基于近景摄影测量技术的地下巷道三维建模

对真实矿山整体及其相关现象的统一认识与数字化再现，是数字矿山建设的重要内容，矿山地下巷道的三维建模及可视化又是数字化再现的核心内容。针对传统巷道三维建模方法效率低下、成本高昂的不足，提出了基于近景摄影测量技术的地下巷道三维建模方法。该方法主要采用近景摄影测量立体像对的前方交会原理，使用相机在不同空间位置获得一组同一目标的图像，通过计算图像间的几何约束关系来得到目标表面的三维坐标信息，从而构建拍摄目标的三维模型。该方法首先利用低成本的智能手机照相机对巷道进行多视角近景照片采集；然后利用数字图像建模Context Capture软件对图像数据进行空中三角测量解算，并生成地下巷道点云数据；最后对获取的像片进行特征提取和影像匹配，完成地下巷道三维模型构建。以河南理工大学地下防空洞巷道为试验对象，拍摄了566张像片，像片间的旁向重叠度约80%。试验结果显示，所拍摄目标物的三维模型结构完整，纹理清晰，表明利用近景摄影测量技术构建巷道三维模型具有可行性。     

基于时间向量的多工序加工系统工艺路线重组建模与优化

为增强工艺知识的重用性,提高工艺规划的柔性和动态适应性,提出基于时间向量和矩阵的多工序加工系统工艺路线重组建模与优化方法。通过分析多工序的共同作用因素及工序间复杂的耦合关系,构建了基于简单插入操作的惩罚时间矩阵、换刀时间向量、定位时间向量、装夹时间向量、旋转时间向量和加工时间矩阵。在此基础上,以非切削加工时间和空闲时间最小为目标,建立了多工序加工系统工艺路线重组模型,设计了工艺路线整数线性优化重组算法。通过汽车发动机缸盖加工工艺优化重组,验证了该模型和优化算法的有效性。     

驱动桥锥齿轮错位量的有限元建模和分析

针对驱动桥锥齿轮在设计分析时所需的错位量参数难以获得的问题,在考虑轴承刚度耦合非线性的基础上,建立了包括传动轴、轴承、锥齿轮、差速器等部件在内的驱动桥传动系统的完整有限元模型。在驱动桥桥壳和主减速器壳体建模过程中,考虑刚度的影响,使用有限元模型提取了刚度矩阵,提出了一种驱动桥有限元建模方法;通过搭建的驱动桥仿真分析模型,模拟了真实工况,计算了模型的系统变形,分析得到了锥齿轮设计时所需的错位量。研究结果表明:该方法能对驱动桥包含的各部件进行建模,可模拟试验中的载荷工况,且模型计算分析周期短,仿真结果精度满足工程需求,能够实现对锥齿轮错位量的计算分析;同时,该结果对驱动桥传动系统其他部件的设计和分析也具有一定的借鉴意义。     

老矿山残矿资源回收方案设计中三维探测及建模技术的应用

目前我国绝大多数中小型老矿山残矿回收面临一系列问题，包括资料缺失无法准确判定老采空区及剩余资源位置，无法准确掌握剩余资源形态及可回收量，回收方案设计与实际资源相差较大等。通过将三维探测及建模技术应用于老矿山残矿资源精准定位及回收方案设计中，有助于解决以上问题。以福建浦城屏峰硫铅锌矿为例，通过对老采空区采用三维激光扫描构建采空区三维模型，结合三维建模计算，构建了目前可回收的剩余资源三维模型。通过模型划分及切割，按照矿体实际形态，在三维模型中布设采切及穿孔工程，并将其导入平面施工图中，不仅可以减少设计工作量，而且能够精准匹配矿体，减少设计偏差。由于周边存在大量老采空区，为保障安全，在采空区及剩余资源精准三维模型的基础上，制定了采空区稳定性监测方案，布设了监测传感器，保障了资源回收安全。     

PV/T组件动态传热建模及温度预测

为进一步提高光伏光热一体化(PV/T)组件温度预测精度,基于集总参数法对PV/T组件传热机理进行动态建模。选取典型晴天及多云天气条件日进行实验,验证了该动态模型的准确性。实验结果显示,晴天及多云天气条件下数学模型预测值的最大相对误差分别为7.8%,7.6%;平均相对误差分别为4.31%,4.37%;绝对误差平均值为2.04℃,1.94℃。相比于已有的神经网络预测方法,数学模型的预测精度更高,预测周期更短。该模型可用于PV/T系统根据温度变化情况提前制定精确的控制策略,以优化系统运行期间的节能,也可用于建立PV/T系统整体的能量传递模型,实现热能、电能的协调控制及太阳能的梯级利用。     

基于Max-stable模型的淮河流域气候极值空间建模分析

气象数据时空建模过程中需要充分考虑数据的非正态性和站点之间的空间相关性对气候极值演变规律的影响。文章基于淮河流域极端气候事件的空间相关性,以广义极值分布(GEV)为边际分布,海拔、经度、纬度、国内生产总值(GDP)和气候指标(东亚夏季风指数(EASM))为协变量构建Max-stable模型,分析年最高气温(TXx)和1日最大降水量(RX1day)的空间分布特征。结果表明:所建立的Max-stable模型能够很好地模拟TXx和RX1day的空间变化;经度、纬度和海拔为协变量(TXx包括GDP)可以提高气候极值的空间模拟精度; 2年、10年、50年和100年重现期的RX1day重现水平从流域西北向东南递减,TXx呈经向分布,由流域西部向东部逐步增大。     

基于STM32的新型X荧光在线品位分析仪的研制与应用

矿浆品位的测量一直是选矿行业的研究重点与技术难点，其测量精度的实时在线反馈直接影响了选矿工艺流程自动化控制的效果。为实现对选矿工艺流程中矿浆元素品位更加准确的测量，在上一代有核在线品位分析仪的基础上改进研发了新一代无核X荧光在线品位分析仪。该新型X荧光在线品位分析仪基于STM32F407控制芯片，采用X光管与半导体探测器相结合的测量结构，其技术架构与分析原理是：X光管与半导体探测器组成测量单元，由X光管激发的X射线照射到需要测量的矿浆表面，同时半导体探测器接收矿浆中待测元素被激发出的X特征荧光；主控单元接收处理半导体探测器上传的数据信号，通过串口通讯将所测元素计数率发送给工控机上位软件；最终上位软件调用Matlab数学分析工具同时采用BP神经网络进行数据的建模分析并得出品位数值。绍兴某选矿厂现场工业试验结果表明，相比较于上一代有核品位分析仪，该新型X荧光在线品位分析仪的测量精度与运行稳定性等均有了显著的提高，各项参数均达到了设计要求。     

利用调度优化模型研究原油调合方案的可行性

针对某沿海炼油企业拟投用原油调合系统以稳定混炼原油的性质,设计方案要求将部分码头罐的操作模式由混储改为单储的情况,采用约束规划与数学规划复合建模,实现了码头至厂区大容积长输线模拟,建立了该企业的原油调度优化模型并研究了设计方案的可行性。针对240h调度周期、10种可加工原油、3艘到港油轮的复杂工况进行了优化计算。结果表明:该设计方案具备可行性,且油轮仍可实现到港即卸油,蒸馏装置混炼油种也可长时间保持稳定;模型的优化计算时间较短(小于15min),且对长输线收付及存油情况模拟准确,复合建模方法满足工业应用要求。     

某小区挡土墙受周边开挖影响的安全性鉴定

通过对某民用建筑花园内临近挡土墙一侧开挖水池对挡土墙的安全性影响进行检测鉴定,利用结构计算软件morgain建立计算模型进行分析计算,并结合原设计、地勘资料,分析该挡土墙变形的原因,对其结构安全性进行评价,为今后类似工程的处理提供参考。     

船用螺旋桨的逆向建模研究

为了缩短船用螺旋桨的再设计周期,降低再设计难度,针对船用螺旋桨提出了一种基于逆向设计软件Geomagic Design X和三维建模软件UG的逆向建模方法。详细介绍了螺旋桨的逆向建模过程和主要操作流程,通过比较放样和面片拟合生成叶片NURBS曲面的方法和原理,得到一种合适的叶片曲面作为叶片重构的基础。采用Geomagic Quality软件对螺旋桨进行整体精度分析,结果发现螺旋桨重构模型和螺旋桨点云数据之间的偏差在允许范围之内,验证了此螺旋桨逆向建模方法的可行性,同时为类似的逆向建模提供了思路。