摘要：传统Monte Carlo抽样方法应用于小失效概率等复杂可靠度问题时,存在效率低下、精度有限等不足,针对这一问题提出一种球层抽样分析方法.首先,通过分离距离与方向参量,对标准正态随机向量进行重构,并验证其标准正态性与相互独立性;然后,采用分层抽样策略,将半径大于一阶可靠度指标外的正态空间划分为多个球层,进而利用所重构的向量逐层进行抽样,并结合全概率公式,形成估计结构失效概率的球层抽样算法;最后,通过对3个典型算例进行对比分析,验证算法性能.分析表明:所提出算法具有较高的抽样效率与收敛性能,算例计算结果误差在3%以内;与其他算法相比,其估计方差更小,且可有效解决多设计验算点等复杂可靠度问题;算法在抽样效率、适用范围以及稳定性等方面具有优势,更适用于实际复杂结构可靠度的求解分析.

摘要：根据城市道路地下介质的分布特征和电性参数设计模型,采用时域有限差分法和广义S变换,对道路地下存在的充气空洞、充水空洞、回填不密实、埋藏金属物状态进行探地雷达正演模拟和时频特征提取。结果表明,地下空洞顶界面的反射波同相轴均呈弧形反射形态,但充气空洞的反射波能量强于充水空洞;地下空洞发育区域的中心频率集中在某个低频区间,其余频率成分分布较均匀;埋藏金属物区域出现两簇高幅值能量团,频率分布较分散;回填不密实区域频率未能显示出较明显的规律。最后,通过工程实测验证了数值模拟的可靠性。

摘要：针对木塑材料3DP打印机运动控制系统X轴负载较大而导致CoreXY机构在进行开环控制时打印精度较差的问题,研究3DP打印机的模型预测控制(MPC)智能轨迹跟踪算法,提高打印精度和打印速度。基于黏结剂喷射(3DP)成型工艺和CoreXY机构的传动特点设计了木塑材料3DP打印机运动控制系统,提出了一种适用于3DP打印机的MPC轨迹跟踪策略。采用笛卡尔坐标系下近似圆形切片的打印轨迹作为参考轨迹,建立CoreXY机构A、B电机闭环系统的预测模型,运用MPC理论将打印速度和精度的多约束最优控制问题变为带约束的二次函数进行求解,对比参考轨迹与实际打印轨迹之间的误差,进而研究不同打印速度对轨迹跟踪效果的影响。对仿真结果进行分析计算得出,打印速度在80~400 mm/s范围内,3DP打印机的喷胶位点均可实现对参考轨迹的较准确跟踪,A、B电机皮带位移最大横向误差分别为0.0097和0.0060 mm,X、Y轴横向误差的平均绝对误差分别为0.357和0.362 mm。对比PID控制,MPC控制策略的各项衡量指标都更优,且参数更易整定,横向误差更小,提高了3DP打印机喷射路径的准确度和效率。随着打印速度的降低,MPC控制器的横向误差逐渐减小,系统的轨迹跟踪效果更准确和稳定,最终绘制参考轨迹与实际轨迹形状基本重合。

摘要：为设计能够和木工数控加工中心操作臂进行耦合运动的工作台,在木工数控加工中心工作台上实现木工件的装夹以及数控加工,结合现有木工数控加工中心操作臂的结构参数以及大型柱状和面板状木构件开放式加工的实际要求,通过SOLIDWORKS三维设计软件对木工数控加工中心工作台进行了结构设计,根据实际木工件的尺寸、重量和运动要求对驱动电机进行选型,根据改进D-H(Denavit-Hertenberg)法将木工数控加工中心工作台和操作臂运动学模型简化为2个运动学支链,对其进行运动学分析并基于解析法求出运动学逆解,通过SOLIDWORKS和Adams建立联合虚拟仿真模型对木工数控加工中心工作台和操作臂进行仿真分析,最终设计了能够沿X和Y方向移动的工作台以及绕A轴转动的悬臂梁式工件装夹平台,研制了弧形导轨滑动组件以抵消悬臂梁的挠性变形。SOLIDWORKS仿真结果表明,木工数控加工中心工作台可以按照预定设计方案进行运动,和机械臂联动实现对木工件的加工。通过Adams虚拟仿真得到各部件位移、速度和加速度的运动曲线,结果表明,工作台的速度在0~0.6 m/s之间,角速度在0~1.7977 rad/s之间,加速度和角加速度的最大值分别为0.83 m/s 2和1.5708 rad/s 2,且连续无突变。仿真结果表明,电机选型合理,能够满足转速和转矩要求,木工数控加工中心工作台能够和操作臂耦合运动进而实现对木工件加工。

摘要：针对现有爬壁机器人在高墩柱结构表观病害检测过程中存在的局限性,提出了一种基于环带视觉扫描的高墩柱结构表观病害攀爬检测作业机器人系统。首先,根据攀爬作业机器人的功能需求,设计了一种多足协同的攀爬检测作业机器人平台。其可通过上位机设定机器人作业过程中的运行参数,攀爬过程中利用安装在环形框架上的多个倾角传感器实时采集机器人的姿态信息,并通过所设计的系统算法实时校正其爬行姿态和精度。其次,设计了一种可搭载于作业平台的环形轨道及视觉扫描小车,其可携带工业相机、照明系统和高精度编码器实现对轨道方向的病害视觉扫描。最后,利用所采集的图像进行表观病害识别和测量,并以此为基础实现了表观病害的数字化档案。为测试验证其有效性,利用所搭建的样机,在西安广运桥和淮南寿春桥进行了现场试验,结果表明:本机器人系统可以实现墩柱结构的全域扫描,可以获取墩柱结构表观病害的高精度视觉图像,并能够准确地对其病害进行识别和量化,实现了墩柱结构表观病害的智能检测。

摘要：为探究黑臭河道(BO-S)、藻型湖泊(A-S)和草型湖泊(M-S)3种不同生态类型沉积物磷释放特征及其影响因素,通过物化表征、释放动力学模型等方法分析3种沉积物理化性质方面的差异,并探究阴离子(CO_(3)^(2-)、SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)、HCO_(3)^(-)和Cl^(-))和溶解性有机质(富里酸和胡敏酸)对3种沉积物磷释放特征的影响及其机理。结果表明,3种沉积物呈现不同的磷释放特征,BO-S和A-S沉积物主要释放可溶性活性磷(SRP),其占比分别为56.00%和57.14%,而M-S沉积物主要释放溶解性有机磷(DOP),其占比高达81.40%。阴离子和溶解性有机质均能促进沉积物磷的释放,阴离子主要促进SRP的释放,其中CO_(3)^(2-)的促进能力最强,与对照组相比,浓度为10 mmol·L^(-1)时CO_(3)^(2-)使3种沉积物SRP最大释放量平均增加39.2倍;而溶解性有机质主要促进DOP的释放,其中胡敏酸的促进能力较强,与对照组相比,浓度为100 mg·L^(-1)时胡敏酸使3种沉积物DOP最大释放量平均增加56.3倍。此外,磷释放前后沉积物中金属结合态磷含量的变化显示阴离子和溶解性有机质主要通过竞争沉积物金属氧化物中的磷吸附位点促进磷的释放。

摘要：桩体倾斜度监测在沉桩作业中至关重要,现有方法普遍存在安置过程复杂、工作耗时长等典型问题。针对以上问题,以双目立体设备研制为基础,提出了一种基于双目立体视觉的桩体倾斜度测量方法。首先,该方法通过旋转码盘与相机的高精度标定实现利用码盘旋转角度读数来高效计算相机在任意旋转角度的位姿信息。其次,在双目影像同步采集以及高频倾斜角度测量条件下,设计了一种新的利用提取桩体边线几何的方法来拟合桩体中心轴线方向向量,从而快速计算柱体的倾斜度。实验结果表明,该方法可准确计算相机相对位姿以及柱体倾斜度,倾斜度测量精度可达到优于0.1°,且单次自动测量效率优于10 s,相较于常用的全站仪测量方法,其效率可提高6倍以上,能够满足连续高效且高精度的桩体倾斜度测量需求。

摘要：【目的】通过分析蒸汽爆破(汽爆)后杜仲成熟叶片活性成分、抗氧化活性和香气组分变化,探究汽爆辅助制备杜仲叶茶的可行性。【方法】对比两个杜仲品种‘华仲8号’和‘华仲12号’成熟叶片的揉捻和不揉捻处理,采用2因素3水平完全试验设计,以叶片总黄酮、多酚和多糖含量确定最佳汽爆参数;采用紫外分光法和高效液相色谱法(HPLC)测定叶片活性成分,测定DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)和ABTS[2,2-联氮-双-(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐]自由基清除率并分析叶片抗氧化活性与活性成分间的相关性;采用顶空固相微萃取/气相色谱-质谱联用法(HS-SPME/GC-MS)测定三硝基苯香气组分。【结果】依据总黄酮等含量确定最佳汽爆参数为:蒸汽压强0.45 MPa,稳压时间300 s。该条件下‘华仲8号’不揉捻和‘华仲12号’揉捻叶片处理总黄酮和多酚含量较对照分别提高10.87和21.51倍,多酚含量较对照分别提高1.14和0.87倍,环烯醚萜类等6种活性成分含量均极显著提高(P<0.01)。其中‘华仲8号’不揉捻和‘华仲12号’揉捻处理叶片的京尼平苷酸较对照分别提高了0.88和1.23倍,绿原酸较对照分别提高0.45和0.31倍,没食子酸甲酯较对照分别提高10.41和8.06倍。汽爆后杜仲叶抗氧化活性均极显著提高,‘华仲8号’不揉捻强于‘华仲12号’揉捻处理;IC_(50)值与京尼平苷酸、车叶草苷、绿原酸等含量均呈显著负相关(P<0.05)。叶片挥发性化合物中产生了苯甲醇和β-环柠檬醛等芳香物质,具有花香气味的酮类占比最高,相对含量提高了1.93~3.38倍。【结论】蒸汽爆破处理显著提高了杜仲成熟叶水提液的活性成分水溶率和抗氧化活性,其芳香类物质种类增加且含量提高。鉴于目前国内绿叶杜仲资源量远高于红叶杜仲,本研究所提出的杜仲成熟叶片萎凋后直接蒸汽爆破简化了制茶工艺步骤,有效降低了绿叶杜仲茶生产成本,为规模化的杜仲叶加工利用提供了新思路。

摘要：本试验旨在以不同来源的玉米、高粱原料为试验材料,利用单胃动物仿生消化系统(SDS)测定玉米和高粱原料的酶水解物能值(EHGE),并结合前期研究测定的鸡表观代谢能(AME)和真代谢能(TME),建立基于EHGE的AME及TME预测模型。本试验采用单因素完全随机设计,利用SDS分别测定5种不同来源的玉米原料和5种不同来源的高粱原料的体外干物质消化率(IVDMD)、体外总能消化率(IVGED)及EHGE。本试验参照的鸡AME和TME值为前期使用同批次原料,以健康体成熟的海兰褐公鸡通过自由采食法结合全收粪法测定所得。结果表明:1)不同来源玉米的IVDMD、IVGED和EHGE存在显著差异(P<0.05),其中2号玉米的IVDMD、IVGED和EHGE分别为75.12%、80.89%和15.19 MJ/kg DM,显著高于1号玉米(P<0.05)。2)不同来源高粱的IVDMD、IVGED和EHGE存在显著差异(P<0.05),其中5号高粱的IVDMD、IVGED和EHGE最高,分别为79.28%、85.15%和15.73 MJ/kg DM,而2号高粱的IVDMD、IVGED和EHGE最低,分别为55.93%、58.28%和10.72 MJ/kg DM。3)高粱的EHGE与AME和TME之间存在显著的正相关(P<0.05),玉米的EHGE与AME和TME之间的相关系数均为0.80。4)基于EHGE建立的玉米和高粱AME预测模型分别为:AME=7.62+0.57×EHGE[R^(2)=0.64,相对标准偏差(RSD)=0.11,P=0.11]、AME=10.03+0.31×EHGE(R^(2)=0.80,RSD=0.38,P=0.04);基于EHGE建立的玉米和高粱的TME预测模型分别为:TME=7.58+0.58×EHGE(R^(2)=0.64,RSD=0.11,P=0.10)、TME=9.98+0.33×EHGE(R2=0.89,RSD=0.28,P=0.02)。由此可见,不同来源的玉米和高粱的EHGE差异明显,在本试验条件下高粱原料的EHGE与AME和TME之间存在较强的相关关系,使用SDS对高粱原料的AME和TME有更好的预测性。

摘要：自动化苗木的嫁接,需要对苗木进行挑选。为此,设计一种苗木检测系统,通过传送带单株传送苗木,利用工业相机拍摄苗木的图像,并通过专门的开发识别软件,利用图像识别技术中依赖的OpenCV和用于数值计算的NumPy这两个外部库,对图片中的苗木轮廓提取,进行二值图像处理,利用格林公式计算出最小面积和长度及苗木的直径和弯曲度。测试结果表明:该方法有效,精度较高,可分析苗木的直径及弯曲度,剔除那些不适合自动化嫁接的苗木。