1 浙江师范大学 浙江省城市轨道交通智能运维技术与装备重点实验室，浙江金华32004
2 浙江今飞凯达轮毂股份有限公司，浙江金华31005
机器视觉识别常用金属制品边缘时，表面亮度不均易导致边缘误识别，且传统的边缘检测算法去噪的同时也抑制了大量边缘信息，降低了边缘检测质量。本文提出一种基于导向滤波Retinex和自适应Canny的图像边缘检测算法。该算法采用基于导向滤波的Retinex法得到金属制品图像的反射分量，通过加权分布的自适应伽马校正提升反射分量图像对比度；然后，采用自适应各向异性扩散滤波对增强后图像进行去噪处理，抑制增强后图像的噪声及低对比度纹理，再采用改进四方向Sobel梯度模板提取图像边缘；最后沿用传统Canny算法的非极大值抑制及双阈值分割进一步细化边缘。实验结果表明，新算法检测典型金属小零件时，图像锐度指标由原图的47.11提升至68.39，金属表面的亮度标准差从原图的44.76下降至20.16；噪声指标从原图的1.1下降到0.15左右，并且在去噪的同时较好地保留了图像边缘锐度。新方法有效改善了金属表面图像因亮度不均导致的边缘误识别问题，并且提取的边缘连接性较好。
图像处理 亮度不均 金属制品 图像增强 边缘检测 改进Canny image processing uneven brightness metal products image enhancement edge detection improved Canny
1 浙江师范大学工学院, 浙江 金华 321004
2 浙江飞亚电梯有限公司技术部, 浙江 金华 321002
本文设计了一种基于挤压-剪切混合模式磁流变离合器, 建立了用于测试其传动性能的实验装置。首先, 介绍了磁流变离合器的工作原理; 接着, 利用ANSYS有限元仿真分析软件分析了磁路的磁感应强度分布特性; 最后, 搭建了磁流变离合器的传动性能实验测试装置, 测试了磁流变离合器的静态传动性能和动态响应特性。实验结果表明: 转速对磁流变离合器的转矩影响不明显, 而电流和挤压应力对磁流变离合器转矩的影响比较大, 转矩随电流及挤压应力的增加而增加; 在1.0 A的电流和40 r/min的转速下, 挤压应力为150 kPa时, 挤剪式磁流变离合器的转矩可达到146 Nm, 比剪切模式下的磁流变离合器转矩提高了约6.6倍; 响应时间常数先随电流（电流小于0.6 A）的增加而减小, 而后受电流影响不明显; 响应时间随挤压应力和转速的增加而下降; 总体接合响应时间在77 ms以内。所研制的基于挤压-剪切混合模式的磁流变离合器传动性能良好, 控制灵敏。
磁流变液 离合器 挤剪式 转矩 响应时间 magnetorheological fluid clutch compression-shear mode torque response time
1 浙江师范大学 工学院, 浙江 金华 321004
2 浙江大学 流体动力与机电系统国家重点实验室, 浙江 杭州 310028
以常见的小型三相异步电机为研究对象, 建立了三相异步电机模型, 并用铁基非晶材料和硅钢材料分别制作了异步电机的定子铁芯, 研究了非晶铁芯与硅钢铁芯的性能和特点。采用软磁交流测试系统对两种材料制成的铁芯进行了交流损耗和矫顽力的测试, 测试结果显示: 在相同的频率和磁感应强度下, 非晶铁芯损耗仅为传统硅钢铁芯损耗的1/3左右, 而其剩磁仅为传统铁芯剩磁的1/4, 表明非晶铁芯的损耗和矫顽力远小于硅钢铁芯的损耗和矫顽力, 且工作频率越高, 二者数据差别越大, 说明非晶材料较硅钢材料具有更优异的软磁性。建立了三相异步电机的有限元分析模型, 对非晶合金铁芯电机和传统硅钢铁芯电机进行了有限元求解。结果显示, 采用非晶定子铁芯的电机比传统采用硅钢定子铁芯的电机更加高效节能。该研究成果为深入开展铁基非晶材料在异步电机中的应用提供了参考。
三相感应电机 非晶铁芯 硅钢铁芯 有限元分析 交流损耗 矫顽力 three-phase induction motor amorphous core silicon steel core finite element analysis iron loss coercive force 光学 精密工程
2016, 24(11): 2761
浙江师范大学 机械设备与测控技术研究所, 浙江 金华 321004
针对太阳能利用技术中, 动态和准确模拟太阳光照的问题, 研制了一种基于轨道参数的全天候室内太阳模拟装置。根据静态的太阳轨迹数据, 实时进行装置灯光的模拟运行, 并在运行中, 实时检测灯照与太阳光的近似度。实验结果表明, 此模拟装置的氙灯光源光谱分布在经过失配误差处理后波长能够满足GBPT12637-90中A级要求, 模拟器的辐照度范围为0~1600W/m2 , 平均辐照度为1000W/m2, 照度范围为0~65000lux, 有效辐照面积为400cm2 , 动态模拟偏差为4.3%。此装置基本实现了太阳光照的全天候模拟, 对太阳模拟技术的发展有一定的借鉴意义。
太阳模拟 氙灯 光谱 solar simulation xenon lamp spectrum
1 浙江师范大学 工学院，浙江 金华 321004
2 兰州交通大学 机电工程学院，甘肃 兰州 730070
设计了一种新型三自由度并联跟踪机构，以使太阳能板全方位地跟踪太阳并最大限度地输出有效发电量。采用三角平台上的万向节使太阳能板的大部分重量传递到支架上，通过3条细钢丝绳的协调动作使太阳能板的姿态发生变化，达到跟踪机构驱动电机耗能小，输出有效发电量多的目的。利用坐标变换理论建立了该三自由度并联跟踪机构的位置正解方程，然后用牛顿迭代法数值求解正解方程组; 最后，依据空间投影理论对该并联跟踪机构的空间位姿进行实测分析，并对设计的跟踪机构与传统二轴跟踪机构进行驱动耗能对比实验。结果表明：本文建立的位置正解方程与实测结果的趋势基本相同，输出位姿空间角α、β和距离zB的平均误差分别为1.8%、2.6%、0.84%，满足跟踪机构的误差要求，设计的跟踪机构的耗电量约为传统二轴跟踪机构的25%。
太阳能板 太阳自动跟踪 并联机构 位置正解 牛顿迭代 solar energy panel sun auto-tracking parallel mechanism positional forward solution Newton iteration
1 浙江师范大学 工学院，浙江 金华 321004
2 中海油田服务股份有限公司 油田技术事业部，北京101149
3 长安汽车北京工程研究院技术部，北京 100086
对随钻测井系统中井下涡轮发电机的关键部件进行了研究。首先，建立了一种水力性能较高的涡轮模型；然后，基于计算流体力学(CFD)理论，采用Fluent软件对不同叶片参数的涡轮模型进行了紊流流场研究，并分析了流量、转速对涡轮流场的影响；最后，通过涡轮发电机地面单向水利实验验证了流量、转速、负载与涡轮发电机输出电压的关系。仿真结果表明：15叶片、叶片进口角30°以上、出口角45°以下、中弧线圆弧半径40 mm以内对应的涡轮模型水力性能较好，但水力效率过高也会降低涡轮的工作寿命，因此，在一定范围内增大流量、转速对提高涡轮水力效率具有积极影响。所建立的涡轮模型能够提高涡轮的输出功率并保证其工作寿命。
随钻测井 涡轮发电机 涡轮 流场分析 地面实验 Logging While Drilling (LWD) turbine generator turbine flow field analysis ground-based experiment
为研究磁流变液在不同磁场作用下的挤压与拉伸力学性能，建立了用于测试磁流变液挤压与拉伸特性的实验装置，并通过ANSYS/Multiphysics对此实验装置磁路的磁感应强度分布进行了仿真分析。利用此装置研究了磁流变液在不同外加磁场强度下的挤压和拉伸特性，并建立了拉伸屈服应力与剪切屈服应力之间的关系。挤压实验表明，磁流变液在挤压应变约为0.15时具有最小的压缩弹性模量；当挤压应变大于0.15时，挤压应力和挤压弹性模量与挤压应变表现为指数关系，且指数随着外加磁场的增大呈上升趋势。拉伸屈服应力约为剪切屈服应力的4倍，据此计算得到的剪切屈服应变角在13.8~16.9°，验证了物理模型对磁流变液剪切应力描述的合理性。
磁流变液 挤压应力 拉伸屈服应力 剪切屈服应变角 MR fluids compressive stress tensile yield stress shear yield angle
1 浙江师范大学 机械设备与测控技术研究所，浙江 金华 321004
2 吉林大学 机械科学与工程学院 ，吉林 长春 130025
为了提高机械手姿态识别的精度，提出了区域边缘线段立体匹配算法。该算法利用图像中包含边缘线段区域的颜色特性和边缘线段的几何特征进行线段匹配，其中，区域的颜色特征包括边缘线段的左右颜色和梯度方向，边缘线段的几何特征包括长度、方向和角度。由于充分利用了图像提供的颜色信息，特别是颜色梯度方向信息，使得边缘线段的匹配不仅依靠其自身的几何特征(如长度，方向和位置)，而且依靠直线段所在图像区域的所有信息。因此，匹配的判据可以做得更准确。使用该算法进行机械手姿态识别实验，结果验证了该算法能够在复杂背景下识别机械手的姿态，识别精度高，其相对误差达到1.7%，该结果满足机械手在姿态识别中的精度要求。
双目立体视觉 机械手 匹配算法 姿态识别 binocular stereo vision manipulator match algorithm attitude recognition
1 浙江师范大学 机械设备与测控技术研究所,浙江 金华321004
2 吉林大学 机械学院,吉林 长春130025
针对随机纹理图像在实际生产环境下的色差检测问题,提出了基于CIELAB均匀颜色空间的色差检测算法。首先在HSV颜色空间中计算聚类数目,在CIELAB颜色空间中确定初始聚类中心,然后进行模糊C均值聚类,最后进行颜色特征的提取。以雨花石墙地砖为例,分别在光照、粉尘、振动3种典型干扰环境下进行了实验。实验结果表明,本文提出的色差检测算法检测结果受粉尘、振动干扰影响较小,色差值＜1.5,认为无色差,而受光照干扰影响较大,色差值＞1.5,认为有色差。这一结果与人眼的视觉判断相一致。建议在实际应用中应对光照条件、光源稳定性进行合理的控制。本算法对其它随机纹理产品的颜色检测也有实用价值。
彩色图像 特征提取 颜色空间 色差检测 colar image feature extract color space color-difference detection
吉林大学,机械科学与工程学院,吉林,长春,130025
设计了一套粗糙表面精度测量系统,采用线边缘激光三角法实现了亚像素级测量,在图像算法上采用改进的阈值法进行边缘检测,用形态滤波法对被测物表面图像进行处理.研究结果表明,该系统能较好地提高测量精度,并得出较满意的图像边缘,可达到5 m的测量精度要求,且具有一定的通用性,实现了对具有粗糙表面的电池极片涂敷层的厚度及均匀性的测量.
厚度测量 粗糙表面 亚像素 阈值法 激光三角法 线边缘法 形态滤波
