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成像参数对大深度物体聚焦形貌恢复的影响

光学学报 2024年第8期44卷 150-159页

作者：夏晓华曹雨松向浩鸣袁述皓葛兆凯长安大学工程机械学院陕西西安710064

为探究成像参数对大深度物体聚焦形貌恢复精度的影响规律,明确实际应用中聚焦形貌恢复重建精度不满足要求时成像系统的改进措施,在构建聚焦形貌恢复三维重建精度评价指标的基础上,利用正交实验确定成像参数对聚焦形貌恢复精度影响的主... 详细信息

为探究成像参数对大深度物体聚焦形貌恢复精度的影响规律,明确实际应用中聚焦形貌恢复重建精度不满足要求时成像系统的改进措施,在构建聚焦形貌恢复三维重建精度评价指标的基础上,利用正交实验确定成像参数对聚焦形貌恢复精度影响的主次顺序,重点分析主要和次主要参数对重建精度的影响规律,并揭示最佳成像参数随多聚焦图像采样间距的变化关系。考虑到成像参数的变化实际通过改变系统景深影响聚焦形貌恢复精度,建立了多聚焦图像采样间距与最佳景深之间的经验公式,为系统成像参数的设定提供了理论依据。实验结果表明:焦距和F数是聚焦形貌恢复的主要和次主要影响参数,在给定多聚焦图像采样间距下存在使重建精度最高的最佳焦距和最佳F数,且随着采样间距减小,最佳焦距增大,最佳F数减小;多聚焦图像采样间距与最佳景深之间的经验公式拟合准确率为97.28%,验证准确率为94.76%,可用于最佳景深的计算;采用最佳景深能够显著提升聚焦形貌恢复精度,为大深度物体聚焦形貌恢复精度的提升提供了新途径。

关键词：机器视觉聚焦形貌恢复成像参数大深度物体重建精度

基于DDS-PLL技术的MEMS陀螺仪闭环驱动系统设计

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中国惯性技术学报 2024年第1期32卷 71-78页

作者：姜波郑雄斌周怡周同苏岩南京理工大学机械学院南京210094

为了提高科氏振动陀螺仪驱动模态的控制精度与稳定性,设计了基于DDS-PLL技术的MEMS陀螺仪闭环驱动系统。利用基于直接数字频率合成器(DDS)算法的数字锁相环实现对陀螺谐振频率和相位的跟踪,采用数字自动增益模块(AGC)实现驱动幅值的稳... 详细信息

为了提高科氏振动陀螺仪驱动模态的控制精度与稳定性,设计了基于DDS-PLL技术的MEMS陀螺仪闭环驱动系统。利用基于直接数字频率合成器(DDS)算法的数字锁相环实现对陀螺谐振频率和相位的跟踪,采用数字自动增益模块(AGC)实现驱动幅值的稳定控制。实验结果表明,通过DDS算法实现的闭环驱动系统具有更高的控制精度,驱动幅值变化的均方差缩小到0.0011 mV,幅度稳定性为183 ppm,谐振频率变化的均方差缩减至0.07 Hz,频率稳定性为3.48 ppm,陀螺仪驱动模态的幅值和频率控制精度得到了提高。

关键词：陀螺仪锁相环均方差频率稳定性

面向分体式飞行汽车对接锁定的机电系统设计与验证

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吉林大学学报（工学版） 2024年第8期54卷 2130-2140页

作者：王琛雒特惠倩倩王忠昊王方方长安大学工程机械学院西安710064

采用“型面滑动导引+多点锁定”的思想设计对接机构的方案,依据捕获域理论和动力学仿真进行对接过程的静态/动态分析,建立缩比试验平台并进行多科目的对接锁定试验,验证了分体式飞行汽车对接的可靠性、稳定性和快速性。通过控制通信系... 详细信息

采用“型面滑动导引+多点锁定”的思想设计对接机构的方案,依据捕获域理论和动力学仿真进行对接过程的静态/动态分析,建立缩比试验平台并进行多科目的对接锁定试验,验证了分体式飞行汽车对接的可靠性、稳定性和快速性。通过控制通信系统与机械导引,分体式飞行汽车能够完成水平偏差±100 mm、航向偏差±5°条件下的位姿校正并实现可靠的多点对接锁紧,试验结果表明:该对接系统能够准确、稳定和快速地进行模态切换。

关键词：机械设计及理论分体式飞行汽车机电系统模块化设计捕获域

基于全局导向的智能车辆路径规划融合算法研究

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汽车工程 2024年第9期46卷 1546-1555页

作者：张硕邝士奇赵轩陈轶嵩余强余曼长安大学汽车学院西安710064 长安大学工程机械学院西安710064

针对曲线道路的路径规划问题,本文提出一种基于全局导向人工势场法的路径规划融合算法。考虑持续转弯的弯曲道路工况,构建基于变形栅格的栅格地图;考虑道路环境中的行车风险,基于行车风险场理论优化A^(*)算法启发函数从而改进A^(*)算法... 详细信息

针对曲线道路的路径规划问题,本文提出一种基于全局导向人工势场法的路径规划融合算法。考虑持续转弯的弯曲道路工况,构建基于变形栅格的栅格地图;考虑道路环境中的行车风险,基于行车风险场理论优化A^(*)算法启发函数从而改进A^(*)算法。改进传统人工势场法的局限性及固有缺陷,在局部路径规划中考虑自车、环境车辆及障碍物的轮廓形状,引入全局导向路径进一步改进人工势场法。以改进A^(*)算法规划路径为全局最优导向路径,设计基于改进人工势场法的路径规划融合算法。仿真结果表明,提出的融合算法可以生成有效的行驶路径,与数据集提取的实车路径接近,且在障碍物环境中规划的路径安全高效,满足车辆的行驶要求。

关键词：路径规划栅格地图 A~*算法人工势场法

纳米级粗糙界面法向接触特性的分子动力学模拟

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中国表面工程 2024年

作者：吴兵孙韵韵巫世晶武汉大学动力与机械学院

精密仪器的应用推动了机械零部件的纳米化，然而关于纳米级粗糙形貌与接触参量之间映射关系的研究有限，且不同外加负载下粗糙界面接触参量的动态变化特性尚未完全被揭示。采用分子动力学方法研究纳米级粗糙界面的法向接触特性。首先，... 详细信息

精密仪器的应用推动了机械零部件的纳米化，然而关于纳米级粗糙形貌与接触参量之间映射关系的研究有限，且不同外加负载下粗糙界面接触参量的动态变化特性尚未完全被揭示。采用分子动力学方法研究纳米级粗糙界面的法向接触特性。首先，通过对表面功率谱密度函数进行逆傅里叶变换构建随机粗糙表面，建立具有纳米级粗糙度的铜-金刚石界面法向接触分子动力学模型。然后，从原子尺度模拟纳米级粗糙界面的法向动态接触过程，分析纳米级粗糙界面在不同外加负载作用下的动态变化特性，包括法向接触力、实际接触面积、界面等效变形量等关键参量。最后，模拟不同粗糙度的界面法向接触过程，建立等效接触变形量与实际接触面积间的映射关系。纳米级粗糙界面法向接触特性研究表明：接触界面粗糙形貌恒定时，法向接触力、实际接触面积、接触变形量与外加负载呈正相关；相同外加负载时，表面粗糙度的增加会使实际接触原子数量减少，进而导致法向接触力、实际接触面积和界面等效变形量的减小；原子间相互作用力和原子扩散效应直接导致接触参量的动态变化受表面形貌影响；实际接触面积随界面等效变形量呈非线性增长，且两者间存在幂律映射关系。通过分子动力学模拟，揭示纳米级粗糙界面实际接触面积与等效变形量之间的函数关系，研究成果可为微纳尺度界面接触研究提供理论参考。

关键词：接触界面纳米级粗糙度法向接触特性分子动力学模拟

AlSi10Mg选区激光熔化表面粗糙度预测、优化及表面形貌分析

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表面技术 2024年第15期53卷 129-140,151页

作者：惠记庄骆伟阎志强王俊杰吕景祥郭许张浩长安大学工程机械学院西安710064

目的选区激光熔化制造过程相当复杂,通过理论模型去研究表面粗糙度较为困难,因此采用数据驱动的方式进行研究是一种可行的方案。方法基于麻雀算法优化双向长短期记忆网络来预测表面粗糙度,并对比验证该模型的适用性。首先进行三因素四... 详细信息

目的选区激光熔化制造过程相当复杂,通过理论模型去研究表面粗糙度较为困难,因此采用数据驱动的方式进行研究是一种可行的方案。方法基于麻雀算法优化双向长短期记忆网络来预测表面粗糙度,并对比验证该模型的适用性。首先进行三因素四水平全因素试验,其次,以激光功率、扫描速度、扫描间距为输入,以粗糙度为输出,建立模型。然后,利用遗传算法优化预测模型,从而获得最佳工艺参数组合。最后,分析不同工艺参数下成形零件的表面形貌,探究各参数及其耦合关系对表面质量的影响。结果最佳工艺参数为扫描间距0.12 mm、扫描速度1800 mm/s、激光功率280 W,预测表面粗糙度为10.407μm,调整工艺参数进行实验,得到的样件的平均表面粗糙度为10.897μm,与预测值相比,误差仅为4.5%。工艺参数对表面形貌的影响从大到小的顺序为扫描速度、激光功率、扫描间距,各因素间存在耦合作用,且共同影响激光能量密度,能量密度过高、过低均会使表面形貌恶化。结论基于麻雀算法优化双向长短期记忆网络构建的数据驱动预测模型适用于粗糙度的预测与优化,能够实现对样件表面粗糙度的精准预测,可以指导实践,保证加工质量。

关键词：表面粗糙度选区激光熔化 AlSi10Mg 工艺参数优化表面形貌预测模型

基于数值模拟的飞轮铸造过程温度场特征与缺陷预测研究

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热加工工艺 2024年

作者：吴朝阳谢占山南通大学机械学院

针对飞轮铸造过程容易出现缺陷问题，利用铸造的基本理论与方法确定飞轮、冒口与冒口颈模数与冒口与冒口颈截面尺寸，并设计了QT500-7飞轮的铸造的工艺方案，运用数值模拟的方法，以AnyCasting为仿真平台，开展了飞轮充型过程中温度场... 详细信息

针对飞轮铸造过程容易出现缺陷问题，利用铸造的基本理论与方法确定飞轮、冒口与冒口颈模数与冒口与冒口颈截面尺寸，并设计了QT500-7飞轮的铸造的工艺方案，运用数值模拟的方法，以AnyCasting为仿真平台，开展了飞轮充型过程中温度场特征研究、充型过程凝固特征分析、飞轮缩松位置分析、飞轮概率缺陷特征分析。模拟结论表明，冒口与浇道位置的温度最高，远离冒口位置温度较低特征，指出了飞轮凝固过程中飞轮中液态金属的孤立区位置，并有效预测了飞轮可能出现缩松位置。研究结论为降低飞轮次品率以及提高飞轮制造质量提供了有益帮助，同时也为飞轮铸造工艺后续改进奠定了基础。

关键词：飞轮数值模拟铸造温度场工艺改进

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光谱响应曲线对双色法燃烧测量技术精度影响

洁净煤技术 2024年第8期30卷 128-137页

作者：韩磊程勇朱宁静王哲黄志锋武汉大学动力与机械学院武汉430072

基于CCD相机的双色法广泛应用于燃烧温度场和烟黑浓度场测量,为认识燃烧规律和掌握燃烧状态发挥重要作用。已有工作大多忽略CCD相机的光谱响应特征,而将CCD相机各通道检测信号视为火焰在特定波长处辐射能量,给测量结果带来误差,并鲜有... 详细信息

基于CCD相机的双色法广泛应用于燃烧温度场和烟黑浓度场测量,为认识燃烧规律和掌握燃烧状态发挥重要作用。已有工作大多忽略CCD相机的光谱响应特征,而将CCD相机各通道检测信号视为火焰在特定波长处辐射能量,给测量结果带来误差,并鲜有针对光谱响应曲线简化所引起测量误差的分析。以乙烯/空气层流扩散火焰为例,模拟不同光谱响应曲线CCD相机的火焰重建过程,分析了形状、半宽、不对称性等不同光谱响应曲线参数对火焰温度及烟黑浓度重建精度的影响。结果表明,光谱响应曲线形状和半宽对重建精度影响较小,在无测量误差条件下,温度场平均重建误差均小于1%;当光谱响应曲线不对称或中心波长不准确时,重建结果误差明显增大,在无测量误差条件下,温度场平均重建误差可达2.4%。对CCD相机进行黑体炉及光谱响应曲线标定,通过CCD相机对乙烯层流扩散火焰进行测量发现,利用中心波长和实际光谱响应曲线测量结果具有明显偏差,最高温度和最大烟黑浓度偏差分别为4.74%和16.4%。

关键词：光谱响应曲线 CCD相机燃烧检测双色法温度场烟黑浓度场

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轴对称低频局域共振声子晶体带隙分析及优化

人工晶体学报 2024年第7期53卷 1177-1185页

作者：王仲姜娇宋洋张磊谷泉辽宁科技学院机械学院本溪117004 沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870

本文提出了一种新型轴对称Helmholtz声子晶体(AHPC),并对其进行了深入研究。通过建立数值模型,获取了AHPC结构的完整带隙,揭示了其带隙形成机理,描述了带隙边缘的声压分布特性,并通过实验获取了低频带隙,验证了数值模型的准确性。本文... 详细信息

本文提出了一种新型轴对称Helmholtz声子晶体(AHPC),并对其进行了深入研究。通过建立数值模型,获取了AHPC结构的完整带隙,揭示了其带隙形成机理,描述了带隙边缘的声压分布特性,并通过实验获取了低频带隙,验证了数值模型的准确性。本文定量化地研究了颈部长度、颈部宽度和腔体长度对低频带隙宽度和带隙边缘频率的影响,明确了这三个参数是影响带隙分布的主要因素。其中颈部长度、腔体长度与带隙宽度正相关,与带隙边缘频率负相关,颈部宽度与带隙宽度和带隙边缘频率均呈正相关。基于Box-Behnken模型进行了响应面分析,得到了带隙宽度和带隙下限与三因素值间的函数关系。基于已获得的函数表达式,采用内点法对结构参数进行了优化,并通过数值模拟验证了优化结果,得到了具有298.49~519.27 Hz低频带隙的最优AHPC结构。

关键词：声子晶体带隙分析参数优化局域共振 Helmholtz 响应面

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