移动式修焊机器人双DSP嵌入式视觉反馈控制系统

针对三峡水轮机叶片坑内移动式修焊机器人的作业过程测控问题,研制了一种基于双数字信号处理器的嵌入式视觉反馈控制系统。采用功能单元模块化设计思想和叠层积木式装配结构,该系统将基于TMS320DM642的图像采集与处理、基于TMS320LF2812的运动控制与参数调整、数字视频输入、模拟视频输入、模拟视频输出、数字视频输出、电源变换等功能模块集成在170mm×57mm×40mm的空间尺寸内。该系统可以安装在移动式修复机器人上、脱离工控机独立工作,适用于MIG、TIG、CO2等多种焊接工艺方法的过程监控、焊缝跟踪和焊缝成形实时控制。     

考虑对流换热因素的阶形脉冲激光加工热过程解析解及实验验证

材料的激光加工热过程是涉及激光束、工件及周围环境相互作用的复杂热交换问题, 特别是对流换热边界条件的变化将对温度场分布及加工质量产生很大影响. 而以往的温度场求解中, 对流换热条件基本都被简化或忽略, 直接影响了温度场及后续流场、应力场的计算准确性和精度. 研究了考虑对流换热边界条件的材料表面脉冲激光加工热过程, 通过Laplace变换的方法求解出物体温度场分布的解析解, 对无量纲参数进行了适当地设置和定义, 研究了无量纲距离x′、无量纲时间τ、表面无量纲能量吸收M及Biot数Bi与温度分布(无量纲温度T ′)之间的相互关系. 通过分析表明, 随着Bi值的增大, 外界的对流换热作用越来越强烈, 使得温度最大值所处位置偏离开材料表面, 逐渐向内部偏移. 采用红外测温的方法对解析解模型进行了实验验证, 取得了较为理想的结果.     

基于惯性测量单元旋转的陀螺漂移估计和补偿方法

陀螺仪的漂移误差是影响惯性导航系统的姿态测量精度的重要因素。常用的陀螺漂移估计及航向角误差修正方法需要用磁强计或GPS等外部传感器的辅助数据来实现,存在室内、磁干扰等环境下应用受限的问题。对此该文提出了惯性测量单元旋转的改进方法。该方法在测量过程中对陀螺仪施加独立于物体运动的特定旋转,通过旋转前后不同姿态下陀螺仪和加速度计输出的倾角数值,得到惯性测量单元漂移估计。实验表明,该估计算法可有效地提高航向角的测量精度。     

两端吸附式爬壁机器人机械臂运动误差修正算法

为了解决水轮机叶片坑内修焊空间加工作业需求,研制了适用于复杂曲面的两端吸附式爬壁机器人,该机器人由永磁间隙吸附式移动平台、多自由度机械臂(包括3个主动关节和3个被动关节)和永磁间隙吸附式末端作业单元组成。针对给定末端路径,这种结构的机器人需基于局部平面假设来完成主动关节的轨迹生成。但经仿真分析,在1.5m半径外球面上的简化造成的误差达到5mm以上,不满足修焊工艺要求精度。为此,提出在机械臂加工运动过程中,通过Jacobi矩阵将末端作业单元在Descartes坐标系下的误差转换为关节角修正量以完成动态修正的算法。仿真实验表明,该算法可有效降低运动路径误差至1mm以下。     

WKKL-2001微机励磁调整装置在小型发电机系统上的应用

本文简要介绍了WKKL-2001微机励磁调整装置在小型发电机系统上的应用。     

Fe3C(001)晶面共价电子密度的计算

文献[1,2]给出了Fe-C合金中奥氏体、马氏体(原子排列较密集的)晶面平均共价电子密度(简称电子密度)的计算方法,并以此讨论了奥氏体(111)与马氏体(110)异相界面处-的电子密度。本文以Fe-C合金中另一重要的相渗碳体(Fe_3C)(001)面为研究对象,给出同时穿过几层原子的(原子排列较疏的)晶面电子密度的计算方法,并应用奥氏体(225)等晶面,讨论渗碳体(001)和铁素体(112)、渗碳体(001)和奥氏体(225)等界面电子密度的连续性。     

基于三维视觉的焊接机器人轨迹跟踪

为改善激光焊接机器人的运动轨迹精度,提出一种基于视觉的机器人轨迹跟踪控制方法。该方法将摄像机安装于工业机器人末端构成视觉反馈的控制系统,采用阈值分割方法检测出激光焦点,利用灰度投影积分方法快速检测出焊缝线,然后以修正的线-线匹配和立体视觉技术计算出激光焦点和焊缝线的空间位置,得到激光焦点相对于焊缝线的误差,再结合机器人运动学原理控制机器人实时运动以消除此误差。实验结果表明该方法能够有效提高机器人轨迹精度。     

直线检测的灰度投影积分方法

为了提高图像上直线检测的鲁棒性和精度,提出一种灰度投影积分(GP I)方法。GP I方法将需要检测的图像直接在直角坐标空间沿某个投影方向进行投影,将对应到同一投影点的像素灰度值进行累加,得到灰度投影积分向量,再旋转投影方向计算不同投影方向的灰度投影积分向量,从而得到一个原图像的灰度投影积分矩阵,再由该矩阵的极值元素所在的行和列求出图像中直线的方程。实验结果表明,GP I方法不需要事先提取边缘点,就能够快速准确地检测出图像中的直线,避免了传统方法在提取边缘点时阈值选取不当带来的直线检测误差。     

紫杉宁5-肉桂酰基选择性水解反应研究

利用盐酸羟胺与紫杉宁侧链肉桂酰基上的双键能够发生的加成反应 ,进行 5 -位肉桂酰基选择性水解 ,研究了生成物的结构和得率 ,确定了该反应的较佳反应条件为紫杉宁、盐酸羟胺以及醋酸钠的摩尔比为 1 5 1 0 .     

水轮机叶片坑内修复机器人姿态估计改进算法

水轮机叶片修复机器人的姿态估计,可能出现姿态矩阵退化和Euler角奇异的问题。该文采用四元数建立了"一次转动姿态误差"(one-rotation pose error,ORPE),以更好地描述机器人姿态估计误差。基于ORPE研究了低精度惯性器件长期运行的积累误差,并采用倾角传感器校正姿态估计。理论上,仅有倾角传感器本身不能校正姿态矩阵,该文以ORPE和Frobenius范数为准则,给出机器人姿态的有效校正值。仿真结果验证了所提算法的有效性。基于低精度惯性器件与低精度倾角传感器的组合,该算法可以给出相对较高的姿态估计精度。