显示了所提方法在不同场景和光照条件下的自动性和正确性.     

改进的点云精确匹配技术

针对点云精确匹配,提出一种改进的ICP算法.首先采用标签法寻找对应的标志点对.计算变换矩阵完成点云的粗匹配,其次采用KD-Tree髓的空间搜索策略,计算点云之间的重叠部分以缩小ICP算法的遮代区域;然后给出对应点对的约束条件,通过删除错误的对应点对以提高有效性.该算法提高了精匹配的效率和匹配精度,并用实例验证了方案.     

三维点云特征的工件识别与位姿估计

针对工业机器人在抓取工件过程中需要识别和定位工件的问题,提出了一种基于改进法矢计算的点云局部描述符SHOT的三维物体识别与位姿估计的方法。首先,对三维扫描仪获取工件表面点云进行预处理和分割,得到用于匹配的工件点云模板数据集;其次,采用均匀采样算法提取特征点集,通过SHOT特征描述符对场景点云与模板点云提取的特征点进行点云局部描述;最后,利用Kd树建立初始对应对,引入3D霍夫投票机制通过点云局部坐标系各向量之间的转换关系完成工件识别,根据对应关系求解出初始变换矩阵。基于ICP算法进行精确配准,得到工件的精确位姿信息。实验结果表明:该方法与基于ICP算法进行对比,提高了配准精度,可以得到精确的位姿估计信息,为在机器人应用中工件定位抓取提供精确的位姿检测方法。     

食源性微生物检测基因芯片图象自动识别方法的初步研究

样点识别是生物芯片信息处理的基础.本文通过分析基因芯片的图象特征,提出了基于变形模板技术的基因芯片杂交样点自动识别方法.以芯片设计点样阵列为模板,建立了芯片杂交样点的变形模板模型,用多个参数表征了模板的平移、旋转和缩放.结合图象的特征设计了变形模板的能量函数,采用遗传算法搜索变形模板,实现了变形模板与杂交样点的最佳匹配.实验结果表明,该方法具有很好的稳健性和较快的收敛速度,能够准确识别杂交样点.     

Quantum Cooperative Robotics and Autonomy

The intersection of Quantum Technologies and Robotics Autonomy is explored in the present paper.The two areas are brought together in establishing an interdisci...     

考虑进油孔有限长滑动轴承油膜力的近似解析解

针对具有进油孔的有限长滑动轴承油膜力求解问题,采用变分原理和分离变量法,求得了有限长滑动轴承油膜压力分布的近似解析表达式。将油膜压力分布的近似解析表达式在油膜存在区域上进行积分,即得到了油膜力。将提出的计算有限长滑动轴承油膜力方法与无限长轴承模型、有限元方法的计算结果进行了比较,发现了提出的方法与有限元方法的计算结果很接近。最后,研究了进油孔位置和进油压力对油膜存在区域、油膜力等的影响,研究结果表明进油孔位置和进油压力对油膜存在区域和油膜力有较大的影响。     

三绕组变压器的双绕组等效建模及在Matpower中的应用

针对实际电网存在着大量的三绕组变压器,但国际上一些著名商业软件,如BPA仿真软件、Matpower这一权威潮流计算开源软件,均只提供双绕组变压器模型,限制了其在具有三绕组变压器的电力系统中的应用的问题,潮流计算是自主开发的电力系统各种应用软件的核心模块,因此依托国际权威开源程序进行二次开发,是一种较好的选择。对Matpower要求的数据格式进行了归纳,对变压器的一般的等值电路及带理想变压器的等值电路和带标幺值的等值电路进行了分析研究,提出了三绕组变压器转换为双绕组等效模型的建模方法,使得原先只适应双绕组变压器的潮流计算软件可以适用于三绕组变压器电网的潮流计算;最后以Matpower软件为例进行了案例计算,并用PSASP仿真软件进行对比验证。研究结果证明,所提出的建模方法是有效的。     

On the Relation of Load to Average Gap in the Contact Between Surfaces with Longitudinal Roughness

A computer simulation model for the contact between longitudinally-oriented rough surfaces has been formulated. This model closely duplicates the actual surf ace contact deformation behavior by taking into account the elastic interactions between the asperities. There were no assumptions made about the shapes, or any deformation behavior of the asperities, except for their obeying the laws of elasticity. The plastic deformations on the high asperity peaks were taken into account by setting a ceiling on their contact pressures at the material hardness value. The simulations used real surface profiles which were digitized from unworn circumferentially ground steel surfaces. Each pair of these profiles was mathematically combined to form an equivalent rough profile pressing against an infinitely rigid flat and having the appropriately adjusted elastic modulus. A total of 28 different pairs of profiles were used in the simulations. Each contacting pair was subjected to 30 different load levels and the local contact pressures and deformations were calculated. The contact simulations yielded some important mathematical relationships between parameters, such as the real area of contact, average gap, and average asperity load through statistical curve fitting. Two analytical functions were generated to relate the average load to average gap and the real area of contact to load.     

基于多目标非支配解提取法的电力系统无功优化

针对传统的电力系统多目标粒子群优化算法采用权重系数法将多目标转化为单目标,从而忽视了各目标函数间的竞争关系这一问题,提出将非支配解提取法运用到电力系统多目标无功优化中,并设定了一套提取规则,以电力系统中的有功网损、电压偏差和电压稳定裕度为目标,使目标在充分竞争的情况下得出Pareto最优解,利用IEEE-14节点系统对多目标非支配解提取法的电力系统无功优化进行了仿真测试。研究结果表明,该算法一次运行可以得出多组非支配解,既有偏向单个目标的解也有兼顾所有目标的解,克服了权重系数法的盲目性和单一性,可使电力决策者根据实际问题选择最优解,具有较好的灵活性与多样性。     

电站锅炉模糊风险评价方法研究与应用

针对电站锅炉风险等级评价问题,将模糊综合评价技术应用到电站锅炉风险等级评价中。开展了电站锅炉失效影响因素及模糊评价因素的重要程度分析,建立了一套科学合理适于在线评价的电站锅炉风险评价体系,提出了模糊综合评价技术与改进的模糊层次分析法相结合的模糊风险评价方法,利用改进的模糊层次分析法计算了指标体系中各层指标权重。对某一台电站锅炉的实际运行工况影响子因素进行了模糊风险评价,采用模糊合成算子进行模糊综合运算得到电了站锅炉运行工况影响子因素的评价向量。研究结果表明:电站锅炉的运行工况影响子因素的风险评价等级为第6级,失效可能性等级为小,该电站锅炉运行工况良好。     

交通荷载作用下桥梁结构参数识别方法

应用动力节点加载法,将作用在桥梁上的交通荷载转化为等效节点荷载,再用两步构造法识别结构物理参数.第1步,用Newmark-β方法变换结构运动方程,并用结构的加速度响应求得变换空间内的位移、速度和加速度响应;第2步,基于最小二乘原理,构造出变换空间内求解结构参数的递推式,进行结构物理参数识别.数值模拟结果表明,在交通荷载作用下,该方法能够快速、准确地进行桥梁结构参数识别.     

RLS and LMS blind adaptive multi-user detection method and comparison in acoustic communication

RLS and LMS blind adaptive multi-user detection algorithm and multi-user detector was proposed to solve the problem of multi-user signal detection problem encountered in underwater acoustic communication networks.In simulation analysis,RLS and the LMS blind adaptive multi-user detector were designed and tested for synchronous and asynchronous multi-user communication process.The results of SIR comparison and MMSE comparison show that,both of the two methods can realize blind adaptive detection when any user change in multi-user communication,during this process,the training communication sequences are not needed.The RLS algorithm has about 5 dB higher in SIR compared with LMS algorithm,and the convergence velocity of RLS algorithm is also higher than LMS algorithm when the communication users change.RLS algorithm has better ability in multi-user detection than that of LMS algorithm,and it has great attraction and guiding significance for solving the problem of multiple access interference(MAI) in multi-user communication.     

Hybrid inversion method for equivalent electric charge of thunder cloud based on multi-station atmospheric electric field

This article proposes the hybrid method to inverse the equivalent electric charge of thunder cloud based on the data of multi-station atmospheric electric field. Firstly,the method combines the genetic algorithm( GA) and New ton method through the mosaic hybrid structure. In addition,the thunder cloud equivalent charge is inversed based on the forw ard modeling results by giving the parameters of the thunder cloud charge structure. Then an ideal model is built to examine the performance compared to the nonlinear least squares method. Finally,a typical thunderstorms process in Nanjing is analyzed by Genetic-New ton algorithm with the help of weather radar. The results show the proposed method has the strong global searching capability so that the problem of initial value selection can be solved effectively,as well as gets the better inversion results. Furthermore,the mosaic hybrid structure can absorb the advantages of tw o algorithms better,and the inversion position is consistent with the strongest radar echo.The inversion results find the upper negative charge is small and can be ignored,w hich means the triple-polarity charge structure is relatively scientific,w hich could give some references to the research like lightning forecasting,location tracking.     

虚拟式流体参量集成测试系统及其实现

为了实现对流体参量的自动测量,运用虚拟仪器设计思想,采用组件技术、海量数据存储技术及仪器通用化设计方法,设计并实现了虚拟式流体参量集成测试系统.该系统能同时对流体的温度、压力和流量等进行动态测试.实验室演示表明,该集成测试系统性能稳定,操作简单,功能较强大.