多变异来源的工序方法在机械制造过程中的应用

统计过程控制所用的传统的休哈特控制图只能控制单一变异来源。本文讨论了质量特征值来自多个变异来源的工序控制情况,通过多变异分析,提出了一种针对每个变异来源采用单值控制图分别进行控制的工序控制方法,并以轴加工为例介绍了这种方法的应用。     

基于多特征融合的遥感图像河流提取

遥感影像中地物复杂多样,为得到较高精度的河流区域信息,弥补单一特征河流提取适用性受限的局限,提出一种融合纹理、光谱和形状特征的河流区域提取方法。首先选取图像红外通道作为输入,根据纹理特征计算灰度共生矩阵,并选取灰度共生矩阵统计量中的角二阶矩图作为处理对象;接着根据光谱特征对角二阶矩图进行最大类间方差（OTSU）计算获取二值图像;然后进行连通域标记,根据几何特征构建特定滤波器以滤除非河流噪声,最后生成精度较高的河流流域图。处理的河流遥感影像中包括了林地、城市、山地、耕地等不同类型的区域,通过与经典算法的对比验证,提取结果显示该方法能够提高河流流域提取的精确度和完整度。     

无土栽培远程灌溉控制系统

针对无土栽培灌溉控制方式人工劳动强度大、精度低,智能化程度不够的问题,设计了一套无土栽培远程灌溉控制系统.以MSP430单片机为检测与控制核心,进行灌溉部件驱动控制,并结合相应传感器实时采集营养液监控参数.基于Qt编程设计了配套的上位机软件,对作物灌溉状况进行可视化监控,具有监测值设定、灌溉方式选择、监控参数实时显示、数据保存与历史数据查询等功能.使用GPRS无线传输技术实现上位机与下位机之间的数据同步通信,将BP神经网络应用于营养液电导率EC和pH值的调控中,经监测值调控试验表明,该系统能实现远距离稳定监测与控制,EC调控误差不超过0.11 mS/cm,pH值调控误差不超过0.08.     

Log Gaussian Cox场手部指节的图像偏移特征学习与识别

针对手部指节图像结构特征模糊与建模困难的问题,以Log Gaussian Cox随机场为图像建模基础,给出了随机图像上偏移特征的抽取与学习方法,实现了手部图像中指节的识别。在缺乏Cox过程图像模型先验假设的条件下,结合随机图像的水平集分解,得到了图像偏移表示的逼近结果。在图像灰度分布非参数密度核估计基础上,利用非线性各向异性滤波对偏移特征进行增强,建立了偏移测度特征的Bayesian估计。提出了不同偏移参数下偏移特征的模型学习与融合算法,获得了指节图像特征的融合表示,并在手部指节图像数据库中比较了不同分层偏移模型下的识别结果,给出了批量识别ROC曲线统计规律。结果表明,识别方法具有较为稳定的正确分类能力,具有可行性。     

基于机器视觉技术的整地机械智能化控制研究

为了提高农田整地效率、减少资源浪费以及改善土壤质量,该研究通过对整地机械在田间工作过程的分析,基于机器视觉技术,利用高分辨率的摄像设备对整地区域进行图像采集与分析,获取土壤质量、杂草分布等信息,同时借助图像处理与模式识别技术,对图像数据进行处理和分析,实现对植物区域、土壤区域和杂草区域的识别与定位,将识别得到的信息与预先设定的整地参数相结合,自动调整整地机械工作模式、深度和速度,以实现精准的整地操作。通过在实际农田环境中的试验验证,证明了基于机器视觉技术的整地机械智能化控制在提高整地效率、降低能耗、改善土壤质量等方面的显著效果。     

基于机器视觉的半干枣病害和裂纹识别研究

研究提出了一种基于机器视觉的病害和裂纹的识别方法。在H分量图中,依据半干枣在病害和非病害区域色调值差异提取病害区域,以提取的病害区域与枣表面积的比作为阈值确定较高的病害面积识别精度,可正确识别的感兴趣病害面积为16.87mm2,占枣投影面积的3.3%。为进一步提高在该病害面积识别精度的正确率,依据已确定的病害面积比阈值,将病害面积比值二值化,结合红枣区域颜色特征值H的均值和均方差,用SVM方法建立枣病害的识别模型,训练集和测试集的识别正确率分别为9 5.7 7%和9 5.7 9%。在I分量图中,对红枣区域进行Otsu’s阈值分割、图像局部属性统计和形态学处理,提取裂纹二值图像,依据裂纹图像不变距方法建立裂纹识别模型,训练集和测试集的识别正确率分别为94.90%和94.55%。     

基于自动巡航无人驾驶船的水产养殖在线监控技术

研制了一种由自动巡航无人驾驶船、环境生态监控装置和远程服务平台3部分组成的水产养殖在线监控设备,在提高养殖监控效率和降低监控成本的同时,实现养殖过程的实时在线监测和精准调控。综合应用自动化航向航速控制、自动导航定位和防碰撞技术,实现无人驾驶船的自动巡航功能。利用无人船运载自制的多功能环境生态监控装置,实现水质指标(温度、溶解氧、p H值和氧化还原能力)以及鱼、虾生态信息的实时定点获取,并能根据用户需求调整检测指标。无人船在大幅减少环境生态监控装置数量的同时,有效提高了装置的检测精度。将统计分析、信息融合、组态控制、嵌入式等技术相结合,用于对数据进行处理与分析,实现养殖现场环境调控设备的精准控制。试验表明,该监控设备能满足规模化水产养殖需求,对推广应用精准农业技术与装置、进行水产养殖过程监测与精准调控有积极的促进作用。     

基于ARM田间无线图像嵌入式系统的研究

针对目前大面积田间管理存在的不足,应用图像处理技术与无线通信技术,设计了基于ARM田间无线图像嵌入式系统。该系统包括图像采集终端和图像监控计算机两部分。图像采集终端根据图像监控计算机的指令采集图像数据,对图像数据进行处理后,将数据通过GPRS网络传送至图像监控计算机;图像监控计算机实时接收、解压缩和显示图像数据,实现用户对现场的实时图像监控。研究设计表明,该系统具有结构简单、功耗低、可扩展性强和移动灵活等特点,特别适合大面积田间管理,具有较强的实时性和可靠性。     

模糊PID在液位控制中的应用

液位控制是工业过程控制中的典型控制之一,将模糊控制与传统的PID控制相结合,对水箱系统液位控制技术进行研究,在许多领域中都十分重要.     

农业移动机器人远程监控系统的研究

随着计算机技术的发展和网络技术的成熟,用农业移动机器人代替传统的人工劳作势在必行,目前使用无线通信设备和计算机实现对机器人的远程监控、图像采集以及数据传送等工作是一种可行性高、性能优异的方法。为此,对农业可移动机器人远程监控系统的设计进行研究,通过控制效果的测试数据表明:使用无线设备对农业移动机器人进行监控所需响应时间短,机器人能够及时完成控制命令,因此基于无线通信设备的远程监控系统可以满足对农业机器人监控的实时性及可靠性要求。     

啤酒发酵过程的计算机控制管理系统

啤酒发酵工艺是啤酒生产中最重要的环节之一,严格控制发酵工艺各阶段的发酵温度是保证啤酒质量的关键。酒液在发酵过程中产生大量的热量,必须用冷媒液来吸收以维持工艺设定的温度值。啤酒发酵工艺过程对控制的要求除了要控制罐温在特定阶段与设定的工艺曲线相吻合以外,还要控制罐内气体的有效排放,以使罐内压力符合工艺要求。 　　采用外部冷媒间接换热方式控制大罐酒液温度,极易引起超调和持续振荡,整个控制过程中含有大滞后环节。系统采用分段处理方案,不同的工艺阶段采用不同的控制算法,将系统实时数据与设定的工艺曲线进行比…     

猪肉冷链物流感官质量控制图设计与应用

为观测猪肉冷链物流过程中产品的感官质量变化,分析了物流过程猪肉的感官特征,采用敏感性和回归分析获得感官评价的关键指标,进而设计质量控制图展示感官特征的波动性。结果表明:配送中心、近距离超市和远距离超市的感官品质总体上差异显著;颜色是评价总体可接受性的敏感指标,设计其均值-标准差控制图;配送中心的感官质量波动较大,过程能力指数偏低,需对配送中心的质量管理加以完善。均值-标准差控制图可直观展现物流过程产品质量的波动性和合格率,为监控猪肉冷链物流过程的外观品质变化提供了科学的管理方法。     

专家模糊控制器在液肥流速控制中的应用

为了提高变量施肥的准确性,要求对液体的流速实现过程控制。为此,设计了一个试验台进行针对性的试验,并根据传感器的特点设计了一种专家模糊控制算法。该算法采用目标变量y(t)的变化趋势来制定控制规则,按照模糊控制器的方式划分小区,在其中应用逻辑控制规则,来构建控制算法,并在偏差较小时,采用Δ2e(k)按照减速逼近设定值r的概念来引导积分。在流速控制试验台上,进行阶跃及过程控制试验,将获取的数据画出曲线。通过试验找出各划分小区的比例或积分系数,并证明该方法在稳压阀工作的范围内,可以用于过程控制。     

基于PLC的水泵试验台电动阀门PI控制的实现

阀门控制是水泵试验台自动控制系统的一个关键。采用工业控制计算机,根据专家系统确定最优工况的各试验流量,通过泵参数测量仪接收传感器的数据,对采集的相应数据进行处理分析并向PLC发出指令,PLC采用PI控制方法,通过PI控制的参数设定及自整定。根据PI调节的输出与输入的偏差成正比,还与偏差对时间的积分成正比,消除了控制过程中产生的静差,实现了阀门闭环调节的精确控制。设计了监控软件、PLC软件、PLC与工控计算机的通信软件,实现了水泵试验的控制、数据采集和处理。试验表明,PI控制方法对水泵试验中流量的调节具有较好的稳定性和动态特性。     

基于RGB图像检测的水果分拣控制算法研究

以水果分拣控制过程为研究对象,基于RGB图像检测方法建立分拣控制算法.同时,利用异步图像采集模式进行水果图像获取,并借助中值滤波和高斯滤波器两种方式实现水果图像噪音去除;采用全局自动阈值分割法进行水果图像特征提取,从而实现水果颜色特征及表面区域特征的识别分类.将特征数据与设定好的特征阈值进行对比,从而实现水果等级的鉴定...     

全封闭热泵干燥装置监控系统的设计与试验

为了改善干燥试验过程中的监控方式,提高了试验的精确性和效率,减轻了试验人员的工作负荷,并支持后期数据分析,该课题将热泵干燥技术、自动检测控制技术、SCADA技术融合,开发出一套由热泵干燥装置、数据采集与监控系统组成的热泵干燥监控系统。系统由一套全封闭的热泵干燥装置执行干燥过程;数据采集系统采集干燥现场数据,OPC服务器通过通信协议获取数据;监控系统主要具备PLC自动控制和PC机监控功能。试验结果表明,该系统能够实现温湿度精确控制,并具备数据的实时显示、归档、信息报警等功能,将作为后续研究的试验平台。     

基于LabVIEW的猪舍温度监控系统的研究

针对传统猪舍温度较难控制的缺点,设计了一种以STC89C52型单片机、数字温度传感器DS18B20和执行机构为硬件核心,以LabVIEW和PID工具包为软件开发平台的实时温度监控系统。该系统通过串口将单片机采集到的现场温度传递到上位机,并由LabVIEW对采集的信号进行分析和处理,实现了数据采集、处理、显示、存储及控制等功能,最终实现对猪舍温度的实时监控。测试结果表明,该系统能够实时准确地采集数据温度值,较好的满足猪舍温度监控的要求,系统运行情况良好,易于操作,且可扩展性强。     

设施猪场生猪体温红外巡检系统设计与试验

针对规模化生猪养殖过程中难以及时获取猪只体温的问题,设计了基于红外技术的生猪体温巡检系统,以实现对设施猪场生猪体温的快速监测。硬件包括红外移动采集装置、系统控制装置和电源3部分。其中红外移动采集装置包括滑轨、移动小车、红外热像仪和保护壳;系统控制装置包括惠普MINI微型计算机、XP2-18R/RT型整体式控制器和DM542型数字式步进电机驱动器;电源包括电缆线和电缆滑车。控制系统集成红外图像的采集、存储控制,移动小车的运行控制及与远程服务器的数据通信等功能。在限位栏猪舍安装该装备,并进行了28 d的测试试验,试验表明:系统工作稳定,巡检过程中红外图像平均缺失率为1. 12%,能有效采集限位栏生猪红外图像。试验选择耳根区域作为生猪体温敏感区域,通过统计得到猪只耳根区域周期性巡检精度在90%以上,能有效监测猪只耳根区域温度情况。试验连续5 d对3～6号猪只耳根区域温度最大值进行监测,并统计其日均值,通过分析验证了温度数值的科学性,可为养殖人员提供有效的监测信息,对生猪的健康监测和疫情防治具有重要意义。     

基于红外热成像的生猪耳温自动提取算法

针对利用红外热成像进行生猪体温自动提取困难的问题,在设施猪场生猪体温红外巡检装置的基础上,提出将生猪耳部区域作为其体温的代表区域,探索一种基于红外热像图的生猪耳温自动提取算法(IT-PETE)。该算法通过高效而准确地识别生猪耳部区域并提取耳部区域的温度最大值和平均值,实现生猪体温非接触式自动监测。IT-PETE算法首先用拉普拉斯算子对生猪热红外图像进行预处理,然后基于YOLO v4和形态学对热红外图像中的生猪耳部进行提取,并结合耳部分割图像和温度矩阵自动获取耳部区域温度的最大值和平均值。采用5折交叉验证方法训练生猪耳部区域检测模型,训练集和验证集图像共2000幅,测试集400幅。试验表明,YOLO v4耳部区域检测准确率为97.6%,比Faster R-CNN和SSD分别提高了2.0个百分点和7.8个百分点,单帧图像的平均检测时间为12ms。同时对20头猪的人工统计耳温数据与算法提取体温进行相关性分析,得到两者在耳部区域温度最大值和平均值的决定系数分别为0.9849和0.9119,表明IT-PETE算法对体温数据的提取具有可靠性和可行性。因此,IT-PETE算法在一定程度上可为生猪体温自动化监测和预警系统提供技术支撑。     

分区控制对乏风热逆流氧化装置温度场的影响

在大型煤矿乏风氧化装置运行过程中,存在着氧化装置内各个区域温度场分布不协调的情况。为了解决这个问题,在自行设计的煤矿乏风氧化装置实验台上进行了温度场分区控制实验。通过调节换向时间和各个区域煤矿乏风进口流量,实现对氧化装置温度场的协调控制。实验结果表明:增大某一区域进口流量调节阀开度可以提高其整体温度场的增加速度;调整某一区域上、下进口流量调节阀的开度差值和换向时间,可以有效地对温度场峰值偏移进行控制。