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基于视觉的自动空中加油近距相对位姿估计

清华大学学报（自然科学版） 2012年第12期52卷 1664-1669页

作者：李波睿慕春棣吴波涛清华大学自动化系北京100084 海军装备研究院北京100036 中国卫星海上测控部江阴214431

针对无人机自动空中加油过程中近距离高精度相对位姿估计问题,提出了一种基于特征跟踪的单目视觉方法。在加油机机身预先设置多个辅助识别标志点,安装在无人机机头上的摄像机获取加油机图像,将提取出的图像特征点与根据摄像机成像模型... 详细信息

针对无人机自动空中加油过程中近距离高精度相对位姿估计问题,提出了一种基于特征跟踪的单目视觉方法。在加油机机身预先设置多个辅助识别标志点,安装在无人机机头上的摄像机获取加油机图像,将提取出的图像特征点与根据摄像机成像模型计算出的预设标志点坐标进行匹配,剔除匹配粗差后迭代估计出加油机和无人机的相对位姿信息。基于Vega Prime软件建立了三维视景仿真系统。仿真结果表明:该方法能够提供6自由度的相对位姿信息,位置分量能够满足自动空中加油相对位姿估计的精度要求,姿态角的平均绝对误差不超过1°,并且对特征点丢失或错误匹配具有较好的容错性。

关键词：导航自动空中加油无人机计算机视觉相对位姿估计

基于退相关DIC的疲劳裂纹全局动态测量方法

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力学学报 2022年第4期54卷 1040-1050,I0004页

作者：程斌李得睿上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

工程材料和结构在反复荷载长期作用下容易发生疲劳开裂,疲劳裂纹测量对于开展科学试验研究和工程问题分析都至关重要,但现有方法无法实现高精度的疲劳裂纹全局动态测量.本文基于数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术,合理利... 详细信息

工程材料和结构在反复荷载长期作用下容易发生疲劳开裂,疲劳裂纹测量对于开展科学试验研究和工程问题分析都至关重要,但现有方法无法实现高精度的疲劳裂纹全局动态测量.本文基于数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术,合理利用DIC的退相关效应,提出一种疲劳裂纹全局动态测量及可视化方法.该方法首先在相机采集得到的裂纹图像内,建立具备拓扑关系的目标点云结构,并运用DIC亚像素算法得到裂纹区域位移场,再基于零均值归一化互相关(zero-mean normalized cross correlation,ZNCC)计算结果剔除退相关的DIC目标点(灭点).进一步通过“三生点”算法提取得到裂纹离散边界,并采用最小二乘法将离散边界拟合为连续裂纹边界,实现裂纹形态的几何重构,最终自动计算得到裂纹长度和宽度的动态变化过程.该方法原理清晰、理论简单,易于实现.开展数值模拟和钢节点疲劳试验,对相关算法和图像采集参数进行了验证,结果表明本文方法对疲劳裂纹边界的数字化重构误差在0.5个像素内,基于重构结果计算得到的裂纹长度和宽度误差分别为0.46像素和0.08像素(类同于0.06 mm和0.01 mm),并成功实现了对疲劳试验裂纹扩展形态的精细化动态测量及可视化.研究成果证明了DIC技术用于疲劳裂纹全局动态测量及可视化的有效性,并在测量精度、效率、成本等方面具有显著优势,可在实验室测量和工程现场测试中推广应用.

关键词：位移场测量数字图像相关退相关疲劳裂纹重构全局动态测量

面向煤矿井下局部复杂空间的机器人三维路径规划方法

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煤炭学报 2017年第6期42卷 1634-1642页

作者：谭玉新杨维徐子睿北京交通大学电子信息工程学院北京100044

自动机器人逐渐开始应用于井下无人或少人煤炭开采、危险探测和救灾过程中。根据井下局部复杂空间比较小而且密闭,障碍物分布复杂,地面不平整的特点,提出了一种基于混合蚁群-蜂群算法的井下局部复杂空间机器人三维路径规划方法。所提出... 详细信息

自动机器人逐渐开始应用于井下无人或少人煤炭开采、危险探测和救灾过程中。根据井下局部复杂空间比较小而且密闭,障碍物分布复杂,地面不平整的特点,提出了一种基于混合蚁群-蜂群算法的井下局部复杂空间机器人三维路径规划方法。所提出的井下局部复杂空间机器人三维路径规划方法具有产生初始可行路径简单,探索新的可行路径能力强的特点,可有效解决蚁群路径规划算法可能过早陷入局部最优解,人工蜂群算法迭代次数过多的问题。对所规划的三维折线路径采用了B-spline插值方法进行了曲线化拟合,可产生出井下机器人最优的连续平滑路径,更有利于机器人平稳行进。仿真结果表明:采用所提出的基于混合蚁群-蜂群算法的井下局部复杂空间机器人三维路径规划方法,机器人可有效对在井下局部复杂空间进行三维路径规划。

关键词：煤矿井下机器人路径规划蚁群算法人工蜂群算法

合金球墨铸铁基体组织对含镍球墨铸铁热疲劳性能的影响

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钢铁研究学报 2002年第4期14卷 41-46页

作者：李远睿重庆大学材料学院重庆400044

将同炉熔炼并同时浇铸的 ,镍约 0 .7%的合金球墨铸铁楔形试块粗加工后热处理成 6种基体组织 ,再精加工成 2 0 m m× 2 0 m m圆柱试样。对试样进行了 (6 0 0± 10 )℃ (盐浴 )～ (70± 30 )℃(油 )和 (6 5 0± 10 )℃ (盐浴 )～ (2 5±... 详细信息

将同炉熔炼并同时浇铸的 ,镍约 0 .7%的合金球墨铸铁楔形试块粗加工后热处理成 6种基体组织 ,再精加工成 2 0 m m× 2 0 m m圆柱试样。对试样进行了 (6 0 0± 10 )℃ (盐浴 )～ (70± 30 )℃(油 )和 (6 5 0± 10 )℃ (盐浴 )～ (2 5± 5 )℃ (水 )两种冷热循环试验 ,得到了一致的结果。发现 ,不同基体的试样其抗热疲劳性能由高到低依次为 :下贝氏体基体→ 5 6 0℃回火调质基体→ 5 80℃回火调质基体→ 6 0 0℃回火调质基体→正火片状珠光体基体→奥 -贝基体。作者结合不同基体组织的硬度和强度以及 Ac1 点以下温度范围内上述各种基体组织的热力学稳定性等因素对热疲劳性能的影响 ,阐明了导致上述试验结果的原因。

关键词：合金球墨铸铁含镍球墨铸铁基体组织热疲劳性能

COVID-19疫情前后北美五大湖航运网络多尺度时空变化及影响因素研究

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地球信息科学学报 2023年第7期25卷 1481-1499页

作者：潘佳乐信睿山东科技大学测绘与空间信息学院青岛266590

新冠疫情给全球海洋运输业造成了严重的影响,在后疫情时代航运产业的复苏过程中蕴含新的挑战与发展机遇。现有研究时间跨度不足,无法充分认识航运网络的变化过程,其次,仅对宏观尺度空间格局变化进行分析忽略了网络变化的内在驱动因素。... 详细信息

新冠疫情给全球海洋运输业造成了严重的影响,在后疫情时代航运产业的复苏过程中蕴含新的挑战与发展机遇。现有研究时间跨度不足,无法充分认识航运网络的变化过程,其次,仅对宏观尺度空间格局变化进行分析忽略了网络变化的内在驱动因素。因此本研究基于复杂网络理论、社区探测算法和TOPSIS分析方法,提出一种航运网络多尺度变化分析框架,结合2019—2021年北美五大湖船舶轨迹数据分析整体航运网络、港口群落和港口3个尺度的变化特征。此外,还对各类型航运网络的变化机理进行追踪。研究结果表明:(1)网络流量方面,疫情前货轮和牵引船交通量占比达交通量总量的80%,疫情爆发后船舶交通量总量下降22.4%,各类型船舶交通量变化的时期、速度不同,其中,游船与货轮恢复能力强,油船次之,客船交通量降幅超50%为各类最高,受影响严重且恢复能力最弱,后疫情时期交通量总量较疫情前上涨4.4%,表明网络流量恢复能力整体较强;(2)网络结构方面,疫情前航运网络随气温变暖呈扩张趋势,港口数量、航线数量递增式上升,疫情后网络结构受损连通性下降,后疫情时期指标值迅速恢复、航线密度增大,期间网络“骨架”未被破坏。整体而言,五大湖航运网络韧性较强;(3)五大湖地区大型港口群位于各大湖泊内部且空间结构稳定,重要港口位于各大湖泊交界处,疫情前后港口评价值变化过程具有复杂性与不对称性。本研究通过多尺度视角分析网络变化,方法可应用于其他交通网络分析,为从业者认识疫情对航运业的影响提供参考。

关键词： COVID-19 北美五大湖 AIS数据分析多尺度时空分析复杂网络分析多类型航运网络时空变化

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摄影测量图像处理的高精度误差补偿法

光学学报 2012年第9期32卷 122-129页

作者：邾继贵邹剑林嘉睿叶声华天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

在高精度的摄影测量中,图像处理精度对整体测量精度起着至关重要的作用,但成像过程中摄像机对特征点图像的离散化采样,会造成图像与原始信号的失真,从而带来图像处理环节的误差。通过对图像处理过程中特征点总能量、能量分布弥散半径和... 详细信息

在高精度的摄影测量中,图像处理精度对整体测量精度起着至关重要的作用,但成像过程中摄像机对特征点图像的离散化采样,会造成图像与原始信号的失真,从而带来图像处理环节的误差。通过对图像处理过程中特征点总能量、能量分布弥散半径和图像处理窗口的特性分析,并以特征点中心位置、提取误差大小和能量密度函数的标准差之间关系为基础,提出一种针对离散化采样的误差补偿法。该方法仅需标定一次补偿参数,适用于所有摄像机和算法,可显著提升原有图像处理精度。实验证明,对于质心法和高斯拟合法,该补偿法可将图像提取精度提高到0.03pixel。

关键词：测量图像处理误差补偿提取精度

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大型空间复杂曲面无干扰精密测量方法

光学学报 2010年第12期30卷 3524-3529页

作者：邾继贵郭磊林佳睿邹剑叶声华天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

针对范围在十几米至几十米、法向矢量变化大的复杂曲面测量问题,提出一种无干扰精密测量方法。通过光学投射的方法设置测量点和全局控制点,利用定向相机结合固定于测量相机上的定向靶标,解决测量相机初始位置姿态估计问题,进而利用光束... 详细信息

针对范围在十几米至几十米、法向矢量变化大的复杂曲面测量问题,提出一种无干扰精密测量方法。通过光学投射的方法设置测量点和全局控制点,利用定向相机结合固定于测量相机上的定向靶标,解决测量相机初始位置姿态估计问题,进而利用光束平差优化方法解算被测点精确的空间三维坐标。克服了现有方法中必须在被测表面设置编码特征的局限,快速、有效且不会干扰被测曲面。实验表明:原理方法可靠,测量数据总体均方根误差为0.07mm,能够高精度、高效率地解决大型空间复杂曲面的无干扰精密测量问题。

关键词：光学测量三维形貌精密测量无干扰测量大型空间曲面定向相机定向靶标

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模拟板带轧制三维变形的流面条元法

机械工程学报 2003年第7期39卷 94-100页

作者：刘宏民王英睿燕山大学机械工程学院秦皇岛066004

提出模拟板带轧制过程三维变形的一种新的数值方法——流面条元法。沿着金属的流动轨迹,将变形区划分为若干流面(曲面)条元,为方便分析和计算,又将其映射为平面条元。横向位移和高向位移的纵向分布被分别构造为四次曲线和二次曲线,其横... 详细信息

提出模拟板带轧制过程三维变形的一种新的数值方法——流面条元法。沿着金属的流动轨迹,将变形区划分为若干流面(曲面)条元,为方便分析和计算,又将其映射为平面条元。横向位移和高向位移的纵向分布被分别构造为四次曲线和二次曲线,其横向分布均用三次样条插值函数表示,高向分布均用二次曲线拟合。根据塑性力学流动理论,分析推导了变形区三维变形和应力的数学模型。与曾经提出的流线条元法相比,考虑了应力与变形沿高向的不均匀分布,实现了精确的三维分析和计算。仿真实例表明,该方法和模型符合实际,为板带轧制过程的三维力学仿真提供了一个新的实用工程数值方法。

关键词：板带轧制三维变形流面条元法轧制压力摩擦应力张应力

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液体黏性调速起动瞬态过程数值模拟研究

摩擦学学报 2009年第5期29卷 418-424页

作者：孟庆睿侯友夫中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116

为揭示油膜挤压效应对液体黏性调速起动过程的影响,本文采用有限元素法联立求解修正瞬态雷诺方程、能量方程、润滑油黏温方程等对调速起动过程进行数值模拟研究.结果表明由于油膜在调速起动过程中逐渐减薄,挤压效应对油膜承载力产生较... 详细信息

为揭示油膜挤压效应对液体黏性调速起动过程的影响,本文采用有限元素法联立求解修正瞬态雷诺方程、能量方程、润滑油黏温方程等对调速起动过程进行数值模拟研究.结果表明由于油膜在调速起动过程中逐渐减薄,挤压效应对油膜承载力产生较大的影响,但在起动过程的不同阶段其影响不同.在起动过程开始阶段,油膜挤压效应的影响较小,随着油膜的减薄,挤压效应对油膜承载力的影响越来越显著.调速起动试验验证了这一结果的正确性.

关键词：液体黏性凋速起动挤压效应修正瞬态雷诺方程油膜承载力