基于单目视觉的钻杆位姿识别技术研究

钻杆自动装卸技术作为智能钻探装备领域的关键技术,制约着煤矿井下钻探装备的自动化和智能化发展,现有钻杆自动装卸系统主要依靠机械结构和接近开关进行定位,存在定位精度差自动化程度低的问题。针对此问题,提出一种基于单目视觉技术的钻杆位姿识别算法,利用摄像机拍摄含有合作目标的图像,解算摄像机与合作目标之间的相对距离和姿态,通过固定坐标变换,推导钻杆相对于机械手的位姿,引导机械手进行钻杆自动装卸。首先,确定系统总体方案,利用小孔成像原理和张正友标定法建立摄像机成像数学模型,求解摄像机内外参数;然后,使用棋盘格标定板作为被测钻杆的合作目标,根据小孔成像模型和空间成像关系,建立空间任意平面的单目测距模型,计算得到相机光心与合作目标点的距离;最后,通过摄像机成像模型得出合作目标的姿态矩阵,结合摄像机内外参数,经坐标转换求解得到合作目标在世界坐标系中的姿态矩阵,再通过固定坐标变换完成钻杆位姿识别。为验证算法准确性,在室内进行了钻杆位姿识别试验,试验中对每张现场图片进行重复测距与姿态估计,结果显示钻杆距离识别偏差在0.12%之内,钻杆姿态识别偏差在1.08%之内,满足钻杆自动装卸精度要求。试验结果表明,基于单目视觉技术的钻杆位姿识别算法真实有效,利用该算法可实现钻杆定位智能识别,提高钻杆自动装卸精度和钻探装备的智能化水平。      

中国大陆科学钻探现场分析与地下流体异常识别

对中国大陆科学钻探深孔中泥浆进行脱气,采用质谱仪、气相色谱仪和测氡仪在线测定He、CO2、CH4、H2、N2、O2、Ar、C2H6、C3H8、n-C4H10、H2S、CO、Rn等多种气体。在排除钻井过程、钻具磨损、泥浆性能、仪器波动、气路设计等对气体分析的严重干扰后,可以发现气体异常与岩心和地层裂隙、破裂面及构造破碎带等具有相关性。同时采用高效液相色谱分析泥浆清液,也发现了来源于地下的流体。     

中国传统聚落景观区划及景观基因识别要素研究

传统聚落景观区划是一项理论性和实践性都很强的工作,是文化景观区划研究的重要课题之一。基于中国传统聚落景观本身存在的地域性、系统性、稳定性、发展性、一致性、典型性和协调性等特点,本方案以传统聚落景观“意象”(Image) 的内部相似性为前提,以相对一致性原则作为景观区域划分的主导性原则,综合考虑其他原则,如环境制约性原则、文化主导性原则、地域完整性原则、相对一致性原则、面的覆盖性原则、层次性原则和综合性原则等,将全国聚落景观初步划分为3 个大尺度的景观大区、14 个景观区和76 个景观亚区。以往关于文化区的识别,主要从文化特征的角度进行的;关于传统聚落景观区的识别,主要是从景观基因的角度进行的。区域景观基因成为判断传统聚落景观区的核心要素。通常情况下,传统聚落景观基因的判别,可以重点从心理要素、生态要素、美学要素、环境要素、文化要素、时序要素等6 个方面入手。     

应用最优控制理论自动率定二维浅水方程的糙率参数

应用偏微分方程最优化控制理论,导出了二维浅水方程糙率自动率定的最优化系统,实现了二维水力学模型计算中分布式糙率参数的自动率定算法。结合实际应用的可操作性,按区块设定糙率,对恒定流和非恒定流两种流态分别进行了常数糙率和随水深变化的糙率自动率定实验。数值实验表明,在观测数据包含足够的信息时,该方法不仅能够准确地自动率定出相关的糙率参数,还能成功地将糙率随水深的变化关系式识别出来。但是,糙率水深变化关系识别迭代收敛速度显著变慢,因此,建议采用相应的实现对策来考虑变糙率的洪水预测问题。     

神经网络技术在地面沉降区划中的应用研究

复杂的第四系沉积环境构成地面沉降的地质背景，在对比分析第四系厚度、地下水位、含水层以及软土层发育程度的基础上，尝试性地运用人工神经网络技术对苏锡常地区地面沉降易发区进行识别。除基岩出露区外全区共被划分成4类块段，这种分布与第四系条件具有很强的空间相关性，经检验具有较高的可信度。     

松辽盆地南部上白垩统中部组合层序界面的识别标志及高分辨率层序地层格架

系统总结了松辽盆地南部中部组合层序界面的岩心、测井、生物、地震等识别方法;统计了盆地短轴方向不同相带层序界面及短期基准面旋回的分布特征,并分析了层序界面和短期旋回模式在不同相带的分布规律。中部组合青山口组和姚家组共划分为4个长期旋回和10个中期旋回。在层序地层序、沉积学原理的指导下,采用岩心、测井、地震三位一体,点、线、面紧密结合,以岩心、测井层序划分为基础,以地震技术为手段进行层序地层的立体拓展,建立层序地层格架,为下一步勘探提供了重要的依据。     

流域水文模型参数识别的现代优化方法研究进展

水文参数优化是水文模型发展中的一个重要部分,针对水循环过程模拟中的流域水文模型参数识别的复杂优化问题,回顾了水文模型优化算法的发展历程,对国内外水文模型参数识别算法的最新进展进行了阐述.介绍了模拟退火算法、遗传算法、SCE-UA、粒子群算法等常用算法的参数设定及一般流程,并对编码遗传算法、单纯形混合加速遗传算法和运用融合技术的几种遗传算法以及其它几种常用算法在新安江模型中的优化结果进行了比较,认为混合加速遗传算法是一种较好的方法.在系统研究现代优化算法与传统优化算法的基础上,建立各种优化算法的融合技术和法则可能是进一步提高参数优化算法性能的方向.     

雷达定量估测降水的亮带自动消除改进方法

层状云降水中,0 ℃层融化效应会引起雷达反射率因子局部增大,若不进行订正,则会高估雷达估测的降水.本文提出一种基于新一代天气雷达反射率因子垂直廓线的0 ℃层亮带自动识别与订正算法,以减小因亮带造成的降水高估.本研究首先对降水类型进行分类,在SHY95的基础上增加了垂直方向的反射率因子三维特征,避免亮带的反射率因子高值区被误识别为对流云区;其次,在层状云区识别出一个可能的亮带影响区,在其中查找亮带,采用旋转坐标系法精确的识别亮带的顶、底高度;最后,利用最小二乘法拟合亮带上、下层的斜率,平滑垂直廓线(VPR,Vertical Profile of Reflectivity)的显著突出部分.将该方法应用于北京地区2010—2011年10次包含亮带的降水过程,得到的亮带订正后的均方根误差E_RMS、平均绝对误差E_RMA、平均相对误差B_RM值较初值均有显著减小(分别减小1.538 mm,0.417和0.468).结果表明,该方法能够有效地识别与订正亮带,使得定量测量降水精度有所提高.     

东太湖沉积物中多环芳烃-菲系列化合物的来源探讨

本文用索氏抽取法提取了东太湖的沉积物和水生植物中的可溶性有机质,用不同极性溶剂在硅胶／氧化铝柱上分离了饱和烃、芳烃、酮馏分,利用GC-MS至芳烃组分进行了鉴定分析,并对其中重要多环芳烃－菲系列化合物的来源进行了探讨。     

基于高阶局部模态的弹性地基上框架结构物理参数识别研究

利用框架结构的整体振动模态信息进行局部损伤的判别具有明显的局限性。高阶模态逐渐被人们认识并用来进行局部物理参数识别并用来进行损伤判别。本文以弹性地基上独立基础的框架结构底层柱为研究对象,利用增加的质量块对柱子进行局部损伤的制造,利用脉冲锤击法和激振器扫频实验进行高阶模态对比测试,利用PolyMAX模态分析方法进行损伤前后高阶模态的识别,发现了“高灵敏度高阶模态”的存在。最后通过两端约束Euler梁的计算模型,通过高阶模态来识别物理参数以及地基参数,其中物理参数结果具有较好的可靠性。