摘要：【目的】研制一种CT扫描攀爬机器人,以实现对古建筑木立柱的CT扫描。【方法】首先,提出CT扫描攀爬机器人的环抱式+旋转机构结构,介绍机器人沿木立柱攀爬的过程,完成机器人控制系统结构设计;然后,采用耦合PD控制算法进行机器人水平伸缩关节力控制研究,采用耦合分段PID同步控制算法进行机器人垂直伸缩关节同步控制研究,实现旋转关节的速度控制;最后,依托所研制的CT扫描攀爬机器人,进行功能测试和控制效果分析。【结果】CT扫描攀爬机器人沿木立柱上下攀爬过程中,水平伸缩关节由初始位置到接触状态的接触检测力为50 N;夹持力设定值为5 000 N时,实际夹持力控制精度可达96.2%,机器人负载能力大于60 kg。垂直伸缩关节位移同步平均误差小于0.5 mm。角速度设定值为3(°)·s^(-1)时,旋转关节角速度最大稳态误差为0.116(°)·s^(-1),平均误差为0.003(°)·s^(-1),均满足CT扫描成像要求。【结论】所研制的CT扫描攀爬机器人可沿古建筑木立柱向上或向下攀爬,并通过旋转体携带CT扫描仪对木立柱进行360°CT扫描,进而完成断层图像重建,可准确评价木立柱的内部特征及健康、安全状况。

摘要：【目的】对比X射线计算机断层扫描图像重建算法中常用R-L、S-L、Cosine、Hamming和Hanning滤波器的重建图像效果,分析滤波函数重建图像质量,优选木材断层扫描图像重建中的最佳滤波器,为木材断层成像技术研究提供科学方法。【方法】依据CT成像原理,分析图像滤波过程,探讨不同滤波器工作特性和滤波器的设计步骤。首先将投影数据存放于二进制的二维数组,通过探测点编号和旋转角度确定每一点投影值,根据投影数据序列长度确定滤波器长度,将不同角度下的投影数据前后补零,使其构成3倍于原始长度的投影数据。然后进行一维快速傅里叶变换,并将频域结果与滤波器频域离散形式作乘积,对投影数据进行逐行滤波。最后,将乘积后的滤波结果进行傅里叶反变换得到时域中的投影数据,对比不同滤波器成像结果,对不同滤波器进行评价与分析。【结果】与未进行滤波的反投影重建图像相比,滤波后断层图像生长轮边界更清晰、伪影较少,边缘平滑;未经滤波处理直接反投影重建图像伪影严重,重建效果极差,生长轮、裂缝结构特征不清晰。采用R-L、S-L、Cosine滤波器滤波后断层图像边缘平滑、清晰,无向周边扩散现象,采用Hamming、Hanning滤波器滤波后图像伪影轻微,存在比较明显的波纹状伪影。从各滤波图像与检测模型图像的差异性来看,R-L滤波器滤波后图像质量最高,而Hamming滤波器滤波后结果误差最大。【结论】采用R-L滤波器得到的重建图像误差最小,图像最清晰,空间分辨率高,能有效去除伪影,滤波后的木材断层图像可准确判断缺陷形状、位置和大小。

摘要：通过研究小户型住房环境下能满足人们生活需求的家居产品,使创意家居在小户型住宅中得到大量应用,为用户创造舒适、温馨的生活环境。分析小户型、公寓式楼宇的空间特点,现代人的生活方式,阐述了创意家居产品的设计理念,介绍了模块式家居、多功能家居、智能家居和套装家居的产品特点。小户型住房内的创意家居产品具有一定的创意性和独特个性,其功能丰富、造型美观,满足大多数用户的生活需求。创意家居产品可以有效解决狭小空间的局限性问题,是对家居产品现有功能的进一步拓展,提高小户型住户的生活品质。创意家居产品未来将成为家居市场的主力军,在小户型家居产品中占重要地位,为我国家居产业的发展提供一个新的思路和方法。

摘要：针对农林业领域复杂的木材检测环境,提出了一种新型木材检测机器人,并对其机械机构方案和控制方案进行了设计。该机器人通过提升机构的伸缩运动实现对木材的竖直攀爬运动;通过夹紧机构中推杆的伸缩实现对树干的夹持作用;同时开展了攀爬机构和旋转检测机构的运动学分析,最后进行了一系列实验验证,结果表明该木材检测机器人能实现向上攀爬、向下攀爬、连续攀爬和旋转检测功能,且木材检测图像清晰无阴影区域出现。

摘要：鉴于当前我国在评价木材内部健康状况、建筑用木材内部形态等领域遇到的诸多难题,课题组开发了一种基于西门子S7-1200 PLC的无损检测平台。从机械结构、工作原理、控制系统硬件设计、控制系统程序设计以及人机交互界面5个方面,对无损检测平台进行论述与分析。开发的检测平台可以实现对木材的无损检测,具有稳定、高效、便捷等特点。

摘要：针对林业领域高空作业劳动强度大、危险系数高等问题,开发一种基于ATmega 128处理器的活立木攀爬机器人。通过机械结构、工作原理、控制器的硬件组成和软件设计四个方面阐述了机器人的实现方法,旨在说明其可实现负重攀爬活立木,且具备较强的负重攀爬能力和稳定的运动特性。经验证,本文设计的活立木攀爬机器人可完成承载设备和攀爬任务的工作。

摘要：提出人造板材锯切排样方案DXF接口文件设计方法,为数控裁板锯的代码生成提供依据。基于DXF文件结构和对应段编码技术的分析,以排样优化数学模型求解方案为对象,针对具体实例分析排样参数矩阵与DXF文件的优化多段线(LWPOLYLINE)图元顶点坐标值的对应关系,建立基于MATLAB的顶点坐标值计算流程,通过模板建立和顺序链接的方式完成MATLAB下DXF文件写入。结果表明:应用MATLAB矩阵信息和脚本编辑器可方便快捷地建立人造板材锯切排样方案DXF接口文件,为与数控板材开料锯进行对接提供图形数据。

摘要：研制基于PLC的X射线无损检测系统,系统主要应用于木材内部结构成像,呈现出横切面、径切面和弦切面木材内部图像。设计搭建西门子S7-1200PLC控制系统、升降旋转检测平台、CT检测设备,编写下位机控制程序和上位机人机交互界面。调试设备,将木材试样放于升降旋转检测平台中心,开启升降旋转检测平台和CT检测设备。在对木材试样进行扫描的过程中,X射线源发射扇形束X射线,X射线穿透木材试样。由X射线探测器接收数据,上传至上位机进行数据处理,完成图像重建。本研究完成了无损检测系统平台的设计调试,精确控制升降旋转检测平台动作,旋转精度达0.01°/s,升降精度达0.01mm/s。精确、稳定的运动控制使采集的投影数据准确可靠,实现了木材内部的高质量横经弦三切面成像。设计双伺服电机同步控制系统,实现基于PLC的X射线无损检测平台高精度控制,旋转和升降精度均达到较高水平,同步性能优越,完全满足科研人员对木材扫描要求,重建出高质量、高分辨率的木材内部构造图像,为木材无损检测提供了新方法。

摘要：针对人造板连续平压机升降系统控制精度低,多液压油缸同步控制困难等问题。分析了多液压油缸系统常规的控制算法,设计了具有自学习和自适应能力的模糊PID控制器,以弥补传统PID控制器在控制过程中的不足。在Matlab/Simulink环境下,搭建了多液压油缸控制系统仿真模型,仿真结果表明基于传统PID改进的模糊PID控制系统,控制精度高、收敛速度快、稳定性能好,能够很好地实现多液压油缸的准确控制。

摘要：针对木件机械打磨加工效率低、产品质量差等问题,提出一种打磨轨迹跟踪算法,该算法是对模糊算法和神经网络算法的结合及改进。阐述了打磨机器人的系统结构,并针对两关节机器人建立动力学模型,基于打磨轨迹跟踪算法设计了模糊神经网络控制器。利用Simulink软件对打磨轨迹跟踪算法进行仿真试验,结果表明:改进型神经网络与传统神经网络算法相比,0时刻开始,跟踪误差均在±0.01 mm范围内,系统很好地完成了启动控制,并且打磨机器人在1 s时即可以实现极小误差的曲线打磨轨迹跟踪。该算法可有效控制打磨机器人的运动轨迹,工作时机器人运行稳定可靠,加工效率高。