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基于插值超分辨的双目三维重建方法

中国光学（中英文） 2024年第4期17卷 862-874页

作者：刘宇豪吴福培吴树壮王瑞汕头大学工学院机械工程系广东汕头515063

基于双目立体匹配重建物体表面三维形貌时,其匹配精度往往受限于传感器尺寸、镜头焦距和光源环境等物理条件。针对此问题,本文提出了一种基于插值超分辨的双目表面三维重建方法。首先,在图像预处理阶段,建立基于小波变换与双直方图均衡... 详细信息

基于双目立体匹配重建物体表面三维形貌时,其匹配精度往往受限于传感器尺寸、镜头焦距和光源环境等物理条件。针对此问题,本文提出了一种基于插值超分辨的双目表面三维重建方法。首先,在图像预处理阶段,建立基于小波变换与双直方图均衡融合的图像增强方法,克服传统双目视觉受限于复杂环境光干扰等问题;其次,构建基于拉格朗日与三次多项式插值的超分辨算法,提升图像像素密度,为双目匹配代价计算阶段增加图像细节,从而提高匹配精度;最后,基于SLIC算法对目标图像进行分割,并针对各分割区域分别做二次曲面拟合,进而获得与物体实际表面更为贴合的高度曲线,从而降低重建误差并可提高重建精度。实验结果表明:5组测量样品的全局高度测量平均相对误差为±2.3%,实验平均测量时长为1.8828 s,最大时长为1.9362 s,较传统方法有明显提升。实验分析结果验证了本文所提方法的有效性。

关键词：双目视觉三维测量插值超分辨超像素分割

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紧凑型感应电磁驱动的液态金属高热通量散热技术研究

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中国科学：技术科学 2024年第7期54卷 1305-1317页

作者：刘传科何志祝中国农业大学工学院机械工程系北京100083

本文提出了一种用于高热流密度电子器件热管理的新型液态金属小通道散热方法,研制了一种可提供4.55 L/min流量和64.2 kPa驱动压头的紧凑型感应电磁泵.搭建了基于电磁驱动高热通量液态金属热控平台,实现了热流密度高达249 W/cm^(2)的散... 详细信息

本文提出了一种用于高热流密度电子器件热管理的新型液态金属小通道散热方法,研制了一种可提供4.55 L/min流量和64.2 kPa驱动压头的紧凑型感应电磁泵.搭建了基于电磁驱动高热通量液态金属热控平台,实现了热流密度高达249 W/cm^(2)的散热需求.发展了三维流固耦合的多参量优化仿真模型并实验验证了数值模拟有效性.研究发现,低流量下液态金属热容热阻是影响液态金属散热的主要因素(约占总热阻23.6%),优化热源相对位置有利于提高其表面均温性.

关键词：液态金属高热流密度电磁驱动小流道散热

蓝宝石衬底上的半极性面GaN基LED超快激光剥离

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发光学报 2024年第4期45卷 681-687页

作者：项文辞孙浩王思博周慧莲帅凌霄叶云霞张韵江苏大学机械工程学院光电信息科学与工程系江苏镇江212013

衬底导电性和导热性差一直是困扰生长于蓝宝石衬底上的GaN基LED的难题,利用激光剥离技术将蓝宝石衬底上的GaN基LED转移至其他衬底是解决该问题的有效方法之一。本文使用超快皮秒激光将生长于图案化蓝宝石衬底上的半极性面GaN基LED进行... 详细信息

衬底导电性和导热性差一直是困扰生长于蓝宝石衬底上的GaN基LED的难题,利用激光剥离技术将蓝宝石衬底上的GaN基LED转移至其他衬底是解决该问题的有效方法之一。本文使用超快皮秒激光将生长于图案化蓝宝石衬底上的半极性面GaN基LED进行衬底剥离,并成功转移至Si衬底,形成垂直结构的LED器件。利用SEM测试发现,当超快激光能量密度在1.3 J/cm^(2)附近可以有效分解蓝宝石和GaN交界层,且对器件产生最小负面损伤。拉曼光谱测试结果表明,剥离后的LED中GaN层的残余应力得到有效释放,从1.42 GPa降低为0.29 GPa。对制备的垂直结构LED进行I-V性能测试,5 V电压下正向电流由0.164 mA增大至0.759 mA,光致发光和电致发光性能均有增强。本文完成了蓝宝石衬底上的半极性面GaN基LED超快激光剥离的实验研究,为实现低损伤、高效率的转移技术的开发提供理论支撑,有望加速半极性面GaN基LED的发展与应用。

关键词： LED 超快激光图案化蓝宝石半极性面氮化镓

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金属玻璃原子尺度结构和性能的调控:关于深冷处理的综述

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稀有金属材料与工程 2024年第1期53卷 78-84页

作者：王丽媛姜佳丽王登科张祎王庆吕坚上海大学材料研究所上海200444 香港城市大学机械工程系中国香港999077

通过调控金属玻璃的原子尺度结构进而提高它们的力学、物理、化学性能极为重要。在过去几十年里,金属玻璃领域研究者投入了大量精力以开发有效调控方法,如深冷处理。本文综述了深冷处理对金属玻璃性能的影响及其对初始结构能量状态的依... 详细信息

通过调控金属玻璃的原子尺度结构进而提高它们的力学、物理、化学性能极为重要。在过去几十年里,金属玻璃领域研究者投入了大量精力以开发有效调控方法,如深冷处理。本文综述了深冷处理对金属玻璃性能的影响及其对初始结构能量状态的依赖关系,聚焦了金属玻璃中原子结构随深冷处理的演化,这些内容对于深入理解金属玻璃深冷处理效应具有重要作用。

关键词：原子尺度结构性能深冷处理金属玻璃

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微量供油下的线接触副润滑增效分析

中国机械工程 2024年第7期35卷 1205-1211页

作者：李书义郭峰黄柏林金薇梁鹏青岛理工大学机械与汽车工程学院青岛266520 香港城市大学机械工程系中国香港999077

实验发现亲/疏油交替供油的功能润湿表面能提高微量供油下有效润滑的成膜性能。基于此,建立了有限长滚子副润滑模型,分析了交替供油的亲/疏油带宽及工作参数对润滑性能的增强规律。研究发现,微量供油条件下可利用交替供油方式达到线接... 详细信息

实验发现亲/疏油交替供油的功能润湿表面能提高微量供油下有效润滑的成膜性能。基于此,建立了有限长滚子副润滑模型,分析了交替供油的亲/疏油带宽及工作参数对润滑性能的增强规律。研究发现,微量供油条件下可利用交替供油方式达到线接触副润滑增效的目的,但供油交替变换使接触区润滑性能不稳定,且润滑增效作用会受功能表面亲/疏油带宽和卷吸速度的影响。

关键词：线接触副微量润滑功能表面供油

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基于自适应多尺度形态学梯度乘积运算的发电机振动信号特征增强检测

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中国电机工程学报 2024年

作者：王晓龙石海超熊江涛金韩微张博文陆志鹏何玉灵华北电力大学机械工程系

针对发电机发生定子匝间短路故障时振动信号特征微弱的问题，提出一种基于自适应多尺度形态学梯度乘积运算的发电机振动信号特征增强检测方法。首先根据发电机定子的振动特征设计了一种新颖的星形结构元素，并构建了多尺度形态学梯度乘... 详细信息

针对发电机发生定子匝间短路故障时振动信号特征微弱的问题，提出一种基于自适应多尺度形态学梯度乘积运算的发电机振动信号特征增强检测方法。首先根据发电机定子的振动特征设计了一种新颖的星形结构元素，并构建了多尺度形态学梯度乘积运算方式；其次利用白鲨优化策略对星形结构元素的幅值及尺度进行寻优，并将自适应多尺度形态学梯度乘积运算应用在发电机定子振动信号特征增强检测中；最后对比发电机定子匝间短路理论故障特征频率与处理信号频谱中幅值突出的频率，判断发电机的运行状态。实验证明，所提方法可有效增强发电机定子振动信号特征，提高发电机定子匝间短路故障检出率，具有一定工程参考借鉴价值。

关键词：发电机振动信号数学形态学星形结构元素

卧床患者主被动训练智能康复踏车及其应用进展

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中国康复医学杂志 2024年第8期39卷 1223-1229页

作者：潘飞羽杨孟辉吕逸飞赵军郝智秀王人成清华大学机械工程系北京市100084 中国康复研究中心

据统计,2022年我国60岁及以上老人已占全国人口的19.8%^([1]),已经进入深度老龄化社会,失能、半失能老年人数量近5千万,其中很大一部分因跌倒和患有脑血管疾病、恶性肿瘤、器官衰竭、骨折及老年痴呆等疾病^([2—3])无法下床活动。长期... 详细信息

据统计,2022年我国60岁及以上老人已占全国人口的19.8%^([1]),已经进入深度老龄化社会,失能、半失能老年人数量近5千万,其中很大一部分因跌倒和患有脑血管疾病、恶性肿瘤、器官衰竭、骨折及老年痴呆等疾病^([2—3])无法下床活动。长期卧床会导致心脏与骨骼肌萎缩、骨骼强度下降、血管功能紊乱等废用现象以及压疮、泌尿系统感染、坠积性肺炎等并发症的产生^([4—5]),运动康复训练是防治这些并发症的重要手段。为解决传统运动康复劳动强度大、治疗效率低,以及我国康复治疗师严重不足等问题,近年来康复机器人在临床应用得越来越广泛。

关键词：血管功能紊乱器官衰竭康复治疗师坠积性肺炎运动康复骨骼肌萎缩卧床患者废用

超高速激光金属沉积增材制造K648高温合金的显微组织与性能

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第7期34卷 2192-2203页

作者：王开明刘炜都东常保华刘冠胡永乐仝永刚张明军张健鞠江长沙理工大学汽车与机械工程学院长沙410114 清华大学机械工程系高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084 中南大学机电工程学院长沙410083 香港城市大学材料科学与工程系中国香港999077

采用一种新型的超高速激光金属沉积工艺以提高高铬高温合金的制造效率。分别使用透射电子显微镜、拉伸试验机、磨损试验机和电化学工作站对超高速激光金属沉积高铬K648高温合金的析出相生长行为、高温力学性能、耐磨性和耐腐蚀性进行研... 详细信息

采用一种新型的超高速激光金属沉积工艺以提高高铬高温合金的制造效率。分别使用透射电子显微镜、拉伸试验机、磨损试验机和电化学工作站对超高速激光金属沉积高铬K648高温合金的析出相生长行为、高温力学性能、耐磨性和耐腐蚀性进行研究,并与传统激光金属沉积工艺进行比较。结果表明,超高速激光金属沉积K648合金的析出相尺寸明显小于传统激光金属沉积工艺制备的K648合金,700℃下的高温强度更高,且具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。总之,超高速激光金属沉积制造的K648高铬高温合金具有良好的综合性能。

关键词：增材制造超高速激光金属沉积 K648高温合金显微组织演变性能

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超快激光多光束旋光高通量加工异型微孔阵列

中国激光 2024年

作者：阿占文张朋辉路遥伏开虎赵楠邹贵生青海大学机械工程学院清华大学机械工程系北京遥感设备研究所

由于微孔数量多、特征尺寸小和质量要求高，异型微孔及其阵列的超快激光加工仍然是目前面临的一个挑战。本文研究了多光束并行加工和旋光加工系统相融合的超快激光高通量加工异型微孔阵列的工艺。根据微孔深度方向的形状变化特征，可采... 详细信息

由于微孔数量多、特征尺寸小和质量要求高，异型微孔及其阵列的超快激光加工仍然是目前面临的一个挑战。本文研究了多光束并行加工和旋光加工系统相融合的超快激光高通量加工异型微孔阵列的工艺。根据微孔深度方向的形状变化特征，可采用分段调控和连续调控旋光参数两种工艺。分段调控加工时，旋光参数调控范围决定了微孔的形状特征，激光焦点的位置决定了形状特征在深度方向的分布位置；连续调控加工时，旋光参数调控范围决定了微孔的形状特征，但这些形状特征在深度方向的分布位置不仅和激光焦点位置有关，也受旋光参数变化速率的影响。几何光路仿真结果表明采用先旋光再分束的方法可实现各子光束的同步旋转，虽然旋转半径和出射角度分别存在0.15μm、±0.29°的差异，但实际的加工结果表明这些差异对孔型一致性的影响可忽略不计。同时，加工结果也表明多光束旋光工艺对多种分束模式均具有良好的适应性，即使子光束间最大间距达到1 mm，仍可保持加工孔型的一致性。用16束旋光在0.3 mm厚的不锈钢板上并行加工2000个异型微孔，加工效率相较于传统单光束加工提升了10倍以上。

关键词：超快激光多光束旋光钻孔高通量激光钻孔异型微孔阵列