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基于图像监测的微量移液技术的研究

工程设计学报 2021年第4期28卷 495-503页

作者：尚志武周士琦天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室天津300387

为了提高生化分析仪微量移液的可靠性,提出了一种基于图像分割法的移液故障判断和移液量检测系统。基于STM32微控制器,利用速度位置双闭环PID(proportion-integral-derivative,比例-积分-微分)算法控制微量移液系统的步进电机,设计了生... 详细信息

为了提高生化分析仪微量移液的可靠性,提出了一种基于图像分割法的移液故障判断和移液量检测系统。基于STM32微控制器,利用速度位置双闭环PID(proportion-integral-derivative,比例-积分-微分)算法控制微量移液系统的步进电机,设计了生化分析仪的自动移液控制系统。采集移液过程图像作为样本图像,建立了移液数据集。分别对剪枝前后的U-Net神经网络模型进行训练,并比较模型的计算量、参数量和平均交并比。通过剪枝后U-Net模型对移液区域的分割和处理,实现移液系统的故障判断,并结合移液吸头的几何特征建立移液体积模型,以计算移液体积。进行了基于图像分割法的微量移液实验,对移液误差进行分析,并利用最小二乘法、亚像素角点检测和极限学习机进行误差补偿。结果表明,剪枝后U-Net神经网络模型的计算量、参数量和平均交并比分别下降了47.30%,93.99%和0.61%,模型运行效率显著提升。针对10,50,100μL的检定点,微量移液系统的移液精度分别达到1.72%、1.36%和1.39%,满足微量移液系统的精度设计要求。基于图像分割法的移液监测系统能够有效判断移液故障并检测移液体积。研究结果对微量移液技术的发展起到一定的推动作用。

关键词：移液量计算深度学习图像分割 U-Net 故障判断误差补偿

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全自动生化进样系统的设计

工程设计学报 2016年第6期23卷 612-619页

作者：刘镇武尚志武黄炎彬天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室天津300387 天津市一瑞生物工程有限公司天津300000

医疗检测过程中,传统的人工检测方法效率低、主观误差大、成本高.针对人工检测的缺陷以及生化分析系统高精度、小型化的需求,自主研发了一种全自动生化进样系统.该系统在机械结构上兼具移液和取退吸头的功能,在控制方法上优化了执行机... 详细信息

医疗检测过程中,传统的人工检测方法效率低、主观误差大、成本高.针对人工检测的缺陷以及生化分析系统高精度、小型化的需求,自主研发了一种全自动生化进样系统.该系统在机械结构上兼具移液和取退吸头的功能,在控制方法上优化了执行机构的控制算法.首先,为满足自动进样系统的实际需求,设计了整个系统的结构和以STM32控制芯片为核心的控制系统;其次,通过论证步进电机的控制算法,决定采用S型曲线控制算法,并对其进行优化和实现,从而提高了系统的控制精度和速度;最后,为进一步提高系统的鲁棒性,对试验数据进行整理和分析,得到了系统的误差补偿曲线和校正方法.结果表明改进后的系统拥有更高的进样精度,满足了更广泛的实际需求,对医疗器械的研发具有指导意义.

关键词：生化分析仪进样系统 STM32 S型曲线误差补偿

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高精度小型酶联免疫分析仪微量进样系统设计

工程设计学报 2018年第5期25卷 597-606页

作者：尚志武周湘平李成天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室天津300387

为提高酶联免疫分析仪微量进样的可靠性与精度,自主研发了一种小型微量自动进样系统。采用丝杆与进样器活塞杆错位平行分布的方式,设计了精巧的进样机构,实现移液和取、退吸头的功能;利用STM32核心控制器,实现了单轴的S型加减速控制以... 详细信息

为提高酶联免疫分析仪微量进样的可靠性与精度,自主研发了一种小型微量自动进样系统。采用丝杆与进样器活塞杆错位平行分布的方式,设计了精巧的进样机构,实现移液和取、退吸头的功能;利用STM32核心控制器,实现了单轴的S型加减速控制以及多轴协调、多线程运动控制;利用分段的方法对加减速曲线进行分析与优化,实现系统最小进样量为1μL,以0.05μL的进样分辨率步进;通过试验校验了进样臂的位置精度与进样精度,采用最小二乘线性拟合方法对系统进样误差进行补偿校正。研究结果表明:优化后的S型加减速算法改善了步进电机的运动特性,有效避免了失步与过冲现象,使进样机构具有较高的位置精度;误差补偿后的微量进样系统拥有更高的进样精度与稳定性,在检定进样量为10,50,100μL时的进样精度分别由±7.2%,±5.3%,±3.2%提高到±1.8%,±1.28%,±1.15%,满足仪器小型化、高精度的设计要求,具有良好的实际应用与推广价值。

关键词：酶联免疫分析仪微量进样器 STM32 运动控制误差补偿

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基于改进Smith预估控制器的温控系统

天津工业大学学报 2020年第1期39卷 77-83页

作者：尚志武李成天津工业大学机械工程学院

为了提高生化分析仪温度控制的效果,使用改进的Smith预估控制方法对设备进行控制,该控制方法兼具了Smith预估控制稳定性和动态性能的优点,并在鲁棒性上更优于传统的Smith预估控制器。通过分段预测方法来保持时变系统的稳定性。仿真和实... 详细信息

为了提高生化分析仪温度控制的效果,使用改进的Smith预估控制方法对设备进行控制,该控制方法兼具了Smith预估控制稳定性和动态性能的优点,并在鲁棒性上更优于传统的Smith预估控制器。通过分段预测方法来保持时变系统的稳定性。仿真和实验结果表明:该控制方法有更好的控制效果;实验结果在37℃的设定温度下,系统超调量为0.95%,稳态精度为0.5%,调节时间为230 s,满足仪器的温度控制的超调量、控制精度、调节时间的要求。

关键词：温度控制 Smith预估控制时滞控制时变系统

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基于改进孪生胶囊网络的小样本轴承故障诊断

轴承 2024年第3期 84-91页

作者：尚志武钱仕淇天津市现代机电装备技术重点实验室天津300387 天津工业大学机械工程学院天津300387

针对不同工况下滚动轴承故障数据不足,诊断准确率低的问题,提出了一种基于改进孪生胶囊网络的小样本滚动轴承故障诊断方法。首先,通过短时傅里叶变换将轴承振动信号变换为二维时频图,作为孪生网络的输入,通过对比样本间相似度扩大训练次... 详细信息

针对不同工况下滚动轴承故障数据不足,诊断准确率低的问题,提出了一种基于改进孪生胶囊网络的小样本滚动轴承故障诊断方法。首先,通过短时傅里叶变换将轴承振动信号变换为二维时频图,作为孪生网络的输入,通过对比样本间相似度扩大训练次数,解决故障数据不足的问题;然后,将多尺度Inception模块加入胶囊网络构建孪生胶囊网络模型(SICN),提取多尺度浅层特征后进行矢量化处理,经动态路由算法得到具有空间位置信息的胶囊向量;最后,设计余弦距离策略对胶囊向量进行相似性度量,判断是否属于同类,减小度量误差并实现故障类别辨识。结果表明:SICN模型可以提取更丰富、全面的特征,提高诊断准确率和泛化能力,可有效应用于小样本下滚动轴承的故障诊断。

关键词：滚动轴承故障诊断深度学习孪生网络胶囊网络 Inception模块小样本

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基于云平台的旋转机械轴承监测系统设计

机床与液压 2023年第22期51卷 103-107页

作者：张悦钿尚志武天津工业大学机械工程学院天津300387 天津工业大学现代机电装备技术重点实验室天津300387

针对旋转机械监测中无法随时随地查看其运行状态,监测产生的数据量逐渐加大,以及故障特征提取困难的问题,以轴承作为关键部件,提出一种基于云平台的旋转机械轴承监测系统。系统采用温度和加速度传感器、STM32单片机获得轴承监测所需的数... 详细信息

针对旋转机械监测中无法随时随地查看其运行状态,监测产生的数据量逐渐加大,以及故障特征提取困难的问题,以轴承作为关键部件,提出一种基于云平台的旋转机械轴承监测系统。系统采用温度和加速度传感器、STM32单片机获得轴承监测所需的数据;然后利用窄带物联网完成数据远程传输,并将其存储到云端数据库中;在云平台利用相关时域频域分析对轴承状态进行监测,并利用设计的一种多尺度一维卷积神经网络模型实现轴承的故障诊断;然后由Web浏览器显示轴承的运行状态和故障诊断结果。实验结果表明提出的故障诊断方法诊断准确率高、效果好,系统能够良好地运行。

关键词：云平台状态监测故障诊断多尺度特征提取一维卷积神经网络

基于高速数据采集和实时信号分析的结构实验分析系统的研究与应用

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仪器仪表学报 2001年第Z1期22卷 300-301页

作者：尚志武万淑敏王太勇天津大学机械工程学院天津300072

本文采用计算机多线程技术实现了实时信号数据采集分析 ,开发出了一种基于高速数据采集和实时信号分析的结构实验分析系统。该系统具有对给定结构进行振动噪声等信号的实时信号测试分析和进行实验模态分析等功能 ,具有广泛的适用性和良... 详细信息

本文采用计算机多线程技术实现了实时信号数据采集分析 ,开发出了一种基于高速数据采集和实时信号分析的结构实验分析系统。该系统具有对给定结构进行振动噪声等信号的实时信号测试分析和进行实验模态分析等功能 ,具有广泛的适用性和良好的及时扩充功能。

关键词：高速数据采集实时信号分析模态分析

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谈在数学教学中如何培养学生创造性思维

谈在数学教学中如何培养学生创造性思维

第二届世纪之星创新教育论坛

作者：尚志武河北省唐山市丰润区刘家营乡曹庄子小学小学

数学是思维的体操,创新的摇篮。数学的高度智力训练价值以及学科本身所具有的特点,为培养学生的创造性思维提供了极大的空间,多年数学教学实践证明,在数学课堂教学中培养学生的创造性思维不但是可行的,而且也是卓有成效的。我认为培养...

数学是思维的体操,创新的摇篮。数学的高度智力训练价值以及学科本身所具有的特点,为培养学生的创造性思维提供了极大的空间,多年数学教学实践证明,在数学课堂教学中培养学生的创造性思维不但是可行的,而且也是卓有成效的。我认为培养学生的创造性思维,以下几个方面至关重要:一、树立自信心,培养创新意识自信心是产生创造动机的基础,只有自信的人才有创造的愿望和创造的意识。因此,教学中教师要帮助每一位学

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来源： cnki会议评论

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一种单元式柔性生产方式的设计方法

制造技术与机床 2010年第3期 135-137页

作者：尚志武赵道致王太勇天津大学管理工程学院天津300072 天津大学机械工程学院天津300072

基于单元式柔性生产方式的理论理念,结合企业从事单元式柔性生产方式研究开发的实际工作经验,以及企业制造革新流程及高新技术企业产品生产的实际情况,理论结合实际,通过对单元式柔性生产理论和方法的分析,提出了一种单元式生产方式的... 详细信息

基于单元式柔性生产方式的理论理念,结合企业从事单元式柔性生产方式研究开发的实际工作经验,以及企业制造革新流程及高新技术企业产品生产的实际情况,理论结合实际,通过对单元式柔性生产理论和方法的分析,提出了一种单元式生产方式的详细设计方法和解决方案,给出了各阶段详细的设计方案和步骤。该方法已在某世界500强企业单元式生产方式改造项目中成功应用,对于企业建立单元式生产方式和生产线的改造有着十分重要的意义。

关键词：单元式生产方式设计方法