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自动引线系统中旋转偏心检测与补偿方法

北京工业大学学报 2025年第1期51卷 1-12页

作者：王跃宗曲道多王盛逸北京工业大学机械与能源工程学院北京100124

在空心杯转子线圈的自动引线微操作系统中,线圈的几何中心很难与旋转台的回转中心重合,因此在旋转过程中产生偏心现象,进而导致线圈引线失败。为此,提出了一种检测和补偿线圈偏差的方法。从分析线圈偏心源出发,建立偏心数学模型,设计了... 详细信息

在空心杯转子线圈的自动引线微操作系统中,线圈的几何中心很难与旋转台的回转中心重合,因此在旋转过程中产生偏心现象,进而导致线圈引线失败。为此,提出了一种检测和补偿线圈偏差的方法。从分析线圈偏心源出发,建立偏心数学模型,设计了一种偏心模型与图像特征提取算法结合的偏差测量方法,并提出基于自动控制与补偿模型的校正方法。通过实验验证了模型的精确性以及偏心补偿的有效性,基于均方根误差的评价,模型对于偏差预测以及特征提取算法均具有较高的精度,补偿后的最大残余误差小于4μm,平均补偿幅度约为98.6%,引线实验展示了所提方法的优良性能。提出的偏心检测补偿方法具有精度高、复杂度低、效率高、实时性,以及嵌入式等优点,且在微操作以及微装配领域具有更合适、更广泛的应用。

关键词：空心杯转子线圈旋转偏心模型特征提取微操作微装配

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空间站燃烧实验地面研究平台

清华大学学报(自然科学版) 2025年

作者：李星贤孙佳钰温禹哲孙宇航李龙飞王律田耀杜昌帅罗新春刘有晟清华大学能源与动力工程系燃烧能源中心清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室中国科学院空间应用工程与技术中心凌云光技术股份有限公司

空间站燃烧科学实验柜于2022年10月发射入轨正式进入运营期,为支持空间站燃烧实验研究,凝练微重力燃烧重要科学问题,验证空间燃烧实验的可行性并提供地面对照组,以及培育更多未来空间站燃烧科学实验项目,该文研究团队在北京市怀柔区的... 详细信息

空间站燃烧科学实验柜于2022年10月发射入轨正式进入运营期,为支持空间站燃烧实验研究,凝练微重力燃烧重要科学问题,验证空间燃烧实验的可行性并提供地面对照组,以及培育更多未来空间站燃烧科学实验项目,该文研究团队在北京市怀柔区的太空实验地面基地建设了空间站燃烧实验地面研究平台。该文主要介绍了地面研究平台的设计思路、运行原理以及初步测试结果。空间站燃烧实验地面研究平台由插件子系统、燃烧支持子系统和燃烧诊断子系统组成。空间站燃烧实验地面研究平台在满足与在轨燃烧柜燃烧实验装置空间布局一致的条件下,充分利用地面实验室供气、排气、供电、热控等基础燃烧实验设施,搭建了多种与在轨燃烧柜同型号或参数的装置,同时利用地面实验优势建设了具有高速摄像、连续激光PIV、双脉冲激光PIV、 PLIF组分空间分布诊断等功能的燃烧诊断设施,可通过电控柜的用户界面对气体射流火焰、单液滴与多液滴燃烧、多样化的材料火焰传播实验进行不同装置的时序设计,并具有软硬件升级空间,可服务于未来所需的多种空间站燃烧科学实验项目。

关键词：空间站燃烧实验通用燃烧平台射流火焰液滴燃烧固体材料燃烧

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驱控一体的旋拧式果实采摘执行器设计与试验

农机化研究 2025年第3期47卷 48-55页

作者：严童杰冯青春郭鑫杨宁江苏大学电气信息工程学院江苏镇江212000 北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097 国家农业智能装备工程技术研究中心北京100097 农业智能装备技术北京市重点实验室北京100097

针对果园智能化采收作业需要,设计了支持总线扩展的驱控一体旋拧采摘末端执行器,旨在为多臂并行采摘机器人研发提供支撑。在对标准苹果树果实物理形态统计分析基础上,结合人工采摘方法,提出了“吸附-夹持-旋拧”的采摘机械操作方法,并... 详细信息

针对果园智能化采收作业需要,设计了支持总线扩展的驱控一体旋拧采摘末端执行器,旨在为多臂并行采摘机器人研发提供支撑。在对标准苹果树果实物理形态统计分析基础上,结合人工采摘方法,提出了“吸附-夹持-旋拧”的采摘机械操作方法,并设计了基于双舵机驱动的紧凑型采摘执行机构,对其吸盘、夹持和旋拧电机的关键参数进行了优化设计。面向多执行并行采摘需要,设计了基于CANopen通讯的采摘操作驱动器,实现了多执行器的总线扩展。通过现场试验对执行器作业性能进行了测试,结果表明:果实大小在60~100 mm之间,采摘成功率可达到90%,吸盘最优停留时间为1.00 s,吸盘最优接近距离为1.0 mm,最优旋拧角度为360°。

关键词：采摘机器人驱控一体旋拧采摘 CANopen

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TSIT-PatchTST模型：一种净生态系统交换量（NEE）缺失值插补方法

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北京林业大学学报 2025年

作者：齐建东石成城吴鹏北京林业大学信息学院国家林业和草原局林业智能信息处理工程技术研究中心

【目的】净生态系统交换量（NEE）是评估陆地生态系统在全球碳循环中作用的重要指标，NEE原始观测数据缺失值的插补精度会直接影响生态系统关键参数的可靠性和精确性。为提高不同植被NEE在长时间连续性数据缺失情景下的插补精度，提出... 详细信息

【目的】净生态系统交换量（NEE）是评估陆地生态系统在全球碳循环中作用的重要指标，NEE原始观测数据缺失值的插补精度会直接影响生态系统关键参数的可靠性和精确性。为提高不同植被NEE在长时间连续性数据缺失情景下的插补精度，提出一种融合时间序列表征向量的TSIT-PatchTST深度学习模型。【方法】以全球长期通量观测网络站点的碳通量因子数据为研究对象，通过构造短缺失（1 d）、中缺失（7 d）、长缺失（30 d）3种随机连续数据缺失场景，评估边际分布采样法（MDS）、PatchTST模型、TS2Vec-PatchTST模型和TSIT-PatchTST模型在8种不同植被类型下NEE的插补结果。【结果】在短缺失场景下，4种插补方法都表现出最优的性能。随着连续缺失天数的增多，MDS的插补精度逐渐下降，该方法在长缺失场景下已不能对NEE进行有效插补，而其他3种深度学习模型能够有效地插补NEE缺失数据。综合3种缺失场景，TSIT-PatchTST模型表现出最优的插补性能，尤其在长缺失场景下该模型具有较高的插补精度。长缺失场景下，TSIT-PatchTST模型对31个站点插补结果的平均均方误差（MSE）为0.942μmol/（m2·s），平均绝对误差（MAE）为0.628μmol/（m2·s），平均R2为0.457。与PatchTST模型的插补结果相比，该模型平均MSE下降了53.3%，平均MAE下降了39.7%，平均R2相持平。【结论】综合8种植被类型和3种缺失场景的应用结果，得出TSIT-PatchTST模型的插补效果最佳，并具有适应性。TSIT-PatchTST模型可应用于时间序列数据缺失场景以提高数据插补精度。

关键词：深度学习模型开发数据插补 TSIT-PatchTST模型碳循环植被类型净生态系统交换量(NEE)

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介质微球超分辨光学成像:原理、技术与应用

北京工业大学学报 2025年第1期51卷 100-120页

作者：李红梅闫胤洲蒋毅坚北京工业大学机械与能源工程学院北京100124 北京工业大学物理与光电工程学院北京100124

光学显微技术在生物学、医学、材料学、精密测量学等领域扮演着至关重要的角色,为微纳尺度的探索提供了强大的工具。然而,传统光学显微系统受到衍射极限的制约,最大分辨率极限约为光波长的一半(λ/2)。近年来,突破衍射极限、实现更高成... 详细信息

光学显微技术在生物学、医学、材料学、精密测量学等领域扮演着至关重要的角色,为微纳尺度的探索提供了强大的工具。然而,传统光学显微系统受到衍射极限的制约,最大分辨率极限约为光波长的一半(λ/2)。近年来,突破衍射极限、实现更高成像分辨率成为显微成像领域的研究热点。介质微球透镜通过调控光场,能够将入射光束聚焦于微球底部的极窄区域形成光子纳米射流,打破了阿贝(Abbe)衍射极限,使出射光束半峰全宽小于λ/2。与其他超分辨成像技术相比,微球超分辨成像具有简单直接、无须荧光染料标记、实时成像、可与现有显微系统相兼容等优势,为学术研究和实际应用开辟了新的机遇。该综述首先介绍了介质微球超分辨光学成像原理;随后,详细分析了影响微球超分辨光学成像能力的关键因素,包括微球光学性质、适用环境以及可控性等;最后,探讨了微球超分辨光学成像技术在生物医学、半导体器件、纳米材料科学领域中的应用。此外,还展望了微球超分辨光学成像技术未来发展面临的主要挑战。

关键词：介质微球透镜超分辨成像光学纳米成像远场纳米显微镜光子纳米射流非荧光纳米显微镜

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基于ROS的蔬菜移栽机器人控制系统设计

农机化研究 2025年第2期47卷 54-60页

作者：马文强冯青春李亚军茹孟菲赵春江西北农林科技大学信息工程学院陕西杨凌712000 北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097 国家农业智能装备工程技术研究中心北京100097 农业智能装备技术北京市重点实验室北京100097

为实现温室蔬菜移栽无人智能化作业,设计了基于ROS架构的蔬菜移栽机器人控制系统,实现了蔬菜移栽机器人自主取苗部件、秧苗栽植部件和自主移动平台的自动控制。控制系统主要分为总线单元和导航单元,并基于EtherCAT总线和Realsense深度... 详细信息

为实现温室蔬菜移栽无人智能化作业,设计了基于ROS架构的蔬菜移栽机器人控制系统,实现了蔬菜移栽机器人自主取苗部件、秧苗栽植部件和自主移动平台的自动控制。控制系统主要分为总线单元和导航单元,并基于EtherCAT总线和Realsense深度相机搭建硬件系统,利用分层模块化理念开发基于ROS架构的软件控制系统,搭建并实现了移栽作业中取苗、投苗、栽苗及移动平台协同一体化控制。实验结果表明:在大于2s/株的取栽苗周期运动条件下,可实现较高成功率的移栽作业。所设计控制系统保证了移栽作业成功率,提高了当前蔬菜移栽机的智能化水平。

关键词：蔬菜移栽机器人控制系统 ROS 伺服控制

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沙漠光伏电站地表固沙效应数值研究

华中科技大学学报(自然科学版) 2025年第1期 63-71页

作者：马高生付宁李德顺韩宏兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃省风力机工程技术研究中心

采用Fluent软件中的RANS模型求解N-S方程以模拟光伏场区流场，开展沙漠地区光伏电站内光伏阵列对流场和地表切应力分布研究．分析了不同风向下多排光伏阵列的流场及地表切应力分布规律，进而讨论了光伏阵列形成保护区的特征及沙漠光伏... 详细信息

采用Fluent软件中的RANS模型求解N-S方程以模拟光伏场区流场，开展沙漠地区光伏电站内光伏阵列对流场和地表切应力分布研究．分析了不同风向下多排光伏阵列的流场及地表切应力分布规律，进而讨论了光伏阵列形成保护区的特征及沙漠光伏电站内须加强抗风蚀区域．结果表明：不同风向对应的光伏场内的流场显著不同，±90°风向时的不同主要体现在光伏电场周围区域，保护区面积较大；±45°风向时光伏板阻风效应明显降低，且保护区范围缩小．可根据当地主要风向确定防沙的重点区，为沙漠光伏电站防风固沙高效低成本设计提供参考．

关键词：光伏阵列沙漠地表剪切应力流体起动保护区

基于致动线模型的HAWT-VAWT相互作用研究

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华中科技大学学报(自然科学版) 2025年第1期 72-78+85页

作者：李银然郭朋威陈泽琼兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃省风力机工程技术研究中心

采用大涡模拟(LES)结合致动线模型(ALM)，研究了水平轴风电场机组间隙中加入垂直轴风力机(VAWT)时对风电场的影响．模拟一组水平轴风力机(HAWT)和VAWT在大气边界层(ABL)条件下的相互作用，分析风力机功率输出特性及尾流特性．研究结果... 详细信息

采用大涡模拟(LES)结合致动线模型(ALM)，研究了水平轴风电场机组间隙中加入垂直轴风力机(VAWT)时对风电场的影响．模拟一组水平轴风力机(HAWT)和VAWT在大气边界层(ABL)条件下的相互作用，分析风力机功率输出特性及尾流特性．研究结果表明：在水平轴风电场中加入VAWT，可以提升风电场的发电量及充分利用机组间隙；风力机功率输出特性及尾流特性主要取决于两者的相对位置，当VAWT位于HAWT前方时，能够使HAWT的功率输出提高0.44%，反之位于后方时，VAWT的功率输出会有明显的提升，约为13.21%；相较于单一HAWT，加入VAWT后总功率可提升2.54%；此外，VAWT的尾流在经过HAWT近尾流区域时，会出现明显的偏转现象．在远尾流区域，两者的尾流相互混合，呈现出更快的恢复速率．

关键词：水平轴风力机垂直轴风力机致动线模型风电场布局尾流

基于极坐标映射的CFRP制孔毛刺形态学特征与评价指标

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机械工程学报 2025年

作者：梁思羽刘广军陈涛赫连勃勃王云飞同济大学机械与能源工程学院哈尔滨理工大学机械动力工程学院卡尔斯鲁厄理工学院移动机械研究所上海建筑机械安全智能控制工程技术研究中心

制孔加工是CFRP构件机加工处理的常用手段，加工孔的质量直接影响到构件连接强度、装配精度和内应力，对结构整体质量至关重要。但是，由于CFRP特有的不均匀性与各向异性，钻削加工过程中，纤维的断裂与材料的去除具有随机性和不稳定性... 详细信息

制孔加工是CFRP构件机加工处理的常用手段，加工孔的质量直接影响到构件连接强度、装配精度和内应力，对结构整体质量至关重要。但是，由于CFRP特有的不均匀性与各向异性，钻削加工过程中，纤维的断裂与材料的去除具有随机性和不稳定性，由此导致成孔周围普遍存在毛刺缺陷，进而影响加工质量。因此，对CFRP成孔毛刺的识别、评价与控制意义重大。本研究提出了基于极坐标映射的图像处理方法，在保留成孔毛刺原始特征的基础上，排除图像平移、旋转和缩放的影响，提高缺陷识别与评价的便利性；然后，建立了基于伪频谱的成孔轮廓曲线参数化评价方法，通过自然坐标系下成孔轮廓曲线的切向量方向角函数的伪频谱对毛刺现象进行量化；最后，通过实验对提出的理论和方法进行了验证。结果指出，在轮廓曲线伪频谱中，峰值频率能有效反映毛刺尺度，总功率能有效反映毛刺整体数量，钻削过程中纤维切削角将影响毛刺的形态，适当提高主轴转速、减小进给率能有效降低毛刺缺陷。本研究提出的CFRP成孔图像处理方法和毛刺评价指标具备可观的准确性和有效性，有望应用于CFRP构件钻削工艺在线监测等领域，提高成孔质量分析的可靠性和便利性。

关键词：碳纤维增强基复合材料毛刺形态学钻削图像处理