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一种基于卷帘快门CMOS成像的空间相机颤振检测方法

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光学学报 2022年第2期42卷 234-241页

作者：赵薇薇范城城王艳商鼎会张永合尹增山北京市遥感信息研究所北京100192 上海微小卫星工程中心上海201210 中国科学院微小卫星创新研究院上海201210 中国科学院微小卫星重点实验室上海201210

星上运动部组件所引起的颤振是当前影响超高分辨率、超高机动成像质量的一个重要因素。针对该信号难以被精确业务化检测识别的问题,提出一种基于卷帘快门CMOS成像的空间相机颤振检测方法,进一步采用高频角位移与高精度参考的数字正摄影... 详细信息

星上运动部组件所引起的颤振是当前影响超高分辨率、超高机动成像质量的一个重要因素。针对该信号难以被精确业务化检测识别的问题,提出一种基于卷帘快门CMOS成像的空间相机颤振检测方法,进一步采用高频角位移与高精度参考的数字正摄影像/数字高程模型(DOM/DEM)数据进行效果验证与评价。对2020年发射的某高分型号卫星进行了分析,分析结果表明所设计的检测方法可以有效识别空间相机成像过程中的颤振特性,颤振频率主要集中在156 Hz左右,补偿后的全色影像相对几何精度可提升1.2 pixel左右。

关键词：遥感超高分辨率卫星卷帘快门CMOS 颤振检测高频角位移分时成像

基于小波包熵和排列熵的机器人磨削末端颤振检测研究

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基于小波包熵和排列熵的机器人磨削末端颤振检测研究

作者：李鹏伟河北工业大学

学位级别：硕士

随着我国航空工业领域的蓬勃发展,航空发动机叶片的制造和维修成为研究重点。航发叶片有多种维修方式,相比于人工磨削及机床磨削,高柔性化、低成本、应用场景广泛的机器人智能加工更受青睐。目前,航发叶片的机器人磨削阶段仍然无法避免... 详细信息

随着我国航空工业领域的蓬勃发展,航空发动机叶片的制造和维修成为研究重点。航发叶片有多种维修方式,相比于人工磨削及机床磨削,高柔性化、低成本、应用场景广泛的机器人智能加工更受青睐。目前,航发叶片的机器人磨削阶段仍然无法避免颤振的发生,而且现有的磨削颤振检测方法大多只能在颤振已经明显发生后识别出颤振,所以快速检测出颤振的发生并为后续采取抑制操作提供更多反应时间是十分必要的。针对以上问题,本文采用小波包熵和排列熵作为颤振检测特征,并对小波包熵和排列熵的提取算法进行改进,提高了磨削颤振检测的响应速度。为了提高小波包熵特征计算效率,采用小波包变换矩阵算法对颤振原始信号进行小波包熵提取。该方法根据信号长度、分解层数以及选用的小波基函数三个参数可预先计算出转换矩阵,然后将原始信号转变为一维矩阵与转换矩阵相乘,便可以快速求得小波包分解系数,进而计算颤振特征小波包熵。该方法利用转换矩阵乘法运算极大的提高了小波包熵提取效率,而且该方法的计算时间相较于Mallat算法减小了一个数量级。针对传统排列熵提取方法效率低的问题,采用基于序数模式的排列熵算法对颤振原始信号进行排列熵提取。该方法通过将颤振信号数据进行序数模式分类,可以大大减少计算量。利用序数模式类型分布规律表可快速获得所有的序数模式以及其连续序数模式分布情况,最后由连续序数模式可求得连续的排列熵。相较于传统的排列熵提取算法,基于序数模式排列熵算法的计算时间减小了一个数量级,很大程度上提高了排列熵提取效率。模拟出多个过渡时间不同、最大幅值不同且从稳定阶段到不稳定阶段逐步发展的颤振信号,并利用颤振仿真信号进行时域特征及熵特征的提取,验证了小波包变换矩阵算法及基于序数模式排列熵算法的适用性和有效性。搭建航发叶片机器人磨削实验平台,采集机器人磨削末端颤振信号,利用所提出的改进算法分别对小波包熵和排列熵特征完成提取并进行颤振检测分析。实验结果表明,与方差、均方根、峭度、裕度因子特征相比,本文提出的基于小波包熵和排列熵的磨削颤振检测方法能够在颤振形成的早期阶段将其检测出来,并及时向系统发出警告,为后续采取措施提供更多的反应时间。

关键词：颤振检测小波包熵排列熵工业机器人磨削加工

基于线加速度计的高分辨率光学影像颤振检测与重建方法

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国防科技大学学报 2017年第5期39卷 145-149页

作者：范城城王密金淑英潘俊王艳张彪武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 北京市遥感信息研究所北京100192

卫星平台颤振条件下,推扫式高分辨率光学影像成像往往产生扭曲,从而影响影像的定位及信息提取精度。针对当前颤振下影像成像扭曲补偿的问题,提出一种基于线加速度计测量平台颤振下的稳态重成像模型实现高分辨率卫星颤振扭曲影像的重建... 详细信息

卫星平台颤振条件下,推扫式高分辨率光学影像成像往往产生扭曲,从而影响影像的定位及信息提取精度。针对当前颤振下影像成像扭曲补偿的问题,提出一种基于线加速度计测量平台颤振下的稳态重成像模型实现高分辨率卫星颤振扭曲影像的重建。采用受平台颤振影响而扭曲变形的高分某型号卫星全色影像数据进行验证。分析结果表明:提出的线加速度计可以有效检测并测量出平台的颤振,设计的颤振影像地面重建模型可以有效提高光学影像成像质量,补偿后影像扭曲变形现象明显消除。

关键词：高分辨率光学卫星颤振检测颤振补偿线加速度计稳态重成像模型

基于傅里叶分解方法和径向基神经网络的铣削颤振检测研究

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基于傅里叶分解方法和径向基神经网络的铣削颤振检测研究

作者：侯慧杰华中科技大学

学位级别：硕士

铣削加工是常用的加工方式,当切削参数选择不当时容易发生颤振,严重影响工件的表面质量和加工效率。若能对铣削状态进行检测,以便及时采取措施抑制颤振,则可以避免造成更大的损失。针对这一问题,本文从试验设计、信号分析、特征识别和... 详细信息

铣削加工是常用的加工方式,当切削参数选择不当时容易发生颤振,严重影响工件的表面质量和加工效率。若能对铣削状态进行检测,以便及时采取措施抑制颤振,则可以避免造成更大的损失。针对这一问题,本文从试验设计、信号分析、特征识别和软件开发几个方面,进行了以下研究:基于铣削动力学模型,通过求解动力学方程,绘制了稳定性叶瓣图,并据此设计了不同加工参数的铣削试验。采集振动加速度信号,建立了不同铣削状态的数据样本集,对稳定铣削和颤振状态下的振动信号特性进行了分析。考虑铣削振动信号的非平稳性,引入了一种新的时频分析理论,即傅里叶分解方法（FDM）,对仿真信号的分解结果表明,FDM相比于EMD能够有效抑制模态混叠和过分解现象。分别在时域、频域和时频域对铣削振动信号进行了特征提取,鉴于使用单一特征量设定阈值的检测方法精度较差,提出了基于径向基神经网络的铣削颤振检测方法。使用皮尔逊相关系数法结合算法模型的检测结果对特征量进行了筛选,将三维特征向量输入径向基神经网络进行训练和测试,测试结果表明,该方法能够对铣削状态进行检测,并具有较高的分类精度。设计并开发了铣削颤振检测软件,实现了数据采集、波形显示、铣削状态监测和反馈调节加工参数等功能。

关键词：铣削颤振颤振检测能量熵傅里叶分解方法径向基神经网络

线加速度计在轨检测卫星影像颤振的可行性分析

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航天返回与遥感 2018年第5期39卷 49-56页

作者：赵薇薇范城城王艳王密张彪陈雪华北京市遥感信息研究所北京100192 广西壮族自治区遥感信息测绘院南宁530023 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉430079

线加速度计作为当前高分辨率光学卫星搭载的新型传感器,由于无法与相机焦平面固连,能否直接实现卫星影像颤振在轨检测是后续应用关键。针对上述不确定性问题,文章提出了基于视差成像的在轨分析与验证方法,即分别采用线加速度计颤振检测... 详细信息

线加速度计作为当前高分辨率光学卫星搭载的新型传感器,由于无法与相机焦平面固连,能否直接实现卫星影像颤振在轨检测是后续应用关键。针对上述不确定性问题,文章提出了基于视差成像的在轨分析与验证方法,即分别采用线加速度计颤振检测模型与视差成像颤振检测模型得到平台与焦平面颤振信息,进一步在轨道坐标系下进行频谱分析,验证线加速度计在轨检测卫星影像颤振的可行性。试验结果表明,两种检测模型得到的颤振主频频率与幅值基本一致,受多种因素影响,部分频段检测结果略有差异,线加速度计可直接用于颤振影像在轨检测与补偿。

关键词：颤振检测线加速度计视差成像内部几何精度高分辨率光学卫星

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高分一号卫星平台颤振检测研究

国外电子测量技术 2019年第6期38卷 104-109页

作者：马媛媛孙韬雷斌中国科学院电子学研究所北京100190 空间信息处理与应用系统技术重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

卫星在轨运行期间,其上搭载的各器件周期性微小抖动造成卫星平台“颤振”。由于光学遥感卫星分辨率的提高,使得卫星平台颤振对光学遥感影像的影响愈发显著。针对颤振对光学遥感影像的影响,利用经典的多光谱非同时成像影像进行卫星平台... 详细信息

卫星在轨运行期间,其上搭载的各器件周期性微小抖动造成卫星平台“颤振”。由于光学遥感卫星分辨率的提高,使得卫星平台颤振对光学遥感影像的影响愈发显著。针对颤振对光学遥感影像的影响,利用经典的多光谱非同时成像影像进行卫星平台颤振检测。在颤振检测过程中,提出自动化误匹配点去除的K均值聚类-支持向量机算法(K-means-SVM),去除匹配过程中存在的飞点和粗差。通过对多光谱影像的颤振检测及分析,利用小波模型对卫星平台颤振进行模型重建,总结卫星平台颤振规律,为后续遥感影像颤振补偿奠定基础。利用高分一号卫星数据进行颤振检测及颤振模型重建实验。

关键词：颤振检测 COSI-Corr K-means-SVM 标准Harr小波颤振模型重建

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智能车床的颤振实时辨识与在线抑制系统研究

机械工程学报 2018年第17期54卷 85-93页

作者：熊振华孙宇昕丁龙杨上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室

颤振是切削加工中的一种不稳定现象,它会对生产效率、加工表面和机床零部件造成恶劣的影响。因此,在加工过程中避免颤振的发生具有非常重要的意义。提出一种颤振的实时辨识与在线抑制系统,在不额外加装驱动部件的情况下,实现数控机床上... 详细信息

颤振是切削加工中的一种不稳定现象,它会对生产效率、加工表面和机床零部件造成恶劣的影响。因此,在加工过程中避免颤振的发生具有非常重要的意义。提出一种颤振的实时辨识与在线抑制系统,在不额外加装驱动部件的情况下,实现数控机床上加工颤振的智能抑制。该加工颤振智能抑振系统包括三部分:第一,以加权小波包熵作为特征实时地监测车削加工过程,并在颤振开始孕育时就将其辨识出来;第二,一旦检测到颤振,采用基于尺度因子的插值傅里叶算法,将颤振频率实时估计出来;第三,根据颤振频率,计算出主轴转速扰动的幅值和频率,使主轴转速按照指定的幅值和频率周期性变化,及时地将颤振抑制在其孕育阶段。通过薄壁圆盘端面车削试验对该系统进行验证,结果表明,所提颤振实时辨识与在线抑制系统能在颤振的孕育阶段,成功地将颤振检测出来,并及时进行抑制,实现了智能化的颤振抑制。

关键词：智能制造颤振检测颤振抑制车削

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基于LGBM和频谱分布特征的切削颤振识别

基于LGBM和频谱分布特征的切削颤振识别

作者：曾绍坤华中科技大学

学位级别：硕士

颤振是一种由于切削系统不稳定而产生的自激振动,会引起切削信号频率和能量分布发生变化,造成零件加工质量下降、加剧刀具磨损和降低机床精度等不良后果。本文基于适用于海量数据处理的LGBM算法和对颤振敏感的频谱分布特征提出了一种能... 详细信息

颤振是一种由于切削系统不稳定而产生的自激振动,会引起切削信号频率和能量分布发生变化,造成零件加工质量下降、加剧刀具磨损和降低机床精度等不良后果。本文基于适用于海量数据处理的LGBM算法和对颤振敏感的频谱分布特征提出了一种能够同时适用于变切削参数条件下的车削和铣削加工颤振识别技术。通过实验验证了本技术在域内和域外切削参数(未在训练集、验证集和测试集中出现的加工参数)下,车削和铣削加工颤振识别的准确性,显著提高了方法的适用性。首先应用零阶频域法求解稳定性方程获得了主轴转速、切削深度与切削稳定性的关系,以此为基础设计了不锈钢长空心轴车削和铝块铣削加工实验方案。研究了加工过程中切削信号频谱数据分布变化、切削声音变化以及被加工表面质量变化,并结合锤击模态实验获得的刀具或工件模态频率,确定了颤振识别标准和颤振与频谱数据分布的关系,基于这种关系提取了四种对颤振敏感的特征,使用RFE对特征进行筛选,并实现了对特征数据的准确标定。其次,选用了能够实现数据和特征并行、对海量数据进行快速训练和测试的LGBM(Light GBM)模型对特征数据进行分类。针对车削和铣削加工中出现的颤振样本和正常样本数目不平衡的问题提出了基于网格搜索最优类别权重参数的方案,在一定程度上缓解了类别不平衡问题对模型训练效果产生的不利影响。最后,通过多模型在测试集的准确率和预测耗时两方面对比分析验证了LGBM模型的适用性和可靠性。分别在域内切削参数和域外切削参数内,以不锈钢长空心轴车削和铝块铣削实验验证了本文所提出的颤振敏感特征和颤振识别方法的有效性和准确性。对于域外切削参数加工颤振识别准确率低于域内切削参数的现象,本文从特征数据在特征空间内分布形式的角度阐述了识别准确率与其的关联性,为模型的重用提供了理论依据和指导。

关键词： LGBM 频域分布特征 RFE 变参数切削颤振检测

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机床再生颤振及颤振抑制方法

煤矿机械 2015年第1期36卷 215-217页

作者：袁国伟辽宁机电职业技术学院辽宁丹东118002

再生颤振是加工和结构变形之间不稳定相互作用的结果,它极大地制约了生产加工。主要描述车削和铣削加工的建模、分析、检测以及对再生颤振的控制。

关键词：切削加工再生颤振颤振检测抑制方法