Three-dimensional shape measurement for an underwater object based on two-dimensional grating pattern projection

In this paper, a practical method using phase tracking and ray tracing algorithms is proposed for measuring the three-dimensional (3D) shape of an underwater object. A 2D projected sinusoidal fringe goes through the water and illuminates the tested object. Firstly, the phase tracking algorithm is employed to identify homologous points in phase distributions of the deformed fringe captured by the camera and these of the fringe pattern projected by the projector. The projector is regarded as a special camera as regards the stereovision principle. In the calibrated system, both ray directions of the homologous points can be easily figured out. Secondly, the ray tracing algorithm is used to trace the propagation path of each ray and to calculate the 3D coordinates of each point on the tested object's surface. Finally, the whole shape of the tested object can be reconstructed.     

Experiments of ocean surface waves and underwater target detection imaging using a slit Streak Tube Imaging Lidar

This letter describes a flash Lidar imaging technique that uses a streak tube camera as a receiver to detect short scale surface wave fields for oceanographic, underwater target and coastal measurements. The range and intensity imaging of short scale sea-waves and underwater targets can be supplied by this system through light reflected from the surface of the sea and targets. Through a surface scattering model, more accurate range and intensity information can be extracted. The technique can be applied to surface wave measurements and underwater target detection with high resolution. The feasibility of this technique is demonstrated by applying the technique to data acquired by shipborne Streak Tube Imaging Lidar (STIL) in the Yellow Sea and also the East and South China Seas.     

新一代B/S结构DCS火电控制系统设计与实现

传统的C/S结构DCS火电控制系统设计方法,上位机与服务器通信中,服务器需要与多个操作员站通信,造成负荷过高;为解决这一问题,以和利时第五代DCS为基础,设计新一代基于B/S模式的DCS数据监控系统,以点对点模式完成通信;新一代系统中,服务器相对于每个操作员站都是独立的,克服当前系统同时通信高负荷的弊端;给出了关键的底层控制站信息采集模块和DP总线信息传递模块的详细设计方案以及相关的软件设计方案,并给出了关键的B/S结构的详细设计方案;实验结果表明,以B/S结构为基础的 DCS数据监控系统测量结果误差小,上位机通信的时长不超过1 s,服务器冗余重启切换不超过1.2 s,优化效果较为明显。     

国家自然科学基金(40776059)资助

为了克服水下探测中后向散射光背景噪音的影响,提出了非均匀光场水下探测方法,推导得出非均匀光场的照度分布函数与接收口径、目标与接收器的距离以及海水的体积衰减系数几个因素有关.通过搭建集束光水下图像系统,对其产生的非均匀光场的分布特性和水下探测特性进行了水池实验.观测结果为,在0.6倍能见度下,可分辨1 mm细节,在1倍能见度时,可分辨目标轮廓,在1.5倍能见度时,可探测到目标.结果证明,该系统具有宽视角、全景深、图像清晰度高等特点.     

水下低频声信号的激光探测及波的衰减

为了探测几十赫兹的低频水下声信号,建立了水下低频声信号的光学探测系统,得到了稳定、清晰的衍射图样.得到了衍射图样的宽度与声源距离的变化关系,声源距离越小,衍射图样越宽.当水下声波传至水表面后,实验上得到了表面声波的衰减特性,理论上得到了衍射图样的角宽度和液体表面波振幅的解析关系式.发现表面波振幅的衰减随距离是指数型衰减.并研究了衰减系数随频率的变化,频率不同衰减系数也不同,而且频率越大,衰减系数越小.     

基于UML的战时装备维修保障行动建模研究

针对战时装备维修保障行动建模仿真与优化分析对军事概念模型的需求,提出了一种面向保障力量运用的战时装备维修保障行动概念建模方法,分别从保障指挥行动和保障分队行动两个方面,运用统一建模语言,将组织结构静态建模与行为过程动态建模相结合,构建了战时装备维修保障行动概念模型体系,为下一步开展仿真实验分析奠定了军事概念模型基础。     

基于突变理论的产业升级能力评价研究——以陕西装备制造业为例

在界定产业升级内涵的基础上,根据陕西装备制造业的发展现状及产业升级的客观要求,从产业升级的产出能力和投入能力两个维度构建了装备制造业产业升级能力评价指标体系,并运用突变模糊隶属度函数法对陕西装备制造业各下属产业升级能力进行了综合评价,结论表明:装备制造业所属的七个子行业的产业升级能力存在很大差距,其中金属制品业的产业升级能力最强,通用设备制造业、通信计算机及其他电子设备制造业、专用设备制造业次之,仪器仪表制造业、电气机械及器材制造业、交通运输设备制造业最差.进一步分析了产生这一结果的深层原因,在此基础上提出了陕西装备制造业产业升级的对策建议.     

基于冗余任务的轮式机器人巡检方法

针对配电室电力设备智能化巡检工作中,存在巡检方式单一等问题,基于轮式巡检机器人结构及系统、路径优化和通信等关键技术,研究了一种基于冗余任务的轮式机器人巡检方法.针对目前配电室巡检环境和轮式巡检机器人结构及系统特性,建立配电室巡检过程模型.分析顺序巡检方法的速度、位姿和节点关系,建立机器人巡检过程的路程-时间模型和奖惩模型,根据能耗约束得到目标函数.最后,通过设计方法实验流程图,依次分析顺序巡检、任务巡检和冗余任务巡检的效益值.实验结果表明,冗余任务巡检方式在保证单位时间和单位行程能耗比率不变的前提下,降低了控制系统能耗,有效提高了人机交互的巡检效益,且更好地兼容远程监测人员经验与机器人巡检优势,为智能化巡检技术的研究和推广提供了思路和方法.     

不同水深下水下湿法焊接电弧引弧温度计算

水下湿法焊接技术近年来得到了广泛应用,但目前对水下湿法焊接引弧过程的物理本质的研究很少。首先搭建了水下湿法焊接电弧光谱诊断平台,同步采集不同水深条件下焊接过程中的电流、电压及光谱信号,对不同水深条件下水下湿法焊接引弧阶段进行界定,高速摄像机拍摄水下湿法焊接引弧过程以更直观观察引弧过程中电弧、气泡等水下动态变化。在此基础上,设置光谱仪延时,分别采集了引弧5,10,15,20及25 ms的光谱信号;改变水深条件,得到不同水深条件下引弧不同时刻的电弧光谱图。根据谱线选取原则综合分析,选取Fe元素作为计算水下湿法焊接引弧电弧温度的特征元素。引弧不同时刻均选取了五组数据,运用统计分析的方法对五组数据做平均化处理,以保证计算结果的准确性和可靠性。从Fe元素谱线中选取了五条合适的谱线作为计算水下湿法焊接引弧过程电弧温度的目标谱线,再利用玻尔兹曼图示法分别计算了不同水深条件下引弧不同时刻的水下湿法焊接电弧等离子体温度。结果表明：在相同水深条件下,引弧过程中电弧等离子体温度是随着引弧时间的不断增加而不断变化的,但其变化趋势并不是简单的线性增加,而是分别在引弧的不同时刻出现峰值;随着水深的增加,水下湿法焊接电弧等离子体的温度也随着上升,但其电弧温度的上升趋势开始变缓慢,40 m水深相对于20 m水深的电弧温度上升量要低于20 m水深条件下相对0.3 m水深条件下的电弧温度上升量。伴随着水深的增加,水下环境压力增大造成电弧进一步压缩,但压缩量有限。由于电弧被压缩,弧光的强度也增大。通过光谱分析的方法,从电弧物理的角度获悉水下湿法焊接引弧过程的物理本质,对认识电弧建立过程中微观击穿机理及实际生产中进一步提升引弧过程的稳定性提供了重要参考。     

水下超疏油仿生特殊粘附界面材料的研究进展

水下超疏油表面由于在防污材料、微流控技术、生物粘附等方面具有广泛的应用前景,已经引起人们的普遍关注。本文简单介绍了浸润性在液相体系的相关概念及基础理论,综述了自然界中的水下超疏油低粘附生物体典型实例以及水下超疏油仿生特殊粘附界面材料的仿生制备和智能调控,并对水下超疏油仿生界面材料的发展进行了展望。