现行的曳引机制动力动态检测方案存在电机加载的惯性力超出实际所需的问题,导致在相同电梯模型下,检测得到的制动距离小于实际制动距离.针对现行检测方案中的不足,通过分析电梯结构及其制动过程中的工况,构建制动过程中电梯各部件的数学物理模型并使用能量守恒的思想,在输出惯性力的同时对陪试电机输出的能量差在下一时刻进行补偿.仿真表明,相较于直接加载惯性力的检测方案,基于能量守恒方案的动能曲线更加贴合实际制动工况,并且在力矩输出误差为1%和5%时力矩模拟的准确性分别提高 19.06%和72.48%,对于力矩输出误差和外界干扰具有一定的补偿能力.

传统的测试平台仅能测试电梯曳引机的制动力矩和过载能力,无法应对电梯减速过程中的惯性力,造成测量制动距离小于实际制动距离.使用等效的思想将实际的惯性转换到测试平台,使实验测试平台更加贴合电梯的实际运行环境,不仅可以模拟不同类型电梯,在实验室环境下完成对电梯各参数的研究,实现对电梯长时间运行稳定性的测试,而且可以免去建造电梯实验环境投入的大量资金成本和空间占用.实验表明不仅能够较为准确模拟出电梯,还可以有效判断制动器的合格性.

针对蚕茧分选中传统人工分类不准确、效率低的问题,提出一种基于改进卷积神经网络与图像处理结合的蚕茧识别方法.该方法模型共5层卷积层、5层池化层、4层全连接层,针对蚕茧表面受茧丝缠绕导致纹理不清晰以及光照不均问题,利用主成分分析法和颜色空间转换法对蚕茧图像进行特征增强.试验得该模型识别准确率达96％,其中经图像处理后的柴印茧识别准确率从86.21％提高到93.55％,色斑茧识别准确率从96％提升到100％.试验表明该方法可有效改善蚕茧识别效果,该模型可满足蚕茧识别分类需求,为实际生产提供有效参考依据.

针对不同型号、不同尺寸的立铣刀的缺陷检测和高精度尺寸测量问题,搭建了基于机器视觉的全自动测量平台.对于刀具直径测量的方法是利用三坐标测量机原理,以相机中心为模拟探头,对图像边缘信息进行处理,把处理结果和标准值进行比对得到最终合格与否.并利用OpenCV和C++在Visual Studio平台编写了该系统软件.结果表明,该方法的检测精度最高可以达到2μm,检测精度和速度以及方便性都高于目前人工检测方法.

由于印刷品质量在线检测过程中存在外界干扰使检测图像产生大量噪声,从而导致检测效率低下和检测精度不高,无法满足工业需求.为解决上述问题,提出了一种基于角点优化的印刷品质量动态检测方法.利用Shi-Tomasi角点算法提取待检图像和模板图像的角点信息以备动态调整时选用,在角点提取过程中根据图像特性淘汰区域冗余角点并利用散列表存储角点信息,避免角点污染并优化算法速度和空间.在动态检测过程中可根据特征相似性调度周围角点信息进行错位判断和坐标调整,完成图像配准.仿真结果表明,所提算法相对于传统的差影检测方法提高了印刷品质量检测精度,满足工业检测需求.

对于高铁餐、航空餐、学生餐等快餐类食品,为了提高其计量包装的速度、精度,降低生产线人力成本,保障食品卫生安全,设计研发了一套多功能的、高速的食品计量分装系统.系统在机械结构上分为食物传送、计量和装填3大部分;控制系统基于PLC实现,根据多传感器信号监控协调各部分工作,确保计量分装的效率与精度;上位机提供了友好的人机交互界面,用户仅需要简单的可视化操作即可对设备各部分的运行状况实现监督控制.在研究中还解决了黏性食物带来的设备堵塞问题以及食物生产速率波动导致的计量精度下降等业内难题,实现了分量速度45次/min,计量误差小于4.5％.

为减少润滑油损耗及机床切削过程中对刀具的损耗,提高加工环境空气质量,设计了基于PLC的多工位微量润滑控制系统.系统工作过程中,PLC利用Modbus通信协议从传感器中获得气体流量、润滑油流量和气压等信息[1],经过PLC内部计算换算得到实时的气压、气体流速、润滑油流速等信息.并根据处理结果,利用高速脉冲精确控制系统油路部分蠕动泵转速来保证油流速在设定范围内;同时利用PID算法闭环控制系统气路部分气压阀和比例阀的开口大小来保证气压大小和气体流速.系统以PLC为核心,以HMI为人机交互接口,配合多个安全开关阀等以控制气流速和油流速,稳定可靠地完成对多工位刀具的微量润滑.此系统极大提高了润滑油的利用率,延长了刀具的使用寿命.

为减少加工过程中速度突变对加工精度和效率的影响,数控系统应具有速度控制的功能.采用三次多项式加减速控制方法,并结合时间分割法插补原理,给出了直线段、圆弧段以及两者间的过渡轨迹的详细加减速控制算法,并提供了微小线段的加减速控制策略.文中提及的算法应用在笔者参与研发的桌面型开放式数控车床上,可以保证进给速度的柔性变化,从而验证了算法的可行性.

针对桌面数控车床对成本和体积提出的新要求,研究设计出基于双STM32和FPGA的嵌入式数控系统.将数控系统加工模式重新划分,并按客户机-服务器设计模式将数控系统任务划分为两部分.针对两部分的任务需求设计对应的硬件系统,在相应的硬件平台研究实现具体软件功能.最终在两台不同桌面车床进行车削实验,验证修改数控系统在功能、精度和稳定性等方面的不足,实验证明嵌入式数控系统能满足一般数控加工需求.

针对室内空间小,而传统家具占用空间面积大且不可随意挪动的问题.设计了基于STM32单片机的可移动智能家具控制系统.系统以基于Cortex-M3架构的STM32F103作为核心控制器,采用基于ZigBee模块为核心的无线控制开关.控制器收到开关发出的指令后,控制电机转动从而使承载家具的底盘实现定向移动,并结合外部传感器实现自主停止及安全防护功能.引入该系统实现了空间的分时复用,对当前高房价、活动空间小的现状有一定缓解作用.

针对含有球面的金属装配体三维尺寸的检测问题,搭建了基于双目机器视觉的三维尺寸在线检测平台.通过基于灰度和基于特征的立体匹配方法分别求得装配体相关边缘的三维坐标.经过拟合相关球面及平面后,得到待检测的装配尺寸.并在微软visual stdio平台开发了基于C++语言的试验软件.结果 表明,此在线检测方法的精度和速度都优于目前的人工检测方法,具有较高的应用前景.

介绍了一种基于USB通信的开放式数控系统架构,并通过实验验证USB通信传输的可行性与正确性.实现了经由USB通信将数控系统上下位机资源整合,提升了系统资源利用率,并大大提升了数控系统开发通用性与使用便利性,并为将来其他外设接入预留升级接口.为推动开放式数控系统研究提供数据通信方面的支持.

针对单边驱动的大跨度、长行程直线运动平台存在翻转力矩的问题,设计并开发了一套双通道闭环步进电机运动控制器.采用“控制+驱动”的硬件架构,以STM32和FPGA为控制核心,设计了该运动控制器的硬件电路,并紧密结合数控系统原理,设计了控制器系统软件架构;在经典PID闭环调节架构的基础上,引入同步偏差调节项构成了适用于双通道同步偏差调节的新型闭环同步运动控制算法;搭建了典型的“双边驱动”实验平台,分别在空载工况、带载工况和变载工况下,以不同的速度和位移指令测试了该运动控制器的定位误差、同步误差和加减速性能.研究结果表明:双步进电机的位置定位误差和位置同步误差均保持在0～0.095 mm范围内,系统运行流畅且无任何卡顿现象,达到了预期的功能和性能要求.

为提高食品分量包装的速度、降低分量包装成本、保证分量食品卫生,设计了基于PLC的高速食品分量机的控制系统.系统工作过程中,PLC利用modbus通信协议从传感器获取食盒速度及食物高度信息,并根据处理结果,利用高速脉冲精确控制系统上料部分伺服电机转速以保证食物高度,同时通过费斯托阀岛控制系统下料部分气缸动作完成食盒填料.控制系统以PLC作为控制核心,HMI为人机交互接口,配合多个安全开关以及测量传感器,安全有效完成多种食物高速准确分量.此系统极大提高了食品包装过程中的分量速度.

针对步进电机在机床设备同步驱动中的应用,采用电气同步方式设计开发了一套双电机同步运动控制系统.该系统分别采用编码器和光栅尺作为两步进电机转速和被控工作台位移输出的测量元件,构成全闭环系统.本研究在传统PID控制算式的基础上引入了同步偏差调节项构成新的PID闭环同步控制器.通过实验进行了不同指令速度下传统并行同步算法与该闭环同步控制算法的控制效果对比,证明了该算法的有效性.同时本系统所采用的闭环同步控制方案及其原理不局限于步进电机,对其他类型电机的同步运动控制也具有一定的参考借鉴意义.

介绍了大幅面高速高精度彩色印刷品缺陷在线检测系统、处理流程和检测软件的实际使用情况.介绍了该系统大幅面高速彩色印刷品检测使用的方法和算法,并经过实际应用证明了其有效性.探讨了彩色图像分通道处理的方法.提出了针对大幅面高速印刷品检测的一种滤除伪轮廓杂波的算法,并论证了滤除杂波在该类系统中的重要性.

由于脑电图(electroencephalo gram,EEG)能反映不同状态下大脑的思维活动,所以,基于EEG的运动想象识别已经成为一个新的研究热点.为了降低低质量样本对CSP(common spatial pattern)滤波器模型的组间传输性能的影响,提高正确率,提出了一种基于样本筛选的CSP滤波器增量更新方法.首先通过样本筛选的方法对EEG数据进行质量评估,然后剔除低识别率对应的单次训练数据,最后对优化后的样本所设计的CSP滤波器进行增量更新.实验室环境下,对EEG信号进行运动想象识别,其平均正确率达到80.92％,相比传统的CSP方法,五位受试者测试集的平均识别率分别提高了5.4％、5.6％、1.5％、8.6％和7.7％,实验结果验证了所提算法的有效性.

针对宽幅高速印刷品由于张力变化、机器振动等因素导致局部配准效果不好的问题,在VS2010开发平台上,结合openCV计算机视觉库,提出了一种基于机器视觉的分区域配准方法,同时在划分区域的情况下使用基于信息熵ROI选取的快速配准方法以应对实时性的需求.以机器视觉系统为核心,以减小同相位同尺寸进行差分的两帧图像对应区域的微小形变量为导向,以可靠检测刀丝、漏印、墨点、异物等缺陷为目的,对快速配准ROI选取的方式、内容、数量、大小和区域划分的数量、大小等进行说明.由印刷品公司的现场使用情况可知,该方法的检测准确率高、实时性好.

近年来嵌入式处理器芯片性能得到了跨越式的发展,其应用范围也随之变得越来越广泛和普遍.与传统的采用PC+运动控制卡来构建数控系统的数控机床相比,采用嵌入式芯片的数控机床更加灵活方便,成本更加低廉.并且由于加工现场环境的复杂性,使用传统PC难以胜任加工稳定性和安全性的要求.因此采用嵌入式微控制器处理芯片和实时操作系统的数控系统得到进一步的发展.文中主要研究如何实现经济型桌面数控机床G代码译码模块.

研发了一种基于机器视觉的OCR识别技术,以满足某半导体芯片公司的批量生产的需求,极大地提高了其生产线的自动化、无人化程度.使用工业相机对芯片料盒的字符部分进行采图,得到了原始图像后,对图像进行二值化、图像分辨率更改以适应显示器、膨胀腐蚀等操作.预处理完成后,利用已训练完成的yml格式的文件进行字符的识别,并对识别结果进行控制.在现场使用后表明,该OCR识别技术具有很高的响应速度和可靠性,综合检测成功率高达99％.