计及位置不确定的喷雾机喷杆系统仿形姿态渐近跟踪控制北大核心CSCD

针对喷雾机喷杆仿形系统中同时存在负载变化、未建模不确定项、物理参数摄动以及外部干扰等问题,提出了一种基于小波网络逼近的具有自适应性和鲁棒性的反步控制方法.首先,将含有不确定、未知和非线性项的喷杆仿形系统建立为完整的数学模型,将其等价转化为具有严格反馈的状态空间形式;其次,采用设计的小波基元去构造神经网络,在满足最优误差有界条件下逼近反步法中虚拟等效控制部分,选取自适应更新律估计系统中存在的未知参数,引入鲁棒补偿项减小复合干扰对系统的不利影响,降低了输入指令信号的阶次要求;最后,通过构造合适的Lyapunov函数,应用稳定性理论证明了闭环系统位置跟踪误差渐近收敛到原点.仿真结果表明,所提控制方法可实现喷雾机喷杆位置姿态快速升降机动调整,有效地增强了喷杆系统的鲁棒稳定性和控制精度.     

基于光纤传感技术的三维虚拟仿真场景建模

为打造逼真的虚拟环境,带给用户身临其境的体验感,基于光纤传感技术建立三维虚拟仿真场景模型。采用光纤传感技术采集场景数据,利用平均法去除传感器工作过程中混入的光源噪声、散粒噪声和电路热噪声;将快速原型法作为建模语言,部署仿真场景中各类物体的拓扑关系;采用折叠边算法计算所有顶点的二次误差,将误差值最小的点作为模型新顶点,根据边长和曲率,计算折叠代价,不断更换折叠代价最小的边,直至建模效果满足要求后停止迭代,完成仿真场景建模。实验表明,所建模型获取的变压器位置坐标与实际坐标仅相差0.5 m,变电站三维虚拟仿真场景建模精度最高可达99.8%,所建模型进行场景目标信息采集误差较小,场景建模精度较高。     

基于三维激光点云的枕簧几何尺寸测量方法

枕簧是铁路货车减振装置的关键部件,发挥着承载和缓冲的作用,其尺寸直接影响车辆的减振能力与特性。为保证行车安全,铁路货车段修和厂修时必须对枕簧几何尺寸等进行测量与检查。为提高枕簧检修过程中的测量效率,提出了一种基于三维激光点云的枕簧几何尺寸测量方法。该方法采用线激光传感器获取了枕簧三维点云数据,利用下采样和k-means聚类等算法实现了点云数据的预处理,然后通过平面拟合利用高度测量算法测量了枕簧高度;经过点云降维、边缘提取、圆分割后利用改进的圆拟合算法测量了枕簧内、外直径。搭建试验平台进行了测量算法的精度、可靠性和重复性试验。结果表明：测量10组不同枕簧,最大平均误差在±0.35 mm内,平均测量时间为2.7 s;测量4组枕簧10次,最大平均误差在±0.35 mm内,重复性小于3%。测试结果具有良好的精度和稳定性,满足检修规程和检修工艺要求。     

正交约束下的机器人线结构光手眼标定

为了将传感器局部坐标系下的测量数据转化为机器人坐标系下的全局三维数据,需要确定机器人法兰盘与传感器之间的关系,即手眼标定。为实现机器人与线结构光传感器的现场手眼标定,提出一种正交约束条件下的新方法,该方法标定过程无需人工参与,仅需一块具有空间正交约束关系的平面靶标。标定过程中任意变换机器人位置与姿态,控制激光线与靶标两直角边分别相交,并记录传感器测量坐标值以及对应的机器人姿态数据,再基于空间正交约束建立非线性优化模型,最后采用内点法迭代求得最优解。实验结果表明：该标定方法快速、稳定且精度较高,系统整体测量精度优于0.3 mm,可满足常规测量需求。     

基于改进三维块匹配滤波的红外全息降噪算法北大核心CSCD

红外全息技术更适用于长距离的大视场成像,但其散斑噪声与高斯噪声对图像质量的影响也更加显著,限制了红外全息技术的应用与推广。本文通过引入全局傅立叶阈值与自适应维纳滤波的方法对三维块匹配滤波算法进行优化,提高了其对红外全息图像降噪的适应性与细节保留,得到改进的三维块匹配滤波算法,并与多种采用传统滤波方法的结果进行了对比。结果表明,改进后的算法可以在对红外全息图像中的高斯噪声等环境噪声与散斑噪声进行降噪的同时保留更多细节,是一种更加适用于红外全息图像的降噪方法。     

TC-SAW滤波器仿真与设计技术

该文介绍了温度补偿滤波器的设计方法。通过研究温度补偿结构的材料,在性能和温度系数之间求取最佳的层间参数搭配。在此基础上提取三维耦合模式模型(COM)参数数据库,并置于设计仿真软件中,最终可以实现高温稳定型声表面波(TC-SAW)滤波器的设计优化。根据指标要求设计目标函数,设计出满足要求的低损耗TC-SAW滤波器。利用多层FEM/BEM软件对性能进行精确验证,实验结果与仿真结果吻合良好。     

基于改进粒子群算法的无人机三维航迹规划

针对传统粒子群(Particle Swarm Optimization, PSO)算法在航迹规划的过程中需要根据无人机性能建立约束条件和易陷入局部最优值的缺点,提出了一种结合天牛须(Beetle Antennae Search, BAS)算法的球坐标PSO算法。该改进算法直接利用球坐标系对无人机的航向角和俯仰角进行约束,并且通过BAS算法避免PSO算法陷入局部最优值。根据数字高程地图建立仿真环境,综合考虑航迹长度、平滑度和危险性等因素构建目标函数。仿真结果表明,改进后的算法与其他PSO算法相比,规划的三维航迹质量更高,能够很好地适应无人机在各种环境下的飞行要求。     

基于改进ICP的复杂机械零件测量点云配准方法

点云配准是基于机器视觉进行复杂机械零件三维非接触精密测量的关键环节。针对传统迭代最近点(iterative closest point, ICP)算法对初始位置依赖性强,迭代收敛速度慢,错误对应点对多,难以满足大批量复杂机械零件测量点云配准效率和精度要求的问题,提出了一种基于ISS-FPFH(intrinsic shape signature-fast point feature histogram)特征结合改进ICP的复杂机械零件测量点云配准方法。为了减少点云配准数量,并保留点云表面原来的细微特征,提出了基于重心邻近点的体素滤波器对点云进行下采样预处理。为解决传统ICP算法因合适初始位置难以确定而导致多视角测量点云配准失败的问题,采用了基于ISS-FPFH特征的采样一致性初始配准(sample consensus intial alignment, SAC-IA)算法进行粗配准。为解决传统ICP算法迭代收敛速度慢、错误对应点对多的问题,提出结合法向量夹角约束的点到平面ICP算法进行精配准。以斯坦福大学的bunny点云模型为对象,验证了本文提出方法对噪声点云的鲁棒性。以常见的复杂机械零...     

一种3D眼镜虚拟试戴系统的实现

针对人脸图像试戴3D眼镜过程中存在的镜腿遮挡人脸问题,文中提出一种基于人脸图像的3D眼镜虚拟试戴技术。利用构建的人脸形状的三维模型,使其在虚拟试戴中对镜腿起到消隐作用,解决镜腿的遮挡问题。文中对输入的人脸图像进行关键点检测,结合Graham扫描法求得人脸形状的凸多边形,利用平移扫描构建人脸形状的三维模型。此外,文中根据定位人脸图像上的关键点以及姿态估计后对三维眼镜模型的变换,将眼镜模型佩戴到人脸图像上。实验结果表明,该方法对于多视角的人脸图像实现了虚拟试戴效果,解决了多种视角下人脸图像试戴过程中镜腿的遮挡问题,虚拟试戴中镜腿遮挡平均准确率为94.5%,遮挡精度较高。     

偏振三维成像仪的相对偏振方向定标方法

在介绍偏振三维成像机理、四孔径偏振三维成像仪组成的基础上,开展四孔径相对偏振方向对偏振三维成像精度影响分析,确定四孔径相对偏振方向精度要求。制定了四孔径镜头偏振片相对偏振方向定标方法和四孔径偏振三维成像仪相对偏振方向定标方法,搭建了定标装置,在实验室内开展了相对偏振方向定标。四孔径镜头偏振片相对偏振方向定标误差为±0.5o,四孔径偏振三维成像仪相对偏振方向误差为±1o,从而可保证偏振三维反演的法向量误差为-5.47%~5.80%,为偏振三维成像仪高质量成像提供保障。