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基于激光扫描数据的机翼壁板孔位修正及切边技术研究

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基于激光扫描数据的机翼壁板孔位修正及切边技术研究

作者：郑守国浙江大学

学位级别：硕士

机翼装配中通常以骨架为基准对壁板进行定位,在传统装配方法中,机翼壁板制孔主要依靠人工测量划线来确定制孔位置以保证制孔边距,壁板净边切削操作同样采用人工划线和手工打磨方法来实现,以人工为主的操作方法效率低且精度差,而且在处... 详细信息

机翼装配中通常以骨架为基准对壁板进行定位,在传统装配方法中,机翼壁板制孔主要依靠人工测量划线来确定制孔位置以保证制孔边距,壁板净边切削操作同样采用人工划线和手工打磨方法来实现,以人工为主的操作方法效率低且精度差,而且在处理复材壁板时,现场操作环境恶劣,影响工人的身体健康。本文依托浙江大学所承担的某型飞机机翼数字化装配项目,以数字化测量技术为基础,对制孔边距以及壁板切边问题进行了深入研究,实现了基于孔边距约束和Shepard插值法的孔位修正,并保留了原有孔位分布的行列特性,为机器人提供正确的制孔位置;实现了基于骨架边界计算壁板切边轨迹,为数控加工系统提供自动化切边程序。本文首先综述了机翼数字化装配技术的国内外研究现状以及飞机装配中数字化测量技术和自动化制孔技术的应用情况。介绍了机翼部件的结构组成、装配工艺要求和装配工作中存在的难点,并重点说明了机翼数字化装配系统中机翼扫描测量系统。针对机翼骨架制孔边距超差问题,给出了孔边距的定义及计算要素,提出了一种基于孔边距约束和Shepard插值的全局制孔区域孔位修正方法,并通过算例验证了该方法的正确性。针对机翼装配精加工阶段的壁板切边问题,给出了壁板切边轨迹的定义,实现了基于k-d tree的骨架边界特征点提取,投影到壁板点云中形成切边轨迹,给出了数控加工程序的生成步骤,并通过算例验证了该方法的可行性和准确性。然后,基于PolyWorks软件的检测模块开发了专用的扫描测量系统插件,该插件可以实现激光跟踪仪和激光扫描仪的控制和数据采集、基于激光扫描测量数据和数模的孔位修正及壁板切边轨迹生成等功能。最后,对全文的工作做了相应的总结,并对未来的工作进行了展望。

关键词：机翼数字化装配激光跟踪仪激光扫描仪制孔边距孔位修正切边轨迹

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农药残留检测中表面增强拉曼光谱的研究进展

光谱学与光谱分析 2021年第11期41卷 3339-3346页

作者：邱梦情徐青山郑守国翁士状中国科学院合肥物质科学研究院安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026 农业生态大数据国家地方联合工程研究中心安徽大学安徽合肥230601

农药直接污染环境和食物,最终被人体吸收。其残留物具有高毒性,对人体健康造成严重影响。色谱法、气液色谱串联质谱法等在农药残留检测中应用较为广泛,但存在预处理步骤复杂、费时耗力等缺点。表面增强拉曼光谱(SERS)技术因具备灵敏度... 详细信息

农药直接污染环境和食物,最终被人体吸收。其残留物具有高毒性,对人体健康造成严重影响。色谱法、气液色谱串联质谱法等在农药残留检测中应用较为广泛,但存在预处理步骤复杂、费时耗力等缺点。表面增强拉曼光谱(SERS)技术因具备灵敏度高、特异性好、提供全面指纹信息且对样品无损等优点被视为一种新型农残检测方法,可通过简单提取实现液体或固体样品中痕量农药残留的高效检测。在这篇综述中,主要从SERS的增强基底制备、检测方法以及光谱智能解析三个方面对农药残留SERS检测技术及方法的研究进展进行综述,以期为农药残留检测方法提供新的参考。首先,针对SERS增强基底制备,单一的贵金属溶胶纳米颗粒因其"热点"随机、不可控等因素导致稳定性和灵敏性较差,已不能满足痕量农药残留检测。为提高SERS基底的吸附能力使待测物在其表面富集且信号不发生显著变化,对单一贵金属溶胶纳米颗粒进行组装,或加入化学物质、惰性材料等进行修饰制备均一性高的SERS复合基底,保证SERS信号有良好的重现性和灵敏性。其次,为了实现特异性和高灵敏检测,SERS检测方法不再只以单纯的金、银纳米颗粒作为增强基底,而是逐渐趋向于优化样本前处理技术、化学修饰法制备特异性SERS探针、基底物理结构突破以及动态SERS(D-SERS)检测等方向发展。在获得物质的拉曼光谱后,有效拉曼特征区通常在较短的波数范围内,而光谱数据高达上千维,冗余较多,导致后续分析复杂度增加。SERS光谱智能分析则采用化学计量学方法对原始光谱进行预处理、特征提取和模型构建,实现数据降维和主要信息提取,进而实现农残的定性与定量。综上,SERS作为一种快速检测农药残留的方法具有很好的发展前景,可为今后的分析检测领域提供新的借鉴。

关键词：表面增强拉曼光谱农药残留特异性SERS探针动态SERS 化学计量学

基于孔边距约束和Shepard插值的孔位修正方法

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航空学报 2015年第12期36卷 4025-4034页

作者：王青郑守国李江雄柯映林陈磊浙江大学机械工程学院杭州310027 上海飞机制造有限公司上海200436

在飞机装配中制孔的位置精度直接影响飞机的最终装配质量,自动化制孔以飞机数模为基准,受装配误差影响,在机翼翼盒等封闭结构中,难以确保制孔位置与骨架沟槽关键特征的边距满足工艺要求。提出一种基于孔边距约束和Shepard插值的自动化... 详细信息

在飞机装配中制孔的位置精度直接影响飞机的最终装配质量,自动化制孔以飞机数模为基准,受装配误差影响,在机翼翼盒等封闭结构中,难以确保制孔位置与骨架沟槽关键特征的边距满足工艺要求。提出一种基于孔边距约束和Shepard插值的自动化制孔位置评价及修正方法,通过激光跟踪仪及扫描仪获取实测骨架点云数据并进行去噪和配准,将骨架理论孔位映射到点云模型获得实际制孔位置,提取骨架沟槽关键特征的边界点并构造Ferguson曲线作为边界曲线,基于此计算制孔约束区域中实际孔位的边距及孔边距偏差。针对孔边距可能超差的情况,提出一种先基于孔边距偏差修正约束孔位再利用Shepard插值法修正其余孔位的孔位修正策略,在满足孔边距要求的同时保留了原孔位的行列分布特性。运用所提出的方法对某型飞机机翼骨架进行测量和数据处理,验证了该方法的有效性。

关键词：孔位边界孔边距偏差 Shepard插值修正策略

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飞机装配现场数据采集平台设计

浙江大学学报（工学版） 2018年第8期52卷 1526-1534页

作者：郑守国崔雁民王青杨飞程亮浙江大学机械工程学院浙江省先进制造技术重点研究实验室浙江杭州310027 西安飞机工业(集团)有限责任公司陕西西安710089

为了建立飞机装配生产现场不同类型设备实时数据的统一采集模式,通过对飞机装配自动化设备的归纳分类,提出对设备运行过程数据的归一化建模方法,基于COM组件技术实现各类设备数据的统一采集,基于SOCKET技术实现设备数据的实时传输.提出... 详细信息

为了建立飞机装配生产现场不同类型设备实时数据的统一采集模式,通过对飞机装配自动化设备的归纳分类,提出对设备运行过程数据的归一化建模方法,基于COM组件技术实现各类设备数据的统一采集,基于SOCKET技术实现设备数据的实时传输.提出基于中立区的工业网-企业网两网融合的企业组网架构,采用扩展的C/S多层构架体系设计专用的数据采集软件,实现实时数据存储与共享;基于ORACLE在线存储,实现飞机装配现场设备数据分类高效存储.所构建的飞机装配现场数据采集平台已经成功应用于某型飞机的部装和总装生产线自动化设备的过程数据采集,为后续装配现场数据可视化显示和历史数据统计分析奠定基础.

关键词：飞机装配数据采集 COM SOCKET 中立区

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基于数字孪生的飞机总装生产线建模

浙江大学学报（工学版） 2021年第5期55卷 843-854页

作者：郑守国张勇德谢文添樊虎王青浙江大学机械工程学院浙江省先进制造技术重点实验室浙江杭州310027 西安飞机工业(集团)有限责任公司陕西西安710089

为了实现飞机制造企业总装生产线车间物理空间与信息空间的实时交互与深度融合,通过分析飞机总装生产线组成单元与生产业务逻辑,提出基于数字孪生的飞机总装生产线车间建模框架.从“人、机、料、法、环、测”六维视角出发,阐述生产线关... 详细信息

为了实现飞机制造企业总装生产线车间物理空间与信息空间的实时交互与深度融合,通过分析飞机总装生产线组成单元与生产业务逻辑,提出基于数字孪生的飞机总装生产线车间建模框架.从“人、机、料、法、环、测”六维视角出发,阐述生产线关键要素建模与实现,并提出飞机总装生产线三维可视化及信息集成平台实现技术流程.在CATIA中建立车间三维数字模型,基于浏览器和WebGL技术建立虚拟空间,通过采集生产现场过程数据实现物理实体向虚拟空间的实时映射.以某型飞机总装生产线车间为例,实现总装现场与虚拟可视化的同步映射、WebServices服务、信息查询服务及装配工艺过程查询服务,有效提高作业效率并为工作人员决策提供科学参考.

关键词：飞机总装生产线信息物理融合数字孪生技术 WebGL 虚实映射

基于MDMP-LSM算法的黄瓜叶片病斑分割方法

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农业工程学报 2012年第21期28卷 142-148页

作者：江海洋张建袁媛何绵涛郑守国中国科学技术大学信息科学技术学院合肥230026 中国科学院合肥智能机械研究所合肥230031

在复杂背景中有效分割作物病斑是解决作物病害识别的关键问题。针对这一问题,该文提出了一种全新的多域多相水平集方法。利用病斑在空间位置上处于叶片轮廓内的特点,构造出基于内部顺序的多相水平集模型。为了加强该模型对复杂背景下作... 详细信息

在复杂背景中有效分割作物病斑是解决作物病害识别的关键问题。针对这一问题,该文提出了一种全新的多域多相水平集方法。利用病斑在空间位置上处于叶片轮廓内的特点,构造出基于内部顺序的多相水平集模型。为了加强该模型对复杂背景下作物叶片病斑的分割能力,首次在该模型中引入多个空间域,构造出新的多域多相水平集模型,使内外水平集函数分别在不同空间域中进行演化。试验结果平均分割准确率为93.3%,较好地从复杂背景图片中提取出病斑,为病害诊断奠定了基础。

关键词：图像分割作物病害水平集方法多域多相复杂背景

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浅谈类比在《立体几何》教学中的应用

中学数学教学 1997年第S1期 15-16页

作者：郑守国安徽霍邱二中 237400

《平面几何》是《立何几何》的基础,《立体几何》是《平面几何》的发展,两者之间在知识内容、解题方法等方面都存在着密切的联系。因此在《立体几何》教学中,如能恰当地使用类比方法,可以提高学生兴趣,有助于培养学生空间想象能力。下... 详细信息

《平面几何》是《立何几何》的基础,《立体几何》是《平面几何》的发展,两者之间在知识内容、解题方法等方面都存在着密切的联系。因此在《立体几何》教学中,如能恰当地使用类比方法,可以提高学生兴趣,有助于培养学生空间想象能力。下面结合自己的教学实践,谈谈粗浅的体会。

关键词：立体几何《平面几何》平面几何题平面图形空间想象能力教学中立何几何教学实践类比方法空间图

基于量子点荧光淬灭技术的痕量Cu^(2+)检测传感器研究

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激光杂志 2013年第1期34卷 39-40页

作者：郑守国李淼张健胡泽林中科院安徽光学与精密机械研究所合肥231500 中科院合肥智能机械研究所合肥331500

本文设计了一种可用于现场检测的痕量Cu2+传感器,运用自行研制的光学感知与信号处理模块实现痕量Cu2+的快速检测,达到了检测仪器的低成本、小型化的目的。实验结果表明,在Cu2+浓度50-1000nmol/L范围内传感器检测结果具有较好的线性关系... 详细信息

本文设计了一种可用于现场检测的痕量Cu2+传感器,运用自行研制的光学感知与信号处理模块实现痕量Cu2+的快速检测,达到了检测仪器的低成本、小型化的目的。实验结果表明,在Cu2+浓度50-1000nmol/L范围内传感器检测结果具有较好的线性关系,拟合后的直线方程为Y=0.11869*X+14.47268,线性度为0.99358,标准方差为4.63099,传感器响应时间为50秒,检测的可重复性较好,该传感器可以满足痕量Cu2+现场检测的需求。

关键词： CdTe量子点重金属检测荧光淬灭光化学传感器

基于SERS与PCA-SLR实现乙基对氧磷定量检测

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光谱学与光谱分析 2013年第9期33卷 2438-2442页

作者：翁士状陈晟曾新华李盼郑守国尤聚军李淼朱泽德中国科学技术大学安徽合肥230026 中国科学院合肥智能机械研究所安徽合肥230031

利用表面增强拉曼光谱(SERS),结合主成分分析(PCA)与分段线性回归(SLR)算法实现乙基对氧磷的定量检测。首先采集820～1 630cm-1乙基对氧磷溶液SERS,并对820～1 630cm-1(全范围)与845～875cm-1(特征范围)光谱分别进行标准正态变换(SNV)... 详细信息

利用表面增强拉曼光谱(SERS),结合主成分分析(PCA)与分段线性回归(SLR)算法实现乙基对氧磷的定量检测。首先采集820～1 630cm-1乙基对氧磷溶液SERS,并对820～1 630cm-1(全范围)与845～875cm-1(特征范围)光谱分别进行标准正态变换(SNV)、多元散射校正(MSC)、一阶导数绝对值、二阶导数等预处理;然后经PCA降维后利用SLR建立乙基对氧磷溶液浓度预测模型。通过对比不同模型的预测准确度,发现特征范围光谱采用MSC预处理后所建立的模型为最优,总体预测均方误差值(RMSEP)为0.33,满足乙基对氧磷定量检测的需要。

关键词：乙基对氧磷表面增强拉曼光谱主成分分析分段线性回归