坐标测量机(CMM)是最常用的长度测量仪器,但在面对复杂结构工件的高精度测量时,配备单一接触式测头的坐标测量机往往无法完全满足测量需求。针对这种情况,本文研制了一种亚微米级的高精度复合式坐标测量机。该仪器集成接触式测头、影像测头和光谱共焦测头,充分利用每种测头各自的优势,实现复杂工件的快速高精度测量。本文介绍了高精度复合式坐标...
针对叶片测量测头灵活性差、无法兼顾精度和效率的问题,提出了一种免形状、高精度测头系统技术方案。首先基于"同步规划测量"思想,研发了新型免形状光学测头系统,然后分析了系统的工作原理、理论模型和关键技术,最后进行了实验研究,验证了方案的可行性和测头系统的精度水平。研究结果表明,该测头系统在无需输入叶片理论模型数据和姿态精调的情况...
目前提高磁电编码器的精度需要采用角度标定过程,由于标定支架等间接过程的引入,造成了磁电编码器角度值的间接偏差。针对该问题,采用基于卡尔曼滤波的电机驱动虚拟时栅直接对磁电编码器进行角度值标定,取消了母体高精度磁电编码器的间接标定过程。为实现多对极磁电编码器角度值的细分,采用一种窗口滤波多区间角度值划分方法对当前多对极角度值...
针对数据采集误差严重影响激光位移传感器(LDS)测量精度的问题,基于激光三角法测量原理,分析了激光束和会聚光斑质心对系统测量精度的影响,建立了定量计算LDS物面倾角误差和感光元件倾角误差的数学模型。采用该模型,可对LDS采集数据进行实时补偿。实验结果表明,引入两个补偿模型对测量结果进行修正后,不仅大幅提高了LDS的数据采集精度,使其测量...
数控二维工作台是加工机床、坐标测量机、显微镜、机器视觉检测设备的共性基础模块部件,二维工作台采用平面二维绝对测量系统可减小传统二维方向分别贴装位移传感器引入的阿贝误差,提高二维位移平台设计的集成度,实现对空间绝对位置的实时测量。研究了基于伪随机序列的二维平面绝对测量编码技术及其测量系统,利用伪随机M序列生成长距离位置编码...
提出了基于声音激励和频域光学相干层析的声激励频域光学相干振动层析(AE-OCVT)系统,并研究其在微型悬臂梁非接触式振动检测和模态分析中的应用。AE-OCVT系统利用声波信号激励微梁,再对微梁受到声波激励产生的振动进行测量,可以实现微梁结构的非接触式无损振动检测,优于传统的接触式检测法。为了解决由于时域光谱干涉信号非线性导致频域周期信号...
基于压电陶瓷正、逆压电效应设计了一种具有能量采集功能的旋转式环形压电超声驱动器;利用ANSYS软件建立了驱动器压电振子有限元参数化模型(FEM),通过参数灵敏度分析方法对压电振子结构进行了优化设计;研制了直径60 mm的环形压电超声驱动器原理样机,搭建了样机实验平台,实验验证了所设计方法的正确性。研究结果表明,在频率36 kHz、幅值152 V的电...
卫星双向时间传递(TWSTFT)和GPS精密单点定位(GPS PPP)是目前全球守时实验室参与协调世界时(UTC)计算的主要时间比对技术,校准不确定度是当前限制高精度时间比对的关键因素。利用国际权度局(BIPM)的GPS移动校准站对中国科学院国家授时中心(NTSC)的TWSTFT链路进行校准测量。首先通过BIPM在NTSC的GPS移动校准站与德国物理技术研究院(PTB)建立GPS P...
机载视频测量吊舱正常工作在几千米的高空中,吊舱测量功能比较复杂,需要在地面对操作人员进行模拟训练。设计了一种在地面上对机载视频测量吊舱的操作人员进行训练的装置,主要部件包括支架、同步齿形带及带轮、电机、导轨及滑轮、机弹分离模拟装置和限位装置等。从总体和各部分组件的角度入手,对关键结构部件进行了分析计算和结构设计。该装置能...
卫星遥测大数据是卫星地面站判断其运行状态的唯一依据,遥测参数的有效判读对监测在轨卫星健康状态具有重要意义。而遥测数据维度高、数据量大、专业性强的特点为高精度、低误检率的多维遥测数据判读带来严峻挑战。因此,提出了一种基于数据驱动的卫星遥测大数据智能判读方法。该方法以极限学习机(ELM)预测模型为基础,对目标参数进行高精度的单步...
针对现有正弦压力信号源需要外加机械激励振动源,输出压力信号频率高,机械控制难度大等问题,设计出一种基于磁性液体的低频正弦微压力信号源。通过对螺线管线圈施加正弦激励电流对磁性液体施加磁场力,使之产生交变的磁浮力对外输出正弦微压力信号。研究对螺线管线圈参数进行优化得到较均匀的梯度磁场,计算了一定范围内输出正弦微压力信号与输入...
为实现两栖环境和狭窄空间内生物搜救及跟踪调查等任务,需要机器人具备高灵活性、微型结构和多功能运动模式等特点。智能驱动器驱动的仿生微型机器人及电机驱动的中小型机器人很难同时满足要求。因此,提出由一个仿生小型两栖球形母机器人和若干微型子机器人组成的子母机器人系统,母机器人由电机驱动,具有矢量喷水-四足步行复合式一体化驱动机制...
机器人工作中往往存在着大量不确定性,从而导致其精确标定的复杂化。综合考虑机器人各连杆参数的不确定性区间取值对末端精度的影响,研究定位精度的可靠性及标定问题。基于区间数学,提出了一种基于非概率模型的机器人定位精度及参数标定的可靠性度量及分析方法,以REIS RV 16型机器人为例,求解了定位误差以及运动参数偏差的取值区间,分析了基于区...
湍流效应是限制相干光通信系统性能最重要的影响因素。使用夏克-哈特曼波前传感器、变形镜和波前控制器组成自由空间相干光通信波前校正系统,对光波经过大气湍流后的畸变波前进行实时校正,其大气湍流是用基于修正Hill谱生成的不同强度随机相位屏模拟的。实验结果表明,波前校正系统实现闭环后的波前误差峰谷值(PV)小于0.8μm,均方根值(RMS)小于0.0...
针对室内无线接收信号强度指示(RSSI)难以快速准确估计的问题,提出了一种基于改进强跟踪滤波的室内RSSI自适应估计算法。该算法采用强跟踪滤波(STF)自适应跟踪RSSI阶跃变化,克服传统RSSI状态空间模型中未建模状态的不确定性。利用高斯分布数据的采样过程,分析STF算法跟踪系统未建模不确定状态的可靠性和有效性,确定强跟踪滤波弱化因子,并融合滑...
为了减小室内无线局域网(WLAN)环境中接收信号强度值复杂的时变特性对定位精度的影响,提出了一种基于线性判别分析和梯度提升决策树的室内定位算法。该算法利用线性判别分析(LDA)提取原始位置指纹的主要定位特征,去除冗余和噪声;接着,使用前向分布算法,将损失函数在当前模型的负梯度值作为误差的近似值,拟合一个分类回归树,并使用加法模型将生成...
提出一种多个三轴传感器之间非对准误差的校正算法,算法的实现不需要增加其他外部设备,并且有更快的收敛速度。输入两个相对固定的传感器的多种姿态的测量,以及每个传感器在参考坐标系下的参考矢量(若为同种传感器的校正,参考向量可为任意向量),通过黎曼流形上的牛顿法求解Wahba问题并进行迭代使结果收敛,输出从传感器体坐标系旋转到主传感器体...
为了提高热电式微机电系统(MEMS)微波功率传感器的灵敏度,需要对传感器的热电特性进行研究。首先根据热-电变量之间的等效关系建立了传感器的等效电路模型,利用该模型研究了不同的GaAs衬底厚度对负载电阻电-热转换能力的影响;接着建立理论解析模型研究热传导、热对流、热辐射对不同衬底厚度的传感器的电-热转换能力的影响,推导出相应的负载电阻...
高速泥浆脉冲数据传输技术是随钻测量系统的重要研究内容,以目前普遍采用的连续波脉冲传输技术原理为基础,阐述了高速泥浆脉冲数据传输技术进步的历程与思路;结合通信系统的基本结构,剖析信源、信道与信宿方面的技术瓶颈。仿真分析泥浆信道的衰减与反射、泥浆泵噪声等影响信号传输的关键因素,探讨现有模型差异及其原因;讨论了地面信宿的信号检测...
从线性调频连续波(FMCW)雷达中提取的生命信号包含大量的噪声,为了获得高信噪比的呼吸和心跳信号,提出了一种基于改进的自适应集合经验模态分解(ICEEMDAN)的生命信号检测方法。该方法首先对FMCW毫米波雷达获取的生命信号进行ICEEMDAN分解,得到若干个固有模态函数(IMF)分量,然后利用IMF分量滤波器选择频率峰值在呼吸和心跳频带范围内的IMF分量,最...
针对高速流水线上小视场目标检测中特征不易挖掘、毫秒级周期快速响应等问题,以香烟滤棒爆珠流水线检测为例,提出了一种基于稀疏特征的小视场高速检测算法。首先通过调整光源,设计出具有强鲁棒性的光斑特征;其次采用稀疏表示和字典学习获得光斑的投影直方图特征。为了克服非结构化背景的干扰,还结合了马尔可夫-贝叶斯推理从而减少了光斑误检率,...
建立了基于热力学原理的高压头风机性能测试方法的数学模型,同时研究了各测量参数误差对该方法精度的影响。计算与分析结果表明,风机进出口的温差及其测量精度对风机流量与效率精度的影响较大,风机进出口温差越大,计算精度越高。风机进出口温度与风机的压头及效率有关,当风机内效率为80%,进出口压差超过5 kPa时,风机进出口的实际温升将超过4 K,...
针对原始ORB-SLAM算法仅依靠点特征进行位姿估计,在点特征不足场景下会导致算法精度和鲁棒性降低的问题,对原有算法进行改进。首先,构建二进制环境词典用于提高算法加载词典速度;其次,在剔除特征误匹配时,提出一种改进随机采样一致算法(RANSAC)以提高剔除效率;然后,构建混合特征模型估计位姿;最后,根据图优化模型,提出基于最大共视权重帧的全局B...
针对箱梁结构件焊缝表面缺陷分类识别过程中的在线特征提取及实时性等问题,在二维主成分分析(2DPCA)的基础上提出了一种基于泛化的增量式2DPCA(GI2DPCA)的特征提取算法。首先,对获取的箱梁结构件焊缝表面图像进行图像增强、图像平滑和阈值分割等预处理,实现了焊缝缺陷区域的有效信息提取,建立了焊缝缺陷数据库;然后,利用所提出的GI2DPCA算法对数...
针对移动载体的自主定位问题,结合ORB特征和多尺度LK光流,提出了一种基于多尺度分层跟踪的RGB-D图像视觉里程计算法。首先,改进了ORB特征提取的效果,采用基于多尺度多区域的特征提取方式提高了特征点的分布性;其次,基于LK光流,采用多尺度分层跟踪的方法对前后帧图像之间的特征点进行数据关联,将数据关联的精度提高到了亚像素级;最后,采用通用图...
星箭对接环是空间飞行器上普遍存在的结构,常在空间非合作抓捕任务中作为位姿测量与抓捕固定的特征部件。采用对接环空间圆特征进行视觉测量可以计算圆心位置,但圆心并非对接环实体结构,无法直接作为抓捕导航点。考虑对接环轮廓在图像中的几何不变特征,提出一种基于最短路径原则的环上抓捕点单目视觉导航方法,并给出了抓捕点导航参数计算模型。...
木板分类是木制家具制作的重要环节,现有的木板分类算法仅从纹理特征方面进行分类,且运用的纹理分析方法与实际人眼分类标准具有一定的差异性,如局部二值模式法(LBP)、灰度共生矩阵法(GLCM)等方法。从人眼仿生角度出发,将视觉显著性融入基于木板表面综合特征的分类算法中,提出一种基于木板视觉显著性的分类方法。采用高精度线阵相机搭建机器视觉...
针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)的非线性和工作环境复杂性,提高燃料电池的工作效率在理论和实际应用方面显得尤为重要。根据PEMFC过氧比与输出净功率的关系,通过对质子交换膜燃料电池的空气供给系统进行控制,使系统过氧比达到最佳值,保证系统最大输出功率。对PEMFC空气供给系统状态方程进行输入输出线性化,并对线性化过程中零动态问题进行详细研...
北极冰下具有稳定的正梯度声速结构,导致声波与海冰表面频繁交互,造成声能散射、吸收和衰减,使得冰下声信道具有有限的带宽和时变、衰落的多途结构,对冰下稳健的声信息传输带来了挑战。提出了一种基于声场模型的北极冰下扩频通信技术。使用OASES模型和Bellhop模型预测声场能量的空间分布,充分利用声能的会聚现象,将接收阵列布放在能量会聚区域。...
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