基于视觉传感的投影标示技术研究进展

数字化制造技术在航空制造领域不断深化,但在部分装配环节,工人仍是从事生产活动的主体。航空工业产品结构复杂、零部件繁多、装配工作量大,对从事装配工作的工人提出较高技术要求。投影标示技术是提高人工装配环节数字化程度与生产效率的重要技术途径之一。首先,从投影标示技术的实现原理出发,阐述该技术在辅助装配领域的适用性。其次,重点阐述其依赖的系统标定、视觉传感和投影映射3个主要技术内容。然后,介绍投影标示技术在飞机制造领域的应用情况并展望未来发展趋势。最后,在梳理国内研究现状的基础上总结面临的技术挑战。     

空间重复锁紧与分离装置容差性能分析与验证

空间重复锁紧与分离装置的容差能力是合作目标能否被捕获的关键指标,一定的容差能力能够抵消机械臂末端定位误差带来的合作目标位姿误差。根据某种在轨服务平台对空间合作目标的捕获方式,提出并设计了一种具有一定容差能力,并且在空间机械臂协助下能够完成对合作目标重复锁紧与分离的装置。本文建立了合作目标任意一点与重复锁紧与分离装置坐标系之间的D-H矩阵,完成了对球头关键点运动轨迹数学模型的建立。利用关键点投影方法对装置的容差性能进行分析,验证了装置设计的合理性。通过ADAMS仿真和样机试验相结合的方式对装置的容差性能进行验证,结果表明所设计的装置能够捕获和锁紧处于极限位姿下的合作目标,验证了装置的容差能力。     

一种改进的航天器时变模态参数递推辨识方法

针对基于预测器的递推子空间辨识(RPBSID)方法在估计系统的状态变量时计算量较大的问题,提出一种改进的RPBSID方法并应用于航天器的时变模态参数辨识。与原算法相比,改进后的方法在求解状态量时不需要逐个时刻构建相应的Hankel矩阵,而是利用仿射投影算法(APA)实现状态量的递推估计,从而减少了辨识过程中的数据量。在此基础上,利用该状态变量递推得到时变系统的状态空间模型和模态参数。在数值仿真中,建立带有大型挠性附件的卫星动力学模型,分别考虑系统模态参数线性变化、突变和周期改变的情况,利用改进的RPBSID方法对结构的时变频率和阻尼比等参数进行了辨识。理论分析和数值仿真的结果表明这种改进的方法不仅能够有效地辨识系统的时变模态参数,而且与原方法相比具有更高的计算效率。     

前缘水平投影可控的乘波体设计方法研究

结合流线追踪技术和密切面混合函数提出了一种前缘水平投影可控的乘波体设计方法,并完成了前缘水平投影为超椭圆的乘波体(Waverider-F)和超椭圆前缘转超椭圆后缘的乘波体(Waverider-FT)设计。二者具有较高的容积效率,前缘对应的轴向投影近似为余弦曲线。通过数值仿真验证了设计方法的有效性,设计点时Waverider-F的乘波特性良好且保持了基准流场的特点,Waverider-FT前部完全乘波,后部两侧诱导激波使流场变形且形成高压区,接力点时二者的乘波特性也较好。另外,二者具有较高的升阻比和预压缩效率,设计点时无粘升阻比分别为3.46和2.88。与Waverider-F相比,Waverider-FT的升力、阻力和出口增压比都明显增加,而升阻比、俯仰力矩和出口总压恢复系数降低。有粘条件下,设计点的升阻比由2.91降为2.41,对应的出口总压恢复系数降低了5.8%。     

长输管道工程测量投影长度变形的应对措施

长输管道工程测量投影变形的存在是不可避免的,本文首先分析常用的横轴墨卡托投影(涵盖我国常用的高斯-克吕格投影)变形的理论基础,然后针对《长距离输油气管道测量规范》对线路和站场的测量精度要求,分别提出应对措施,总结了应用经验.     

参数曲面线投影的求交计算及其在复杂曲面产品点位测量中的应用

本文提出了一种新的参数曲面线投影求交计算方法。该方法基于参数域摄动原理，将求交问题转化为一系列筒单的参数摄动、映射、判断、比较等运算，能有效地解决参数曲面的线投影求交计算，并已在复杂曲面测量造型和数控加工质量分析中取得了良好的应用效果。     

判断矩阵的一个恰当的校正方法

 本文首先证明了成对比较矩阵在相容性矩阵集合中的最佳逼近的存在性和不唯一性。然后通过微分同胚,把原来的非线性逼近转化成一个线性逼近,从而用投影定理获得解决。算例证明该方法简易可行。     

工业计算机断层成像系统转台旋转中心的确定

构建一个工业CT(computed tomography)成像系统,转台旋转中心的确定是非常关键的步骤,其定位误差会引起CT图像上的伪影.在详细分析了现存旋转中心确定方法不足的基础上,提出了一种新方法,该方法基于正弦图数据的冗余性,通过计算将正弦图数据总和均分的位置来定位旋转中心.相对现有算法,该方法无须使用模体,亦无需知晓任何几何参数,且基本不受随机噪声影响.实际的实验数据验证了该方法的有效性.      

曲面三维检测中的边界自动识别法

本文针对曲面检测、ＣＡＯ／ＣＡＭ以及产品外形质量控制等领域经常遇到的曲面边界测量困难，数学模型难以确定的难题，采用计算机数字图象处理手段，设计出各种边界跟踪评价函数，有效地控制了计算机系统能以一个象素点的偏差跟踪出模糊图象的曲线边界。     

风驱动下平板水膜表面波动特性实验研究

飞机表面在过冷水滴持续撞击下存在未冻结的液态水,液态水在气流驱动下向后发生回流。流动过程中水膜表面波动改变了液体的质量分布,进而影响结冰过程的传热特性。本文针对风速在16.5～45.5 m/s和水膜雷诺数在24.17～96.69范围内,采用了数字图像投影（Digital image projection,DIP）技术进行非侵入式测量,观测平板水膜流动中表面波在全视域内波形发展的过程。同时针对视域内的瞬时信号对波动特性进行分析,阐述了气-液界面波参数随风速和水膜雷诺数的变化,包括波峰高度、波峰频率、波速和波峰间距等。结果表明,表面波在水膜流动过程中呈现多种形态,风速增大会破坏原有的周期性波动加剧形态变化,流量增加会提高界面稳定性维持周期性波动。对水膜表面波动特性研究有助于揭示水膜流动过程中波形变化的物理机制,用于优化冰形预测和防冰系统设计。