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线性偏摆复合型压电微动平台

光学精密工程 2022年第9期30卷 1058-1070页

作者：王耿魏维宁代军闫勇刚河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454000

为了研究微/纳米技术在光学、精密加工和精确定位等领域的应用,提出了一种线性偏摆复合型压电微动平台,以实现线性运动和偏摆运动。对平台的组成和工作原理进行阐述,建立两种运动的数学模型,并进行运动性能仿真。根据拟定的尺寸加工出样... 详细信息

为了研究微/纳米技术在光学、精密加工和精确定位等领域的应用,提出了一种线性偏摆复合型压电微动平台,以实现线性运动和偏摆运动。对平台的组成和工作原理进行阐述,建立两种运动的数学模型,并进行运动性能仿真。根据拟定的尺寸加工出样机,对样机的运动能力和频响特性进行测试。最后,通过比例积分微分(Proportional Integral Derivative,PID)反馈实现对平台的跟踪控制。仿真和实验结果表明:该平台具有良好的运动精度和解耦性,一阶固有频率可以达到333.8 Hz,能够实现24.924μm的线性运动和1.330 mrad的角度摆动,实现了微/纳米级别的运动,在精密光学、精确定位等领域具有广阔的应用前景。

关键词：微动平台线性运动偏摆运动柔性机构数学模型

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基于主成分分析的大型管道三维表面重建

仪器仪表学报 2014年第11期35卷 2567-2573页

作者：闫勇刚邓小玲姚丽峰明平美河南理工大学机械与动力工程学院焦作454003 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

针对大量的点云数据要求快速、方便且精度高的特点,在轮廓线拼接建模方法的基础上提出一种结合主成分分析的三维表面建模方法。由结构光扫描系统获得点云;通过热传导模型将点云进行片层分割并进行主成分分析,得到纬度圈,从而获得纬度圈... 详细信息

针对大量的点云数据要求快速、方便且精度高的特点,在轮廓线拼接建模方法的基础上提出一种结合主成分分析的三维表面建模方法。由结构光扫描系统获得点云;通过热传导模型将点云进行片层分割并进行主成分分析,得到纬度圈,从而获得纬度圈上的所有对应点对;在相邻点对之间进行柱面插值连接,生成物体的四边形网格模型和三维表面模型。结果显示,被测管道重构表面平均误差为0.19 mm,小于采用基于轮廓线拼接方法得到模型的平均误差。结果表明,采用基于主成分分析的方法进行管道三维表面重构,其精度得到了有效地提高,满足工程测量的精度要求;同时也证明了该方法的正确性。该重构方法适用于表面是一阶连续性被测物体尺寸及变形的分析。

关键词：结构光扫描三维表面重建主成分分析点云测量轮廓线拼接

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软接触结晶器电磁连铸中拉坯阻力的实验研究

钢铁研究学报 2004年第6期16卷 16-20页

作者：闫勇刚雷作胜任忠鸣邓康上海大学上海市钢铁冶金新技术应用开发重点实验室上海200072

软接触结晶器电磁连铸可以改善铸坯的表面质量,但其电磁场对拉坯阻力的影响以及拉坯阻力与铸坯表面质量间的关系仍值得研究。笔者设计并制作了悬臂梁应变仪,在小型连铸机上测定了软接触结晶器电磁连铸过程中结晶器内的拉坯阻力,并对连... 详细信息

软接触结晶器电磁连铸可以改善铸坯的表面质量,但其电磁场对拉坯阻力的影响以及拉坯阻力与铸坯表面质量间的关系仍值得研究。笔者设计并制作了悬臂梁应变仪,在小型连铸机上测定了软接触结晶器电磁连铸过程中结晶器内的拉坯阻力,并对连铸坯的表面质量进行了分析。结果表明:①在本实验条件下,随着拉坯速度的提高,无论有、无保护渣或连续的高频电磁场,拉坯阻力均增加,铸坯表面质量下降;②施加保护渣或连续的高频电磁场都能显著降低拉坯阻力,而且拉坯速度越大,拉坯阻力下降的幅度越大;③随着磁场强度的增加,拉坯阻力减小,铸坯表面质量提高。但当磁场强度达到一定程度时,拉坯阻力开始增大,相应的铸坯表面质量下降。这表明,铸坯表面质量与拉坯阻力直接相关。

关键词：结晶器电磁连铸拉坯阻力高频电磁场铸坯质量

超精密位移台计量特性的差动式平面镜干涉溯源分析

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红外与激光工程 2021年第11期50卷 293-300页

作者：闫勇刚吴正兴李直汤宇祺河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454003 德国联邦物理技术研究院德国布伦瑞克D-38116

超精密纳米位移台常用于扫描探针显微镜、光学显微镜等高精度分析仪器中,其纳米机械性能的精密计量和校准对显微测量系统的性能起着关键作用。基于一种双通道结构差动式平面镜干涉测量与校准方法(英国国家物理实验室),文中对一种超精密... 详细信息

超精密纳米位移台常用于扫描探针显微镜、光学显微镜等高精度分析仪器中,其纳米机械性能的精密计量和校准对显微测量系统的性能起着关键作用。基于一种双通道结构差动式平面镜干涉测量与校准方法(英国国家物理实验室),文中对一种超精密位移台的关键计量特性进行了定量研究。构建了基于现场可编程门阵列(FPGA)和Lab View的高精度稳频激光干涉数据采集和数据解码系统,使其可溯源超精密纳米位移台的准静态校准计量特性。进一步地,利用该干涉测量系统对超精密位移台的计量特性进行了校准和分析。测试结果显示,该激光干涉校准系统在准开放环境中的背景噪声低于10 pm/√Hz;该超精密位移台具有优良的纳米机械性能,其线性度低于1.2×10^(-4),分辨率达40 pm,重复性和稳定性较好。上述对校准设备准静态性能和对纳米位移台计量特性的测试结果表明,所提出的方法和系统能够对纳米位移台进行计量,从而用于小于几皮米的皮米级压痕测量以及原子尺度上的大范围测量。

关键词：纳米计量激光干涉超精密定位台溯源

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激光制导测量机器人及几何误差分析

光学精密工程 2008年第5期16卷 907-911页

作者：闫勇刚欧阳健飞夏飞河南理工大学精密工程研究所河南焦作454003

提出了基于工件CAD模型控制激光制导测量机器人的方法,并建立了激光制导测量系统,对该系统中激光制导测量机器人的主要结构误差进行了研究。介绍了基于"光束运动-光靶跟踪"理论的激光制导测量机器人技术和原理。根据系统原理,研制了激... 详细信息

提出了基于工件CAD模型控制激光制导测量机器人的方法,并建立了激光制导测量系统,对该系统中激光制导测量机器人的主要结构误差进行了研究。介绍了基于"光束运动-光靶跟踪"理论的激光制导测量机器人技术和原理。根据系统原理,研制了激光制导测量机器人实验样机,并给出其理想的几何关系。推出了旋转轴偏心误差和光靶与两轮中心连线误差的几何误差数学模型。最后,利用高精度的三坐标测量机与激光制导测量机器人系统对样机进行了比对实验。实验结果表明:旋转轴偏心误差为0.01 mm,光靶中心偏离理想位置(x轴)的误差偏大(0.13 mm),由于旋转轴线偏心误差和光靶中心连线误差对测量精度影响较大,机器人样机结构需进行改进和完善。

关键词：激光制导测量机器人跟踪测量误差分析

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人体皮肤彩色视频误差分析及一致性提高

红外与激光工程 2016年第B5期45卷 222-226页

作者：闫勇刚邓小玲马祥欧阳健飞河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454003 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

人体皮肤彩色视频测量是实现远程无创生理参数监测技术的基础和关键,而视频图像的一致性常常决定着生理参数的测量精度。从视频人体皮肤测量误差出发,提出了一种基于尺度不变特征变换和小波变换的视频稳定方法并应用此方法进行皮肤视频... 详细信息

人体皮肤彩色视频测量是实现远程无创生理参数监测技术的基础和关键,而视频图像的一致性常常决定着生理参数的测量精度。从视频人体皮肤测量误差出发,提出了一种基于尺度不变特征变换和小波变换的视频稳定方法并应用此方法进行皮肤视频图像一致性研究。分析了影响视频一致性的误差因素,建立了视频图像误差数学模型。在此基础上,利用尺度不变特征变换算法提取皮肤视频图像的匹配特征点对;并采用仿射变换进行视频全局运动参数估计,完成了视频运动补偿。采用统计方法评估了视频稳定前后的一致性效果。结果表明,所提出的方法能有效地改进皮肤视频图像的稳定性和一致性,为进一步利用彩色视频准确提取人体生理参数以及研究穴位光学特性奠定基础。

关键词：皮肤彩色视频非接触测量一致性尺度不变特征误差分析

高频调幅磁场下无结晶器振动电磁连铸技术的实验研究

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钢铁 2004年第Z1期39卷 524-528页

作者：雷作胜任忠鸣闫勇刚邓康上海大学上海市钢铁冶金新技术应用开发重点实验室上海200072 上海大学上海市钢铁冶金新技术应用开发重点实验室上海200072 上海大学上海市钢铁冶金新技术应用开发重点实验室上海200072 上海大学上海市钢铁冶金新技术应用开发重点实验室上海200072

为了在连铸过程中用电磁力的振动代替结晶器的机械振动,成功研制了可以产生方波、正弦波、三角波3种波形的高频调幅磁场发生器,并对其在结晶器内产生的磁场进行了测量.进行了3种波形高频调幅磁场下的无结晶器振动电磁连铸实验,结果表明... 详细信息

为了在连铸过程中用电磁力的振动代替结晶器的机械振动,成功研制了可以产生方波、正弦波、三角波3种波形的高频调幅磁场发生器,并对其在结晶器内产生的磁场进行了测量.进行了3种波形高频调幅磁场下的无结晶器振动电磁连铸实验,结果表明:①在方波、三角波和正弦波调幅磁场作用下的无结晶器振动电磁连铸过程中,当调制波频率略低于系统固有频率时,弯月面与结晶器器壁间断接触距离最大,保护渣润滑效果最好,连铸过程拉坯阻力最小,连铸坯表面质量相对较好.②在3种高频调幅磁场中,从减小拉坯阻力和改善铸坯表面质量的角度讲,正弦波在整体上要稍优于三角波和方波.

关键词：连铸电磁连铸高频调幅磁场间断接触距离拉坯阻力表面质量

3D激光扫描共聚焦显微镜计量特性分析及测试

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红外与激光工程 2018年第8期47卷 280-287页

作者：崔建军杜华朱小平薛梓闫勇刚陈恺中国计量科学研究院北京100013 河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454000

为了合理评定激光扫描共聚焦显微镜(Laser Scanning Confocal Microscope,LSCM)的测量性能,提出了一种用于检验LSCM计量特性的测试方法。首先,依据LSCM成像原理,对其技术特点,特别是轴向分辨率和横向分辨率等进行了理论分析;然后对其计... 详细信息

为了合理评定激光扫描共聚焦显微镜(Laser Scanning Confocal Microscope,LSCM)的测量性能,提出了一种用于检验LSCM计量特性的测试方法。首先,依据LSCM成像原理,对其技术特点,特别是轴向分辨率和横向分辨率等进行了理论分析;然后对其计量特性的参数指标进行了归纳,并提出相应的性能测试方法。具体包括采用线间隔为微纳米级的网格板等作为标准器,测试LSCM的放大倍数和光学横向分辨率;采用纳米级高度台阶样板测试LSCM的光学轴向分辨率和轴向定位特性;采用激光干涉仪测试样品台工作性能等。实验证明:该方法能够满足当前普遍应用的LSCM的性能测试需求。

关键词：激光扫描共聚焦显微镜放大倍数测量分辨率非线性误差光学相干层析成像

基于2-D Gabor滤波器的光学定穴体表特征提取方法

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红外与激光工程 2014年第5期43卷 1685-1689页

作者：闫勇刚欧阳健飞马祥翟羽佳天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072 河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454003

取穴准确性是决定针灸效果的最基本要求,这就需要对取穴体表特征进行精确地定位。文中提出一种新的人体体表特征定位的光学方法,在光学检测平台上通过相机采集不同方向的图像,选取合适的Gabor滤波器参数,得到图像的强度响应并提取局部... 详细信息

取穴准确性是决定针灸效果的最基本要求,这就需要对取穴体表特征进行精确地定位。文中提出一种新的人体体表特征定位的光学方法,在光学检测平台上通过相机采集不同方向的图像,选取合适的Gabor滤波器参数,得到图像的强度响应并提取局部极大值,从而获得定穴体表轮廓特征。为验证该方法的有效性和精度,采用Sobel算子、Canny算子、LoG算子以及Gabor滤波器分别对灰度图像和二值图像进行特征提取。通过对比和分析,发现经过Gabor函数滤波后得到的图像轮廓是连续且最清晰的;Gabor函数对二值图像的滤波效果优于对灰度图像。实验结果表明,所提出的方法能精确快速地定位体表轮廓特征,为进一步利用轮廓特征提取定穴体表特征点以及研究穴位光学定位方法奠定基础。

关键词：光学定位方法 Gabor滤波器定穴体表特征特征提取