高铁周边环境的空天光学遥感监测及特点分析

以地面监测排查为主的高速铁路(简称:高铁)周边安全保障工作存在效率低、人力消耗大等问题,空天光学遥感技术探测范围广、不受地理限制、多信息综合的优势为高铁周边环境监测工作提供了新思路.文章对基于空天光学遥感的高铁周边环境监测技术进行了分析,概述了空天光学遥感技术的概念与特点,重点介绍了无人机、浮空器、光学成像卫星3类遥感...     

基于3D视觉的机械臂无规则零件抓取系统

为解决机械臂抓取零件定位不准或抓取精度不高的问题，提出了一种基于3D视觉机械臂无规则零件抓取方法，该方法主要包括系统空间标定、零件点云定位分割、零件位姿估计算法模块，提出了基于2D图像的点云相机外参标定方法及基于图像语义分割的零件点云分割方法。经试验验证，所提出的标定方法达到1 mm的系统精度误差，而且求解效率高、通用性强；与常用的聚类分割相比，零件点云分割方法精度及效率更高。所设计的二阶段零件空间位姿计算方法能准确估计零件在空间中的6自由度位姿，相比单一阶段匹配方法精度提高约1.8倍。所提出的基于3D视觉的机械臂无规则零件抓取系统精度高、可扩展性强、适应情形广。     

基于光学成像的铁路站场闪电监测技术研究与实现

针对当前铁路系统中由于缺乏对站场内闪电活动的有效监测手段，闪电击中地面设备时无法得到确切的雷击位置，雷害事后处理困难的问题，研制了一种适合铁路站场的光学闪电监测设备，用于小范围内设备密集区域的地闪监测，并记录闪电发生的过程。详细介绍该设备的结构组成、工作流程和架设方法，并通过人工触发闪电试验对该设备进行了验证，可为雷害事故后续的故障寻因和雷害分析提供参考和依据。     

铁路隧道概率极限状态设计分项系数标定与讨论

目前，我国结构设计规范中广泛采用以荷载和抗力分项系数代表概率可靠性的概率极限状态设计方法。然而，在Eurocode 7等岩土工程结构的设计规范及相关研究中，对荷载与抗力分项系数方法，即以一组固定分项系数来保证不同工况下工程结构可靠性提出质疑。基于多年来我国铁路隧道衬砌结构概率极限状态设计的研究成果与应用情况，进一步细化不同围岩分级、埋深和衬砌类型的分项系数标定，共标定28种工况下衬砌结构设计的分项系数；分别采用本文、《铁路隧道极限状态法设计暂行规范》和《铁路隧道设计规范》的衬砌结构可靠性与安全性评价指标，对京张高铁八达岭隧道8种工况下设计方案的安全性与可靠性进行对比分析，不同工况下的隧道衬砌结构设计可靠指标与安全系数差异较大，说明荷载与抗力分项系数方法在铁路隧道衬砌可靠性设计中的稳健性较差。建议在隧道设计规范层面应逐步开展基于概率可靠性地勘和计算两阶段的研究，并提出铁路隧道设计方法转轨的部分建议。     

沥青路面新型光学遮蔽涂层光学与降温性能研究

为降低沥青路面夏季高温、缓解城市热岛效应，以铯钨青铜纳米颗粒(Cs_0.3WO₃)为功能材料制备环氧树脂基沥青路面光学遮蔽降温涂层，对制得涂层的光学性能、降温性能与降温机理进行了系统研究。首先进行Cs_0.3WO₃纳米颗粒表面改性、工艺流程优化，以制备分散性较高的光学遮蔽涂层，对比分析了优化前后Cs_0.3WO₃颗粒自身及其在涂层中的分散性；其次，测试不同Cs_0.3WO₃含量涂层的光学性能(反射率R、透射率T)与降温性能(试验全程最大降温值C_max、平均降温值C_m),研究了涂层光学性能与降温性能的变化规律，以此为基础分析得到影响涂层降温性能的重要光学指标，并建立其与降温性能的相关性，明确降温机理；再次，提出量化表征涂层遮蔽性能更合适、更简单的指标——遮蔽率(S),并研究涂层降温性能随该指标的变化规律；最后，通过室内试验对涂层与路表的黏附性能、抗滑性能与耐磨耗性能进行测试。研究...     

基于智能视觉的铁路大桥人员入侵防护系统设计研究

铁路桥梁监测是保障铁路运输安全的重要手段。为提升现有监测系统对铁路大桥人员入侵的检测能力，设计了基于智能视觉的铁路大桥人员入侵防护系统，该系统由视频平台、智能视觉平台及业务管理平台组成。采用YOLOv5目标检测模型进行人员入侵检测；同时，采用多种图像数据增强技术，扩增训练数据集，进一步提升目标检测模型的泛化能力和场景适应能力。在包神铁路集团有限公司万南站区黄河大桥对该系统进行了部署和测试。测试结果表明，该系统对人员入侵检测的准确率为95.3%，检测实时性为2 ms；人员入侵检测的准确率与实时性均满足实际应用要求。     

交互式水域环卫机器人的设计与实现

为了解决我国内河垃圾的收集与防控问题，贴合当下环保需求，设计一种解决水域环境、水域垃圾“消”“防”问题的内河垃圾清理机器人。机器人的结构设计包含上层云台、下层推进与收集部件。上层云台利用树莓派中的opensv模块进行图像自动识别，基于神经网络模型并结合图像位置标定算法获取垃圾在水域中的位置信息，基于RRT*算法实现机器人在小型水域中进行垃圾收集的自主路径规划；下层推进部件主要由3个无刷双向防水推进器构成，通过差速推动控制机器人在水域中全向移动；收集部件基于伯努利定常流动定律，通过漩涡自主吸收水域垃圾。该设计基于伯努利定常流动定律实现漩涡吸收垃圾，并结合当下先进的自动化技术，实现一种集水域漂浮垃圾收集、水域环境（图像、温度、p H、含氧量）信息实时监测为一体的机器人设计。     

船体曲板的双目视觉测量方法

针对船舶制造现场工作环境较为复杂和船体曲板为大尺度板的情况,提出基于结构光辅助扫描的计算机双目视觉测量方法.使用张正友标定法计算摄像机的内部参数和外部参数,在图像中根据颜色空间和形态学处理初步提取激光线,根据基于海森(Hessian)矩阵的Steger算法得到亚像素级的激光中心线,根据极线匹配方法计算激光点坐标并根据二...     

基于改进NSGA-Ⅱ的汽油机标定优化研究

针对车用汽油机标定成本高、开发周期长等问题，提出一种车用汽油机的标定优化方法，以提高标定效率。建立发动机稳态工况的高斯过程回归模型，通过少量的试验数据预测燃油消耗率(BSFC)、氮氧化合物(NO_x)等发动机性能和排放参数，并引入决定系数(R²)评估模型质量。在非支配排序中加入了约束违反并引入混合交叉算子对NSGA-Ⅱ进行改进。将预测模型作为改进NSGA-Ⅱ的目标函数，进行发动机标定优化。采用一种平滑校准图自动生成的方法，根据校准图性能和平滑度，以自动方式选择最终校准图。结果表明：对于标准测试函数，改进NSGA-Ⅱ算法的分布性最高提升21.41%,应用于发动机标定优化，为决策者提供了更多的优选方案。将改进的NSGA-Ⅱ算法与平滑校准图自动生成方法结合，在WLTC循环工况下，标定结果相较于人工标定校准图，燃油消耗率降低了1%,NO_x排放降低了5%,为减少发动机标定工作量提供了参考。     

液力自动变速器电磁阀自动标定及数据处理平台开发

液力自动变速器的电磁阀颤振（dither）标定对提升换挡质量有重要意义，通过MATLAB软件编程实现dither标定自动化及数据处理自动化，既降低了人工成本，又提高了工作效率，同时提升了整车换挡质量，改善了乘坐舒适性。