基于数字孪生的掘锚一体机实时状态映射

数字孪生是一种实现复杂装备在物理世界与信息世界互联融合的新兴技术,在复杂装备模拟仿真、监控分析、诊断预测、优化控制等方面有着广阔的应用前景.本文以掘锚一体机为对象,对复杂装备数字孪生运动与建模分析、数据传递及双向映射开展了研究.在数字孪生行为一致性方面,基于历史物理仿真数据库与实时驱动数据,实现了掘锚一体机运动学快速仿真分析.同时,提出了掘锚一体机数字孪生几何模型库构建技术,通过有限状态机、快速布尔运算等方法实现了掘锚一体机状态镜像映射,以及运动过程中服役环境实时仿真.此外,在实时状态映射方面,提出了掘锚一体机数字孪生虚实映射技术,通过在线采集与传递孪生数据,实现了基于异步传输的信息实时传递.对于掘锚一体机整机抬升、进给、挖掘、煤渣拢料等运动过程,数据处理平均延迟时间小于10-2 ms,运动学插值处理数据误差小于3％,开发的掘锚一体机数字孪生仿真帧率达到74.3帧/s,实现了融合服役环境的掘锚一体机实时状态映射与作业流程实时在线监测.     

边缘双轮廓线阴影去除研究

为去除阴影对运动目标检测的影响,在传统基于颜色空间特性的阴影检测法基础上,综合边缘特征进行快速双轮廓阴影去除。通过前景物体的轮廓线形状特征及阴影与光源之间投影位置关系快速找到阴影定位点,在定位点附近轮廓线上结合灰度及颜色特性进行有针对性的搜索,找阴影与物体的交界点位置,标记为阴影的外轮廓线;根据外轮廓线长度和位置,求出S空间与之相对应内轮廓线,此时的外轮廓线包围阴影区域。最后,对该封闭的不规则阴影轮廓线进行基于像素点的校正和标记,并对物体反光面的自阴影进行H空间去除,得到更精确的去阴影效果。实验结果表明,该方法快速且有针对性的锁定阴影区域进行阴影去除,避免物体区域误检测,有较好的实时性和准确性。