半自动是部分不靠人工而由机器装置操作。半自动提取, 提出了一种几何约束与影像分割相结合的半自动房屋提取方法, 提取稳定性较好, 但需要较多的人工干预。半自动跟踪系统，广泛应用于诸军兵种的装备领域。半自动跟踪一般需要操纵手利用雷达、电视、红外、激光、白光等探测单元获取战场信息 ( 一般为视频形式) ，根据作战指令或目标威胁程度，选定作战目标，估计目标相对视场中心的偏差量，进而利用操控装置产生控制信号，通过伺服装置带动目标探测器适当运动，消除瞄准线和目标线的偏差量。

随着各类大型建筑物的出现，工程行业也对桩基础提出了更高层次的要求。螺杆桩机是用于建筑工地打桩用的新型旋入式挤压成型打桩机，具有: 满足外部附加应力的分步场规律、单桩竖向承载能力强及施工环境相对良好、环保等优点。立柱与桩架法兰连接，螺杆桩机三维模型。螺杆桩机打桩前需要对桩架调平，调平精度影响桩孔的垂直度。原螺杆桩机的调平通过观察安装在立柱上的铅垂来判断桩架是否调平，调平精度低、时间长、调平稳定性差。应用于农用、军用及工程设备的螺杆桩机桩架半自动调平系统，不但能在施工前调整桩架的水平，亦能在施工中不断的监测和调整桩架的工作状态。

1.PLC 的工作原理

测控部分是该系统的核心内容，它由采集模块和控制模块组成。螺杆桩机预先支撑后，倾角传感器实时检测桩架前后与左右的倾角，以模拟量4 ～20 mA 的电流信号输出，经过扩展模块EM231 进行A /D 转换，直接在PLC 中进行处理运算，实时判断桩架是否达到水平要求，如果最高点与最低点高度差超出允许范围0 ～h0，显示屏提醒操作人员开始调平，直到满足工作要求。

表1 倾角传感器技术参数

2.液压控制原理

液压支腿系统液压原理：PLC 发出的控制信号，输送到显示屏，操作员根据显示屏提示来调节支腿油缸的手动换向阀，手柄上调，阀芯上移，支腿油缸无杆腔进油，活塞杆伸出; 手柄下调，阀芯下移，支腿油缸有杆腔进油，活塞杆缩回。通过连续不断地实时调节支腿油缸的运动，实现桩架的调平。

核聚变研究是当前解决能源问题的重要研究课题，激光惯性约束聚变是实现核聚变的主要方法之一 而由球和2 个薄壁空腔组装而成的微靶是惯性约束聚变(ICF)实验研究中的关键组件之一，其要求多路注入激光能同时准确地注入柱腔，并对微球形成均匀的辐照场，微球在柱腔中的位置精度是提高辐照场对称性和减缓R-T 不稳定性的发展的关键因素之一 。

微靶尺度小于1 mm，其装配属于典型的空间三维微装配。该类靶的装配主要采用手工装配方式，由熟练的装配技术人员利用辅助夹具和显微镜来完成，存在劳动强度大、装配周期长、装配精度低、重复性差等问题，不能满足ICF 研究的不断发展。随着对ICF 靶制备精密化要求的提高，采用半自动装配方式势在必行。针对ICF 实验用微靶的装配，研制了一种半自动微装配系统，系统具有显微在线检测、微零件自动无损夹取、三维空间角度姿态调整、精密定位等功能，整个装配过程由计算机控制完成。

微靶结构，由2个半腔和微球组成，微球与柱腔均为薄壁件，材质脆弱，尺寸微小(直径小于1 mm)，装配完后要求微球相对柱腔中心的位置偏差: 轴向与径向均不超过10 μm，2 个半腔同轴度不超过20 μm，柱腔观察口在圆周方向对准，角度偏差小于1°。针对装配精度要求与零件特性，研制了由三维微操作手组成的微器件半自动装配系统 ，该系统采用三手协调动作、以工作空间为中心分布的拓扑结构，系统结构示意由左、中、右、零件传送平台等多自由度微动平台，显微图像与激光共焦两路显微在线检测系统、靶零件微夹持系统组成，总共包含21 个电动轴，具有装配过程靶零件位置在线检测、三维空间姿态调整、靶零件自动传送及运动平台的精确控制等功能，系统操作空间:40 mm × 40 mm × 50 mm，XYZ 重复定位精度≤2 μm，分辨率为1 μm;θxθyθz旋转重复定位精度≤0．005°，分辨率为0．002°。系统以显微在线检测系统为反馈环节，形成闭环控制，装配过程中显微在线检测系统对靶零件的位置进行实时检测，控制系统根据显微在线检测系统反馈的位置信息，控制左、中、右3 个微操作平台和微夹持系统相互协调动作以实现靶零件的自动拾取、释放和精确定位，从而完成装配。

本半自动微装配系统涉及的关键技术主要包括: 微操作系统、微夹持技术、显微在线检测技术等。

1.微操作系统

微操作系统主要完成40 mm × 40 mm × 50 mm 操作空间定位精度达到μm的三维平移运动以及相应的姿态调整。主要包括: 左、中、右3 个微操作平台、2 个柱腔微夹持器和1个微球微夹持器; 其中，左、右微操作平台前端集成安装有柱腔微夹持器，进行半腔的精密定位; 由于零件微小，半腔为壁厚只有几十微米厚空腔件，夹持精度不高，需要进行三维空间姿态调整，为了实现半腔精确配准，采用6 自由度微操作平台，XYZ 行程为100 mm × 60 mm × 100 mm，θxθyθz行程为360° × 10° × 10°，3 个旋转平台的旋转中心交于同一点，且距离微夹持器安装端面500mm，偏差为10 μm，以保证柱腔中心与旋转中心点重合，从而能有效地进行旋转姿态的调整。中微操作手具有4自由度，末端安装有微球微夹持器，主要进行微球的精密定位，XYZ 行程为50 mm × 60 mm × 60 mm，θy行程为360°。

2.微夹持技术

微夹持器是实现对微小对象进行夹持、运送和放置等操作的重要工具，是微操作系统的末端执行器 。本系统中分别采用真空吸附式和双晶片压电式2 种类型的微夹钳分别对微球和柱腔进行夹持、运送、放置和对接等操作。柱腔微夹持器采用双晶片压电式结构。压电陶瓷双晶片存在逆压电效应，即当驱动电压加在压电陶瓷双晶片的中间电极和上下两层晶片之间，使上下晶片产生的电场方向相反，而它们的极化方向相同，电场与极化方向相反的一侧晶片伸长，相同的一侧缩短，从而引起双晶片的弯曲变形，在自由端产生位移; 改变驱动电压的大小和极性，可改变其弯曲的程度和方向 。柱腔微夹持器根据压电陶瓷双晶片的逆压电效应原理进行设计，由两片并行双晶片构成双悬臂梁结构 ，两片双晶片的尺寸、材料相同，一端由固定件固定，另一端为自由端，在驱动电压的作用下自由端会产生弯曲形变，两片双晶片的弯曲形变形成末端的开闭运动，开闭程度和方向由控制驱动电压的大小和极性进行调节; 在双晶片根部粘贴应变计，检测微夹钳形变产生的应变信号，当微夹钳受到外力作用时，会改变由驱动电压产生的正常形变，实现对微夹持力的感知与检测。

柱腔微夹持器与驱动电源的连接方式，双晶片的驱动电压加在中间电极( 导电碳纤维基板) 和上下两层晶片之间，使上下晶片产生的电场方向相反，从而引起双晶片的弯曲变形; 通过改变驱动电压的大小和极性，可改变其弯曲的程度和方向。当驱动电压为0 时，微夹持器处于初始状态，不发生形变 ;当驱动电压为正时，双晶片1 和2 相向形变，产生闭合运动 ;当驱动电压为负时，双晶片1 和2 反向形变，产生张开运动。因此，控制驱动电压的极性和大小，就可确定微夹持器末端( 手指) 开闭合运动的方向和程度，实现半腔的夹持和释放。

微球为亚毫米尺度的薄壁球壳，装配过程中，由于尺寸效应，微球其重力的影响下降，静电力、范德华力、表面张力占统治地位，将致使不能自由释放靶零件时，从而降低装配。为了克服这种影响，采效率和破坏了装配的定位精度用真空吸附原理设计微夹持器，其可以对微球进行无损吸取、移动、自由释放等操作。其工作原理是利用真空吸管的粘着力和真空吸附产生的负压力对微球进行吸取，利用正压力进行放置，当吸取微球时，电磁阀1 接通，电磁阀2 断开，通过压力调节阀控制吸附力的大小，以避免损坏微球; 当释放微球时，电磁阀1 断开，电磁阀2 接通，通过压力阀和速度阀精确控制气路正压力，以克服微球与吸嘴间的表面作用力，实现自由释放微球。为了有效地吸取和释放，]，吸嘴前端最佳尺寸确定为50μm 左右，这时拾取释放的成功率较高，而且可减少其对微球位置检测精度的影响。同时为了减少球与吸嘴间的表面粘附力，在吸嘴表面溅射与微球材料相同的涂层。

从航空影像中自动提取人工目标是图像理解的一个基本内容, 它不仅是实现地物测绘的一个重要步骤, 也是当前数字摄影测量迈向全自动化的一个瓶颈环节。 建筑物是城市区域的一个重要特征, 从城区环境中提取建筑物在城市地图绘制、城市区域规划、地理信息工程中有着广泛的应用。

航空影像中建筑物的形状复杂多样, 其中最广泛的是矩形房屋结构。矩形房屋的自动和半自动提取, 国内外均开展了许多研究, 提出了一种几何约束与影像分割相结合的半自动房屋提取方法, 提取稳定性较好, 但由于需要较多的人工干预, 操作起来不太方便。 采用知觉分组的概念将直线分组来提取可疑建筑物, 然后利用阴影信息对提取结果进行确认, 但一个建筑物中的阴影有时可能会被建筑物自身遮盖或是落入相邻的建筑物中,因而使阴影信息的利用出现问题。通过提取矩形的角点来提取矩形, 用于简单的直线图形比较快速而有效,但对复杂的图形则难以适用。通过建立各直线的相对位置关系图, 计算各直线相互关系的代价函数, 最后利用代价函数最小准则提取矩形。 这种方法能够比较有效地完成复杂图形的矩形房屋提取, 但建立直线关系图所需的存储空间是巨大的。

提出一种改进的Hough变换用于影像中矩形建筑物的半自动提取。同传统Hough 变换相比,改进的Hough 变换充分利用了Hough变换的参数空间数据,将H ough变换的“投票” 过程和直线段的检测过程融为一体, 获得直线段的端点坐标。 根据直线段的端点坐标消除虚假直线段的过连接并根据直线段的角度、 距离条件合并直线段。 最后通过直线段上的若干点利用最小二乘法拟合出一条最佳直线, 通过计算最佳直线的交点确定建筑物的角点坐标,完成影像中建筑物的半自动提取。实验结果表明:用改进的H ough变换算法提取出的航空影像中建筑物边缘线段结果是正确的, 取得了不错的效果。

1.Hough变换

Hough变换是H ough于1962年提出的形状匹配技术,用于检测图像中直线、 圆、 抛物线等形状能够用一定函数关系描述的曲线, 它在影像分析、模式识别等领域中得到了成功的应用。其基本原理是将影像空间中的曲线(包括直线)变换到参数空间中, 将被检测图像中的参数曲线在参数空间中凝聚起来, 形成与相应曲线对应的参数峰点, 通过检测参数空间中的峰值点, 从而得到图像中各个曲线的描述参数。直线H ough变换通常采用的直线模型为r =x cosθ+y sinθ(1)其中r是从原点引到直线的垂线长度;θ是垂线与x 轴正向的夹角。对于影像空间直线上任意一点(x, y), Hough变换将其映射到参数空间(θ, r) 的一条正弦曲线上, 由于影像空间内的一条直线由一对参数(θ0, r0) 唯一的确定, 因而该直线上的各点变换到参数空间中的各正弦曲线必须都经过点(θ0, r0) , 在参数空间中这个点的坐标就代表了影像空间这条直线的参数, 这样, 检测影像中直线的问题就转化为检测参数空间中的共线点的问题。 由于存在噪声及特征点的位置误差, 参数空间中所映射的曲线并不严格通过某一点, 而是在一个小区域中出现一个峰。只要检测峰值点, 就能确定直线的参数。在实际应用中, H ough变换算法是根据式(1) 将图像空间中的每一点(xi, yi) 映射到Hough空间中的一组累加器HT(θi,ri),满足上式的每一点,将使对应的所有累加器中的值加1。如果图像中包含一条直线,则有一个对应的累加器会出现局部最大值, 设定一个阈值,若该局部最大值大于该阈值, 则说明有直线存在。通过检测Hough空间中的局部最大值,可以确定与该条直线对应的一对参数(θ, r), 从而把该直线检测出来。

2.Hough变换特点

Hough变换具有明了的几何解析性, 其突出特点是抗干扰能力强, 对被检测图像的噪声不敏感, 即使待检线条有小的扰动或断裂, 甚至虚线, 进行H ough变换后, 在参数空间仍能得到明显的峰值点。但H ough变换也存在着局限性:①通过H ough变换的参数空间的最大值来检测得到的直线, 是由一些共线点组成的直线, 而不管其是否连通, 一些离散的点或一些相距较远的线段都可能被认为是一条直线, 也就是说, 传统Hough变换不能检测出线段,检测到的是一些共线的点。 若在某个方向上共线的点最多且共线点的数目超过事先给定的阈值。这就是传统H ough 变换所要检测到的结果;但是在一些检测直线的实际应用中, 线段的端点、长度方位等属性是十分重要的;②直线r =x co sθ+y sinθ是否存在仅由它上面像素的个数决定,而不管这些像素是连续的还是离散的。 从而导致过连接及虚假端点现象的出现;③由于实际计算时所考虑的θ值及r值是离散的, 某条直线(r1, θ1) 的部分像素有可能也同时被认为是与它成一微小夹角的另一直线(r2, θ2) 上的点,特别是r, θ值的间隔稍大时,这样重复计算出的直线会更多;④由于参数坐标下(r, θ) 均为离散值, 相应地提取的直线参数也为离散值, 因而提取的直线精度较差。

半自动跟踪系统又称为操瞄系统，广泛应用于诸军兵种的装备领域。相对于自动跟踪，半自动跟踪的突出优点是能直接体现人员意图、准确选取 / 切换跟踪对象，特别适合于复杂背景下多目标的跟踪控制。半自动跟踪一般需要操纵手利用雷达、电视、红外、激光、白光等探测单元获取战场信息 ( 一般为视频形式) ，根据作战指令或目标威胁程度，选定作战目标，估计目标相对视场中心的偏差量，进而利用操控装置产生控制信号，通过伺服装置带动目标探测器适当运动，消除瞄准线和目标线的偏差量。

然而，我军现役装备半自动跟踪系统结构简单，算法功能单一，智能化程度低，不适应复杂条件下的战场环境。为研究人机闭环、协同工作的特征规律，建立操控意图与目标运动特征之间的关系模型，本文通过对空目标进行半实物仿真，设计实现了 1 套半自动跟踪技术的开发平台，为研究“准确、快速、灵活”的半自动跟踪技术提供了有力支撑。

现代战场环境越来越复杂，空中目标的机动能力越来越强，战机稍纵即逝，且很可能出现目标遮挡、视场光线剧烈变化、安装载体振动不稳等情况，因此，跟踪系统必须快速、准确、灵活地完成目标搜索、识别、选定和跟踪。这就要求跟踪算法具有高度智能化，在具有自动跟踪能力的同时，也应具有高效、准确的半自动跟踪能力。早期半自动跟踪系统由 2 名操作手分别操作 1 套跟踪装置，各自负责方位和高低自由度的跟踪控制，这就要求 2 人之间默契配合，否则会出现跟踪不稳、耗时过长等，火控系统一般采用 1 名操作手加 1 套跟踪装

置的方式，即单人同时控制目标 2 个角坐标( β，ε) 。操作装置一般为单柄操纵杆，也有部分装备采用轨迹球、手轮等操作员作为半自动跟踪系统中非常关键的一环，其操作本身特点以及熟练程度将直接影响跟踪效果。同时，由于人的动作规律具有很强的个体差异性和时间上的随机性，易受外界偶发因素影响，所以对人的控制行为进行数学建模，可有针对性地改进跟踪算法，提高手动跟踪的自动化程度。

虽然我国在机动目标跟踪领域做了大量投入，但与国外先进水平相比还有相当差距。部分装备虽配备稳像式火控系统，但自动化程度还比较低，炮手或车长跟踪目标的精度较低，尤其对做机动运动的目标不仅跟踪误差大，而且跟踪 / 精瞄时间较长。从跟踪技术角度看，存在的主要问题是半自动跟踪结构简单，算法功能单一，控制关系通过分离运放电路进行传递，因此操纵偏移量与伺服控制量之间是固定的函数关系，没有考虑跟踪对象的特性( 例如快速目标，要放大其跟踪增益; 低速 / 静止目标，要降低增益，提高精度) ，也没有考虑操作的连续性，不能针对操作人员的操作意图来灵活控制，不适合多目标中快速选择 。

为定量评估半自动跟踪系统的跟踪性能，本文参照自行式高炮武器系统的基本架构，建立了目标跟踪技术开发平台，，通过在载体上搭载各种试验单元，模拟实现了自行高炮的短停和行进间的目标搜索、跟踪、射击等战术动作。结合室内实验室条件，本平台根据目标航迹，利用电机驱动等比例缩小的飞机模型，模拟对空作战条件，实际效果操作员可选择单柄操纵杆、轨迹球或鼠标作为操控装置，产生控制信号，经过稳定跟踪计算机处理，驱动伺服转台运动，带动电视探测头，完成目标的搜索、捕获和跟踪; DSP 处理板的核心处理器为 1 片 TMS320DM642 芯片，协处理器为 1 片 XC2S300E FPGA 芯片，二者配合工作，实现运动目标的检测和定位，并叠加波门、“十”字线等显示信息 姿态测量系统则向稳定跟踪计算机提供当前车体的姿态角( κ，θ) 。单柄操纵杆采用双轴霍尔操纵杆，能够同时测量手柄在x、y 两个方向的运动量，其输出响应与机械偏移量为线性关系，通信形式为 115 200 bit /s 的 RS232。其顶部设计有手动 / 自动跟踪切换按钮。松开操纵杆后，操纵杆自动弹回中央位置。

本平台可作为操作手的模拟训练平台，也可作为操控装置的测试平台，进而可作为支持新型操控装置和跟踪控制算法的研发平台。作为模拟训练平台，可避免实装损耗，有效改善操作员的训练条件。训练过程中，可实时显示目标运动曲线和操纵杆的响应曲线，供参训人员或督导人员记录、分析。在每个航路跟踪训练结束后，系统将对训练过程的数据进行记录、统计和分析，得到最大误差、反应速度、跟踪平稳性等量化指标，并给出综合评价等级，使训练人员从不同角度了解自己的跟踪效果和存在缺陷，以便于有针对性地进行改进。

另一方面，除了操作员自身因素外，系统跟踪性能还取决于操纵装置、跟踪计算机、伺服机构等环节的传递函数。为提升整体性能，有必要针对这些环节开展测试和研究。本平台支持复杂的目标运动规律，能够模拟复杂战场环境下目标高度机动的情况。通过选择不同的操纵装置、不同的跟踪控制算法，配合大样本的训练，开展各环节的性能评估和验证。

特别地，由于人的反应动作属于典型的模糊系统，不同用户( 甚至同 1 个用户在不同情况下) 做相同动作的响应存在大幅度的随机性波动，因此，需要研究其操作员行为意图的理解方法，建立其动作轨迹与意图之间的对应关系，这一关系显然是非线性的，并且具有很强的不确定性。可以利用本平台对上述关系进行建模，通过长时间的训练( 学习) 过程，得到恰当的模型结构和参数，用于跟踪系统的闭环控制，从而提升系统的跟踪准确性、平稳性、快速性等指标。

半自动装箱机是一种能够将无包装或者是小包装产品采用自动的方式装入包装箱的一种机器设备。半自动装箱机能够将产品按照一定排列方式和规定数量装入箱中，最终将箱的开口部分闭合或者是封牢。半自动装箱机的特点是科技含量高、装箱的效率高并且装箱的质量好。但是在使用中由于自动装箱机的价格比较高、结构复杂、维修和保养量比较大。

半自动集装箱机主要是由上层机构和下层机构共同组成。然而在上层机构中，它是由支架、华东导轨、翻版装置、同步齿形带以及步进电机和传动装置共同组成。在下层机构中，主要有步进电机及传动装置、带式输送机组。在上层机构中，采用的是翻版装置来接受带式输送机进行连续的输送袋包装物，其工作的原理可以沿着滑动导轨滑动。在工作中，翻版可以带动轴转动。在包装的过程中，当翻版上的袋装物达到了要求时，牵引电磁铁吸合翻板打开，再由翻板上的重物在重力作用下自由下落然后进入包装箱。在下层机构中主要是由带式输送机、步进电机、传动装置组成，这就是为了进一步提高纸箱的定位精度，然后由带式输送机上装有的隔离板进行隔离，最终将包装纸箱进行摆放和输送。

在简易半自动装箱机中，在工业生产中，小袋包装机来进行封口后，垂直电骡到带式输送机上，然后输送到最高位。在这个位置上安装有光电传感器，然后通过信号最终实现计数功能的转化，装箱的数量可以根据装箱的要求来具体的设定，在传送带端部的下方装有摆动装置。再由摆动装置的溜槽来实现将小袋包装产品装入瓦楞纸箱中，进一步来实现装箱机精确计数。然而在研究简易半自动装箱机的工位布置

表5 不同结合料的沥青混合料冻融劈裂试验结果

不同结合料的沥青混合料浸水马歇尔试验结果

通过分析表5，6 的数据，得出以下结论: 掺加抗车辙剂后基质沥青混合料的劈裂强度下降约30% ，SBS 改性沥青混合料劈裂强度增幅接近130% ;掺加抗车辙剂后基质沥青混合料冻融后的劈裂强度下降，SBS 改性沥青混合料的劈裂强度提高; 基质沥青混合料的冻融劈裂强度比在加入抗车辙剂后提高，而SBS 沥青混合料在加入抗车辙剂后冻融劈裂强度比下降。

加入抗车辙剂后，基质沥青混合料30min 的稳定度和48h 稳定度都有所提高，SBS 改性沥青混合料30min 的稳定度和48h 的稳定度都有所下降。SBS 改性沥青混合料本身有较好的抗水损坏能力，但是掺加抗车辙剂后的水稳定性反而降低了，而基质沥青混合料中由于掺加抗车辙剂后遇水稳定的能力甚至超过了SBS 改性沥青混合料的水稳性。