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隨著各類大型建筑物的出現(xiàn)，工程行業(yè)也對樁基礎(chǔ)提出了更高層次的要求。螺桿樁機(jī)是用于建筑工地打樁用的新型旋入式擠壓成型打樁機(jī)，具有: 滿足外部附加應(yīng)力的分步場規(guī)律、單樁豎向承載能力強(qiáng)及施工環(huán)境相對良好、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。立柱與樁架法蘭連接，螺桿樁機(jī)三維模型。螺桿樁機(jī)打樁前需要對樁架調(diào)平，調(diào)平精度影響樁孔的垂直度。原螺桿樁機(jī)的調(diào)平通過觀察安裝在立柱上的鉛垂來判斷樁架是否調(diào)平，調(diào)平精度低、時(shí)間長、調(diào)平穩(wěn)定性差。應(yīng)用于農(nóng)用、及工程設(shè)備的螺桿樁機(jī)樁架半自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)，不但能在施工前調(diào)整樁架的水平，亦能在施工中不斷的監(jiān)測和調(diào)整樁架的工作狀態(tài)。

1.PLC 的工作原理

測控部分是該系統(tǒng)的核心內(nèi)容，它由采集模塊和控制模塊組成。螺桿樁機(jī)預(yù)先支撐后，傾角傳感器實(shí)時(shí)檢測樁架前后與左右的傾角，以模擬量4 ～20 mA 的電流信號(hào)輸出，經(jīng)過擴(kuò)展模塊EM231 進(jìn)行A /D 轉(zhuǎn)換，直接在PLC 中進(jìn)行處理運(yùn)算，實(shí)時(shí)判斷樁架是否達(dá)到水平要求，如果點(diǎn)與點(diǎn)高度差超出允許范圍0 ～h₀，顯示屏提醒操作人員開始調(diào)平，直到滿足工作要求。

表1 傾角傳感器技術(shù)參數(shù)

2.液壓控制原理

液壓支腿系統(tǒng)液壓原理：PLC 發(fā)出的控制信號(hào)，輸送到顯示屏，操作員根據(jù)顯示屏提示來調(diào)節(jié)支腿油缸的手動(dòng)換向閥，手柄上調(diào)，閥芯上移，支腿油缸無桿腔進(jìn)油，活塞桿伸出; 手柄下調(diào)，閥芯下移，支腿油缸有桿腔進(jìn)油，活塞桿縮回。通過連續(xù)不斷地實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)支腿油缸的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)樁架的調(diào)平。^[1]

核聚變研究是當(dāng)前解決能源問題的重要研究課題，激光慣性約束聚變是實(shí)現(xiàn)核聚變的主要方法之一 而由球和2 個(gè)薄壁空腔組裝而成的微靶是慣性約束聚變(ICF)實(shí)驗(yàn)研究中的關(guān)鍵組件之一，其要求多路注入激光能同時(shí)準(zhǔn)確地注入柱腔，并對微球形成均勻的輻照場，微球在柱腔中的位置精度是提高輻照場對稱性和減緩R-T 不穩(wěn)定性的發(fā)展的關(guān)鍵因素之一 。

微靶尺度小于1 mm，其裝配屬于典型的空間三維微裝配。該類靶的裝配主要采用手工裝配方式，由熟練的裝配技術(shù)人員利用輔助夾具和顯微鏡來完成，存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、裝配周期長、裝配精度低、重復(fù)性差等問題，不能滿足ICF 研究的不斷發(fā)展。隨著對ICF 靶制備精密化要求的提高，采用半自動(dòng)裝配方式勢在必行。針對ICF 實(shí)驗(yàn)用微靶的裝配，研制了一種半自動(dòng)微裝配系統(tǒng)，系統(tǒng)具有顯微在線檢測、微零件自動(dòng)無損夾取、三維空間角度姿態(tài)調(diào)整、精密定位等功能，整個(gè)裝配過程由計(jì)算機(jī)控制完成。

微靶結(jié)構(gòu)，由2個(gè)半腔和微球組成，微球與柱腔均為薄壁件，材質(zhì)脆弱，尺寸微小(直徑小于1 mm)，裝配完后要求微球相對柱腔中心的位置偏差: 軸向與徑向均不超過10 μm，2 個(gè)半腔同軸度不超過20 μm，柱腔觀察口在圓周方向?qū)?zhǔn)，角度偏差小于1°。針對裝配精度要求與零件特性，研制了由三維微操作手組成的微器件半自動(dòng)裝配系統(tǒng) ，該系統(tǒng)采用三手協(xié)調(diào)動(dòng)作、以工作空間為中心分布的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意由左、中、右、零件傳送平臺(tái)等多自由度微動(dòng)平臺(tái)，顯微圖像與激光共焦兩路顯微在線檢測系統(tǒng)、靶零件微夾持系統(tǒng)組成，總共包含21 個(gè)電動(dòng)軸，具有裝配過程靶零件位置在線檢測、三維空間姿態(tài)調(diào)整、靶零件自動(dòng)傳送及運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的精確控制等功能，系統(tǒng)操作空間:40 mm × 40 mm × 50 mm，XYZ 重復(fù)定位精度≤2 μm，分辨率為1 μm;θ_xθ_yθ_z旋轉(zhuǎn)重復(fù)定位精度≤0．005°，分辨率為0．002°。系統(tǒng)以顯微在線檢測系統(tǒng)為反饋環(huán)節(jié)，形成閉環(huán)控制，裝配過程中顯微在線檢測系統(tǒng)對靶零件的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，控制系統(tǒng)根據(jù)顯微在線檢測系統(tǒng)反饋的位置信息，控制左、中、右3 個(gè)微操作平臺(tái)和微夾持系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)靶零件的自動(dòng)拾取、釋放和精確定位，從而完成裝配。

本半自動(dòng)微裝配系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要包括: 微操作系統(tǒng)、微夾持技術(shù)、顯微在線檢測技術(shù)等。

1.微操作系統(tǒng)

微操作系統(tǒng)主要完成40 mm × 40 mm × 50 mm 操作空間定位精度達(dá)到μm的三維平移運(yùn)動(dòng)以及相應(yīng)的姿態(tài)調(diào)整。主要包括: 左、中、右3 個(gè)微操作平臺(tái)、2 個(gè)柱腔微夾持器和1個(gè)微球微夾持器; 其中，左、右微操作平臺(tái)前端集成安裝有柱腔微夾持器，進(jìn)行半腔的精密定位; 由于零件微小，半腔為壁厚只有幾十微米厚空腔件，夾持精度不高，需要進(jìn)行三維空間姿態(tài)調(diào)整，為了實(shí)現(xiàn)半腔精確配準(zhǔn)，采用6 自由度微操作平臺(tái)，XYZ 行程為100 mm × 60 mm × 100 mm，θ_xθ_yθ_z行程為360° × 10° × 10°，3 個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)中心交于同一點(diǎn)，且距離微夾持器安裝端面500mm，偏差為10 μm，以保證柱腔中心與旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)重合，從而能有效地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)姿態(tài)的調(diào)整。中微操作手具有4自由度，末端安裝有微球微夾持器，主要進(jìn)行微球的精密定位，XYZ 行程為50 mm × 60 mm × 60 mm，θ_y行程為360°。

2.微夾持技術(shù)

微夾持器是實(shí)現(xiàn)對微小對象進(jìn)行夾持、運(yùn)送和放置等操作的重要工具，是微操作系統(tǒng)的末端執(zhí)行器 。本系統(tǒng)中分別采用真空吸附式和雙晶片壓電式2 種類型的微夾鉗分別對微球和柱腔進(jìn)行夾持、運(yùn)送、放置和對接等操作。柱腔微夾持器采用雙晶片壓電式結(jié)構(gòu)。壓電陶瓷雙晶片存在逆壓電效應(yīng)，即當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓加在壓電陶瓷雙晶片的中間電極和上下兩層晶片之間，使上下晶片產(chǎn)生的電場方向相反，而它們的極化方向相同，電場與極化方向相反的一側(cè)晶片伸長，相同的一側(cè)縮短，從而引起雙晶片的彎曲變形，在自由端產(chǎn)生位移; 改變驅(qū)動(dòng)電壓的大小和極性，可改變其彎曲的程度和方向 。柱腔微夾持器根據(jù)壓電陶瓷雙晶片的逆壓電效應(yīng)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，由兩片并行雙晶片構(gòu)成雙懸臂梁結(jié)構(gòu) ，兩片雙晶片的尺寸、材料相同，一端由固定件固定，另一端為自由端，在驅(qū)動(dòng)電壓的作用下自由端會(huì)產(chǎn)生彎曲形變，兩片雙晶片的彎曲形變形成末端的開閉運(yùn)動(dòng)，開閉程度和方向由控制驅(qū)動(dòng)電壓的大小和極性進(jìn)行調(diào)節(jié); 在雙晶片根部粘貼應(yīng)變計(jì)，檢測微夾鉗形變產(chǎn)生的應(yīng)變信號(hào)，當(dāng)微夾鉗受到外力作用時(shí)，會(huì)改變由驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生的正常形變，實(shí)現(xiàn)對微夾持力的感知與檢測。

柱腔微夾持器與驅(qū)動(dòng)電源的連接方式，雙晶片的驅(qū)動(dòng)電壓加在中間電極( 導(dǎo)電碳纖維基板) 和上下兩層晶片之間，使上下晶片產(chǎn)生的電場方向相反，從而引起雙晶片的彎曲變形; 通過改變驅(qū)動(dòng)電壓的大小和極性，可改變其彎曲的程度和方向。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓為0 時(shí)，微夾持器處于初始狀態(tài)，不發(fā)生形變 ;當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓為正時(shí)，雙晶片1 和2 相向形變，產(chǎn)生閉合運(yùn)動(dòng) ;當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓為負(fù)時(shí)，雙晶片1 和2 反向形變，產(chǎn)生張開運(yùn)動(dòng)。因此，控制驅(qū)動(dòng)電壓的極性和大小，就可確定微夾持器末端( 手指) 開閉合運(yùn)動(dòng)的方向和程度，實(shí)現(xiàn)半腔的夾持和釋放。

微球?yàn)閬喓撩壮叨鹊谋”谇驓ぃb配過程中，由于尺寸效應(yīng)，微球其重力的影響下降，靜電力、范德華力、表面張力占統(tǒng)治地位，將致使不能自由釋放靶零件時(shí)，從而降低裝配。為了克服這種影響，采效率和破壞了裝配的定位精度用真空吸附原理設(shè)計(jì)微夾持器，其可以對微球進(jìn)行無損吸取、移動(dòng)、自由釋放等操作。其工作原理是利用真空吸管的粘著力和真空吸附產(chǎn)生的負(fù)壓力對微球進(jìn)行吸取，利用正壓力進(jìn)行放置，當(dāng)吸取微球時(shí)，電磁閥1 接通，電磁閥2 斷開，通過壓力調(diào)節(jié)閥控制吸附力的大小，以避免損壞微球; 當(dāng)釋放微球時(shí)，電磁閥1 斷開，電磁閥2 接通，通過壓力閥和速度閥精確控制氣路正壓力，以克服微球與吸嘴間的表面作用力，實(shí)現(xiàn)自由釋放微球。為了有效地吸取和釋放，]，吸嘴前端尺寸確定為50μm 左右，這時(shí)拾取釋放的成功率較高，而且可減少其對微球位置檢測精度的影響。同時(shí)為了減少球與吸嘴間的表面粘附力，在吸嘴表面濺射與微球材料相同的涂層。^[2]

從航空影像中自動(dòng)提取人工目標(biāo)是圖像理解的一個(gè)基本內(nèi)容, 它不僅是實(shí)現(xiàn)地物測繪的一個(gè)重要步驟, 也是當(dāng)前數(shù)字?jǐn)z影測量邁向全自動(dòng)化的一個(gè)瓶頸環(huán)節(jié)。 建筑物是城市區(qū)域的一個(gè)重要特征, 從城區(qū)環(huán)境中提取建筑物在城市地圖繪制、城市區(qū)域規(guī)劃、地理信息工程中有著廣泛的應(yīng)用。

航空影像中建筑物的形狀復(fù)雜多樣, 其中泛的是矩形房屋結(jié)構(gòu)。矩形房屋的自動(dòng)和半自動(dòng)提取, 國內(nèi)外均開展了許多研究, 提出了一種幾何約束與影像分割相結(jié)合的半自動(dòng)房屋提取方法, 提取穩(wěn)定性較好, 但由于需要較多的人工干預(yù), 操作起來不太方便。 采用知覺分組的概念將直線分組來提取可疑建筑物, 然后利用陰影信息對提取結(jié)果進(jìn)行確認(rèn), 但一個(gè)建筑物中的陰影有時(shí)可能會(huì)被建筑物自身遮蓋或是落入相鄰的建筑物中,因而使陰影信息的利用出現(xiàn)問題。通過提取矩形的角點(diǎn)來提取矩形, 用于簡單的直線圖形比較快速而有效,但對復(fù)雜的圖形則難以適用。通過建立各直線的相對位置關(guān)系圖, 計(jì)算各直線相互關(guān)系的代價(jià)函數(shù), 最后利用代價(jià)函數(shù)最小準(zhǔn)則提取矩形。 這種方法能夠比較有效地完成復(fù)雜圖形的矩形房屋提取, 但建立直線關(guān)系圖所需的存儲(chǔ)空間是巨大的。

提出一種改進(jìn)的Hough變換用于影像中矩形建筑物的半自動(dòng)提取。同傳統(tǒng)Hough 變換相比,改進(jìn)的Hough 變換充分利用了Hough變換的參數(shù)空間數(shù)據(jù),將H ough變換的“投票” 過程和直線段的檢測過程融為一體, 獲得直線段的端點(diǎn)坐標(biāo)。 根據(jù)直線段的端點(diǎn)坐標(biāo)消除虛假直線段的過連接并根據(jù)直線段的角度、 距離條件合并直線段。 最后通過直線段上的若干點(diǎn)利用最小二乘法擬合出一條直線, 通過計(jì)算直線的交點(diǎn)確定建筑物的角點(diǎn)坐標(biāo),完成影像中建筑物的半自動(dòng)提取。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:用改進(jìn)的H ough變換算法提取出的航空影像中建筑物邊緣線段結(jié)果是正確的, 取得了不錯(cuò)的效果。

1.Hough變換

Hough變換是H ough于1962年提出的形狀匹配技術(shù),用于檢測圖像中直線、 圓、 拋物線等形狀能夠用一定函數(shù)關(guān)系描述的曲線, 它在影像分析、模式識(shí)別等領(lǐng)域中得到了成功的應(yīng)用。其基本原理是將影像空間中的曲線(包括直線)變換到參數(shù)空間中, 將被檢測圖像中的參數(shù)曲線在參數(shù)空間中凝聚起來, 形成與相應(yīng)曲線對應(yīng)的參數(shù)峰點(diǎn), 通過檢測參數(shù)空間中的峰值點(diǎn), 從而得到圖像中各個(gè)曲線的描述參數(shù)。直線H ough變換通常采用的直線模型為r =x cosθ+y sinθ(1)其中r是從原點(diǎn)引到直線的垂線長度;θ是垂線與x 軸正向的夾角。對于影像空間直線上任意一點(diǎn)(x, y), Hough變換將其映射到參數(shù)空間(θ, r) 的一條正弦曲線上, 由于影像空間內(nèi)的一條直線由一對參數(shù)(θ₀, r₀) 的確定, 因而該直線上的各點(diǎn)變換到參數(shù)空間中的各正弦曲線必須都經(jīng)過點(diǎn)(θ₀, r₀) , 在參數(shù)空間中這個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)就代表了影像空間這條直線的參數(shù), 這樣, 檢測影像中直線的問題就轉(zhuǎn)化為檢測參數(shù)空間中的共線點(diǎn)的問題。 由于存在噪聲及特征點(diǎn)的位置誤差, 參數(shù)空間中所映射的曲線并不嚴(yán)格通過某一點(diǎn), 而是在一個(gè)小區(qū)域中出現(xiàn)一個(gè)峰。只要檢測峰值點(diǎn), 就能確定直線的參數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中, H ough變換算法是根據(jù)式(1) 將圖像空間中的每一點(diǎn)(x_i, y_i) 映射到Hough空間中的一組累加器HT(θ_i,r_i),滿足上式的每一點(diǎn),將使對應(yīng)的所有累加器中的值加1。如果圖像中包含一條直線,則有一個(gè)對應(yīng)的累加器會(huì)出現(xiàn)局部值, 設(shè)定一個(gè)閾值,若該局部值大于該閾值, 則說明有直線存在。通過檢測Hough空間中的局部值,可以確定與該條直線對應(yīng)的一對參數(shù)(θ, r), 從而把該直線檢測出來。

2.Hough變換特點(diǎn)

Hough變換具有明了的幾何解析性, 其突出特點(diǎn)是抗力強(qiáng), 對被檢測圖像的噪聲不敏感, 即使待檢線條有小的擾動(dòng)或斷裂, 甚至虛線, 進(jìn)行H ough變換后, 在參數(shù)空間仍能得到明顯的峰值點(diǎn)。但H ough變換也存在著局限性:①通過H ough變換的參數(shù)空間的值來檢測得到的直線, 是由一些共線點(diǎn)組成的直線, 而不管其是否連通, 一些離散的點(diǎn)或一些相距較遠(yuǎn)的線段都可能被認(rèn)為是一條直線, 也就是說, 傳統(tǒng)Hough變換不能檢測出線段,檢測到的是一些共線的點(diǎn)。 若在某個(gè)方向上共線的點(diǎn)最多且共線點(diǎn)的數(shù)目超過事先給定的閾值。這就是傳統(tǒng)H ough 變換所要檢測到的結(jié)果;但是在一些檢測直線的實(shí)際應(yīng)用中, 線段的端點(diǎn)、長度方位等屬性是十分重要的;②直線r =x co sθ+y sinθ是否存在僅由它上面像素的個(gè)數(shù)決定,而不管這些像素是連續(xù)的還是離散的。 從而導(dǎo)致過連接及虛假端點(diǎn)現(xiàn)象的出現(xiàn);③由于實(shí)際計(jì)算時(shí)所考慮的θ值及r值是離散的, 某條直線(r₁, θ₁) 的部分像素有可能也同時(shí)被認(rèn)為是與它成一微小夾角的另一直線(r₂, θ₂) 上的點(diǎn),特別是r, θ值的間隔稍大時(shí),這樣重復(fù)計(jì)算出的直線會(huì)更多;④由于參數(shù)坐標(biāo)下(r, θ) 均為離散值, 相應(yīng)地提取的直線參數(shù)也為離散值, 因而提取的直線精度較差。^[3]

半自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)又稱為操瞄系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于諸軍兵種的裝備領(lǐng)域。相對于自動(dòng)跟蹤，半自動(dòng)跟蹤的突出優(yōu)點(diǎn)是能直接體現(xiàn)人員意圖、準(zhǔn)確選取 / 切換跟蹤對象，特別適合于復(fù)雜背景下多目標(biāo)的跟蹤控制。半自動(dòng)跟蹤一般需要操縱手利用雷達(dá)、電視、紅外、激光、白光等探測單元獲取戰(zhàn)場信息 ( 一般為視頻形式) ，根據(jù)指令或目標(biāo)威脅程度，選定目標(biāo)，估計(jì)目標(biāo)相對視場中心的偏差量，進(jìn)而利用操控裝置產(chǎn)生控制信號(hào)，通過伺服裝置帶動(dòng)目標(biāo)探測器適當(dāng)運(yùn)動(dòng)，消除瞄準(zhǔn)線和目標(biāo)線的偏差量。

然而，我軍現(xiàn)役裝備半自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，算法功能單一，智能化程度低，不適應(yīng)復(fù)雜條件下的戰(zhàn)場環(huán)境。為研究人機(jī)閉環(huán)、協(xié)同工作的特征規(guī)律，建立操控意圖與目標(biāo)運(yùn)動(dòng)特征之間的關(guān)系模型，本文通過對空目標(biāo)進(jìn)行半實(shí)物仿真，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了 1 套半自動(dòng)跟蹤技術(shù)的開發(fā)平臺(tái)，為研究“準(zhǔn)確、快速、靈活”的半自動(dòng)跟蹤技術(shù)提供了有力支撐。

現(xiàn)代戰(zhàn)場環(huán)境越來越復(fù)雜，空中目標(biāo)的機(jī)動(dòng)能力越來越強(qiáng)，戰(zhàn)機(jī)稍縱即逝，且很可能出現(xiàn)目標(biāo)遮擋、視場光線劇烈變化、安裝載體振動(dòng)不穩(wěn)等情況，因此，跟蹤系統(tǒng)必須快速、準(zhǔn)確、靈活地完成目標(biāo)搜索、識(shí)別、選定和跟蹤。這就要求跟蹤算法具有高度智能化，在具有自動(dòng)跟蹤能力的同時(shí)，也應(yīng)具有高效、準(zhǔn)確的半自動(dòng)跟蹤能力。早期半自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)由 2 名操作手分別操作 1 套跟蹤裝置，各自負(fù)責(zé)方位和高低自由度的跟蹤控制，這就要求 2 人之間默契配合，否則會(huì)出現(xiàn)跟蹤不穩(wěn)、耗時(shí)過長等，火控系統(tǒng)一般采用 1 名操作手加 1 套跟蹤裝

置的方式，即單人同時(shí)控制目標(biāo) 2 個(gè)角坐標(biāo)( β，ε) 。操作裝置一般為單柄操縱桿，也有部分裝備采用軌跡球、手輪等操作員作為半自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的一環(huán)，其操作本身特點(diǎn)以及熟練程度將直接影響跟蹤效果。同時(shí)，由于人的動(dòng)作規(guī)律具有很強(qiáng)的個(gè)體差異性和時(shí)間上的隨機(jī)性，易受外界偶發(fā)因素影響，所以對人的控制行為進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，可有針對性地改進(jìn)跟蹤算法，提高手動(dòng)跟蹤的自動(dòng)化程度。

雖然我國在機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤領(lǐng)域做了大量投入，但與水平相比還有相當(dāng)差距。部分裝備雖配備穩(wěn)像式火控系統(tǒng)，但自動(dòng)化程度還比較低，炮手或車長跟蹤目標(biāo)的精度較低，尤其對做機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)不僅跟蹤誤差大，而且跟蹤 / 精瞄時(shí)間較長。從跟蹤技術(shù)角度看，存在的主要問題是半自動(dòng)跟蹤結(jié)構(gòu)簡單，算法功能單一，控制關(guān)系通過分離運(yùn)放電路進(jìn)行傳遞，因此操縱偏移量與伺服控制量之間是固定的函數(shù)關(guān)系，沒有考慮跟蹤對象的特性( 例如快速目標(biāo)，要放大其跟蹤增益; 低速 / 靜止目標(biāo)，要降低增益，提高精度) ，也沒有考慮操作的連續(xù)性，不能針對操作人員的操作意圖來靈活控制，不適合多目標(biāo)中快速選擇 。

為定量評估半自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的跟蹤性能，本文參照自行式高炮系統(tǒng)的基本架構(gòu)，建立了目標(biāo)跟蹤技術(shù)開發(fā)平臺(tái)，，通過在載體上搭載各種試驗(yàn)單元，模擬實(shí)現(xiàn)了自行高炮的短停和行進(jìn)間的目標(biāo)搜索、跟蹤、射擊等戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作。結(jié)合室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室條件，本平臺(tái)根據(jù)目標(biāo)航跡，利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)等比例縮小的飛機(jī)模型，模擬對空條件，實(shí)際效果操作員可選擇單柄操縱桿、軌跡球或鼠標(biāo)作為操控裝置，產(chǎn)生控制信號(hào)，經(jīng)過穩(wěn)定跟蹤計(jì)算機(jī)處理，驅(qū)動(dòng)伺服轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)電視探測頭，完成目標(biāo)的搜索、捕獲和跟蹤; DSP 處理板的核心處理器為 1 片 TMS320DM642 芯片，協(xié)處理器為 1 片 XC2S300E FPGA 芯片，二者配合工作，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測和定位，并疊加波門、“十”字線等顯示信息 姿態(tài)測量系統(tǒng)則向穩(wěn)定跟蹤計(jì)算機(jī)提供當(dāng)前車體的姿態(tài)角( κ，θ) 。單柄操縱桿采用雙軸霍爾操縱桿，能夠同時(shí)測量手柄在x、y 兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)量，其輸出響應(yīng)與機(jī)械偏移量為線性關(guān)系，通信形式為 115 200 bit /s 的 RS232。其頂部設(shè)計(jì)有手動(dòng) / 自動(dòng)跟蹤切換按鈕。松開操縱桿后，操縱桿自動(dòng)彈回位置。

本平臺(tái)可作為操作手的模擬訓(xùn)練平臺(tái)，也可作為操控裝置的測試平臺(tái)，進(jìn)而可作為支持新型操控裝置和跟蹤控制算法的研發(fā)平臺(tái)。作為模擬訓(xùn)練平臺(tái)，可避免實(shí)裝損耗，有效改善操作員的訓(xùn)練條件。訓(xùn)練過程中，可實(shí)時(shí)顯示目標(biāo)運(yùn)動(dòng)曲線和操縱桿的響應(yīng)曲線，供參訓(xùn)人員或督導(dǎo)人員記錄、分析。在每個(gè)航路跟蹤訓(xùn)練結(jié)束后，系統(tǒng)將對訓(xùn)練過程的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、統(tǒng)計(jì)和分析，得到誤差、反應(yīng)速度、跟蹤平穩(wěn)性等量化指標(biāo)，并給出綜合評價(jià)等級(jí)，使訓(xùn)練人員從不同角度了解自己的跟蹤效果和存在缺陷，以便于有針對性地進(jìn)行改進(jìn)。

另一方面，除了操作員自身因素外，系統(tǒng)跟蹤性能還取決于操縱裝置、跟蹤計(jì)算機(jī)、伺服機(jī)構(gòu)等環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。為提升整體性能，有必要針對這些環(huán)節(jié)開展測試和研究。本平臺(tái)支持復(fù)雜的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，能夠模擬復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境下目標(biāo)高度機(jī)動(dòng)的情況。通過選擇不同的操縱裝置、不同的跟蹤控制算法，配合大樣本的訓(xùn)練，開展各環(huán)節(jié)的性能評估和驗(yàn)證。

特別地，由于人的反應(yīng)動(dòng)作屬于典型的模糊系統(tǒng)，不同用戶( 甚至同 1 個(gè)用戶在不同情況下) 做相同動(dòng)作的響應(yīng)存在大幅度的隨機(jī)性波動(dòng)，因此，需要研究其操作員行為意圖的理解方法，建立其動(dòng)作軌跡與意圖之間的對應(yīng)關(guān)系，這一關(guān)系顯然是非線性的，并且具有很強(qiáng)的不確定性。可以利用本平臺(tái)對上述關(guān)系進(jìn)行建模，通過長時(shí)間的訓(xùn)練( 學(xué)習(xí)) 過程，得到恰當(dāng)?shù)哪Ｐ徒Y(jié)構(gòu)和參數(shù)，用于跟蹤系統(tǒng)的閉環(huán)控制，從而提升系統(tǒng)的跟蹤準(zhǔn)確性、平穩(wěn)性、快速性等指標(biāo)。^[4]

半自動(dòng)裝箱機(jī)是一種能夠?qū)o包裝或者是小包裝產(chǎn)品采用自動(dòng)的方式裝入包裝箱的一種機(jī)器設(shè)備。半自動(dòng)裝箱機(jī)能夠?qū)a(chǎn)品按照一定排列方式和規(guī)定數(shù)量裝入箱中，最終將箱的開口部分閉合或者是封牢。半自動(dòng)裝箱機(jī)的特點(diǎn)是科技含量高、裝箱的效率高并且裝箱的質(zhì)量好。但是在使用中由于自動(dòng)裝箱機(jī)的價(jià)格比較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維修和保養(yǎng)量比較大。

半自動(dòng)集裝箱機(jī)主要是由上層機(jī)構(gòu)和下層機(jī)構(gòu)共同組成。然而在上層機(jī)構(gòu)中，它是由支架、華東導(dǎo)軌、翻版裝置、同步齒形帶以及步進(jìn)電機(jī)和傳動(dòng)裝置共同組成。在下層機(jī)構(gòu)中，主要有步進(jìn)電機(jī)及傳動(dòng)裝置、帶式輸送機(jī)組。在上層機(jī)構(gòu)中，采用的是翻版裝置來接受帶式輸送機(jī)進(jìn)行連續(xù)的輸送袋包裝物，其工作的原理可以沿著滑動(dòng)導(dǎo)軌滑動(dòng)。在工作中，翻版可以帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在包裝的過程中，當(dāng)翻版上的袋裝物達(dá)到了要求時(shí)，牽引電磁鐵吸合翻板打開，再由翻板上的重物在重力作用下自由下落然后進(jìn)入包裝箱。在下層機(jī)構(gòu)中主要是由帶式輸送機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、傳動(dòng)裝置組成，這就是為了進(jìn)一步提高紙箱的定位精度，然后由帶式輸送機(jī)上裝有的隔離板進(jìn)行隔離，最終將包裝紙箱進(jìn)行擺放和輸送。

在簡易半自動(dòng)裝箱機(jī)中，在工業(yè)生產(chǎn)中，小袋包裝機(jī)來進(jìn)行封口后，垂直電騾到帶式輸送機(jī)上，然后輸送到位。在這個(gè)位置上安裝有光電傳感器，然后通過信號(hào)最終實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能的轉(zhuǎn)化，裝箱的數(shù)量可以根據(jù)裝箱的要求來具體的設(shè)定，在傳送帶端部的下方裝有擺動(dòng)裝置。再由擺動(dòng)裝置的溜槽來實(shí)現(xiàn)將小袋包裝產(chǎn)品裝入瓦楞紙箱中，進(jìn)一步來實(shí)現(xiàn)裝箱機(jī)精確計(jì)數(shù)。然而在研究簡易半自動(dòng)裝箱機(jī)的工位布置

表5 不同結(jié)合料的瀝青混合料凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

不同結(jié)合料的瀝青混合料浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

通過分析表5，6 的數(shù)據(jù)，得出以下結(jié)論: 摻加抗車轍劑后基質(zhì)瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度下降約30% ，SBS 改性瀝青混合料劈裂強(qiáng)度增幅接近130% ;摻加抗車轍劑后基質(zhì)瀝青混合料凍融后的劈裂強(qiáng)度下降，SBS 改性瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度提高; 基質(zhì)瀝青混合料的凍融劈裂強(qiáng)度比在加入抗車轍劑后提高，而SBS 瀝青混合料在加入抗車轍劑后凍融劈裂強(qiáng)度比下降。

加入抗車轍劑后，基質(zhì)瀝青混合料30min 的穩(wěn)定度和48h 穩(wěn)定度都有所提高，SBS 改性瀝青混合料30min 的穩(wěn)定度和48h 的穩(wěn)定度都有所下降。SBS 改性瀝青混合料本身有較好的抗水損壞能力，但是摻加抗車轍劑后的水穩(wěn)定性反而降低了，而基質(zhì)瀝青混合料中由于摻加抗車轍劑后遇水穩(wěn)定的能力甚至超過了SBS 改性瀝青混合料的水穩(wěn)性。^[5]