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基于滤波路径变换的板状物X射线三维重建算法

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光学学报 2024年第9期44卷 304-317页

作者：穆子扬卢荣胜何攀张贵林方明涛合肥工业大学仪器科学与光电工程学院安徽合肥230009

X射线计算机断层扫描(CT)是一种广泛应用于三维物体内部结构重建的技术,但在射线锥角增大时,使用FDK(Feldkamp-Davis-Kress)算法重建会导致图像灰度下降,产生边缘伪影。特别是在板状物体的计算机层析成像(CL)投影转换为等效大锥角CT投影... 详细信息

X射线计算机断层扫描(CT)是一种广泛应用于三维物体内部结构重建的技术,但在射线锥角增大时,使用FDK(Feldkamp-Davis-Kress)算法重建会导致图像灰度下降,产生边缘伪影。特别是在板状物体的计算机层析成像(CL)投影转换为等效大锥角CT投影时,利用FDK算法重建会影响重建质量。对此提出了一种基于数据重排的滤波路径变换重建算法,通过双参数组合调节投影曲面以改善大锥角重建效果,而且推导了本算法结合投影转换方法重建时的计算参数,以实现对板状物的重建。结果表明,本算法在参数相同的条件对应的滤波路径下重建效果最理想,在大锥角重建时能够抑制重建图像的灰度下降,减少边缘伪影,而且在应用于CL扫描的印制电路板重建时伪影较少,细节清晰可见。本算法可减少大锥角FDK重建的伪影,结构简便、易于实现,在板状物重建方面具有实际应用意义。

关键词： X射线光学计算机断层扫描三维重建滤波路径投影转换

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并联坐标测量机研究进展

光学精密工程 2024年第15期32卷 2401-2417页

作者：欧阳凯付饶杨龙胡鹏浩合肥工业大学仪器科学与光电工程学院安徽合肥230009

并联机构具有刚度大、承载力强、动力性能好、支链间误差平均效应等优势,在机器人、机床、微动器件等领域得到了广泛应用。然而,传统直角式坐标测量机和关节式坐标测量机采用串联结构,存在误差累积的固有缺陷。鉴于并联机构具有的互补优... 详细信息

并联机构具有刚度大、承载力强、动力性能好、支链间误差平均效应等优势,在机器人、机床、微动器件等领域得到了广泛应用。然而,传统直角式坐标测量机和关节式坐标测量机采用串联结构,存在误差累积的固有缺陷。鉴于并联机构具有的互补优势,近二十年来并联坐标测量机得到了快速的发展。结合国内外技术现状和团队的研究成果,对并联坐标测量机机构学、运动学、动力学、机构性能和控制策略等方面进行了系统的回顾和分析,总结了目前并联坐标测量机研究中存在的主要问题,提出了进一步的解决方法与思路,并展望了未来的发展趋势。

关键词：并联机构坐标测量机测量精度自由度运动学

飞秒激光打印倾斜微结构在固液界面的变形研究(特邀)

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中国激光 2024年第12期51卷 422-430页

作者：祁乔乔李鑫凯胡海健陈超张晨初张亚超吴思竹劳召欣合肥工业大学仪器科学与光电工程学院测量理论与精密仪器安徽省重点实验室安徽合肥230009 合肥工业大学材料科学与工程学院材料物理及新能源材料与器件系安徽合肥230009 合肥工业大学机械工程学院安徽合肥230009

在微纳制造过程中,固液耦合界面的毛细力牵引行为可能会影响微结构的稳定性,导致结构变形或倒塌。本课题组基于飞秒激光双光子打印、显影后溶剂蒸发诱导毛细力牵引过程,对单个和双倾斜微板结构在毛细力下的变形行为进行研究。通过建立... 详细信息

在微纳制造过程中,固液耦合界面的毛细力牵引行为可能会影响微结构的稳定性,导致结构变形或倒塌。本课题组基于飞秒激光双光子打印、显影后溶剂蒸发诱导毛细力牵引过程,对单个和双倾斜微板结构在毛细力下的变形行为进行研究。通过建立固液耦合界面下倾斜微板的毛细力作用模型,综合研究了倾斜角度、微板高度和结构间距对毛细力牵引下微结构形态(内组装、倾斜和外倒塌)的影响。结果表明:固液耦合界面下结构在毛细力作用下的变形行为主要取决于结构所受毛细力(内、外毛细力)和自身支撑力之间的竞争关系。理论分析、实验结果和仿真模拟表明,在高纵横比倾斜微结构阵列中,可以通过邻近结构的耦合设计来避免不对称毛细力诱导下的微结构坍塌。本工作对涉及固液耦合情况的倾斜型、高纵横比微纳米结构的加工制造具有重要的参考意义。

关键词：飞秒激光双光子聚合倾斜微结构固液耦合界面毛细力

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基于二维混合式位置编码的高精度测角

光学精密工程 2024年第5期32卷 635-642页

作者：赵会宁闻杰夏豪杰合肥工业大学仪器科学与光电工程学院安徽合肥230009 测量理论与精密仪器安徽省重点实验室安徽合肥230009

针对具有精密旋转轴系类的高端制造装备或精密测量仪器,其旋转角度采用传统圆光栅难以消除偏心误差对测量角度精度的影响,提出了一种基于二维混合式位置编码的旋转角度高精度测量方法。该测角系统由一个二维混合式位置编码盘、两个CCD... 详细信息

针对具有精密旋转轴系类的高端制造装备或精密测量仪器,其旋转角度采用传统圆光栅难以消除偏心误差对测量角度精度的影响,提出了一种基于二维混合式位置编码的旋转角度高精度测量方法。该测角系统由一个二维混合式位置编码盘、两个CCD相机和远心镜头组成,二维混合式位置编码盘被固定在精密旋转轴系上以获得其旋转角度。然后,建立了测角模型并从数学上证明了测角精度与安装偏心无关。利用多齿分度台对已提出测角系统精度进行检测,测量角度误差在±1″。最后,利用已提出测量方法对直驱转台的角度定位精度进行测量,角度定位误差在±5″内。与传统圆光栅测角相比,该方法不需要考虑安装偏心误差对测角精度的影响,具有稳定性好、使用简单等特点,可用于角度定位误差的检测。

关键词：二维混合式位置编码偏心误差旋转角度多齿分度台

A位取代和缺陷钝化实现钙钛矿薄膜的低阈值红光放大自发辐射

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发光学报 2024年第7期45卷 1068-1076页

作者：王亮严梦彤李妍吕梅陆红波朱俊合肥工业大学仪器科学与光电工程学院安徽省半导体检测技术与仪器工程研究中心测量理论与精密仪器安徽省重点实验室安徽合肥230009 合肥工业大学化学与化工学院安徽合肥230009

作为发红光的光学增益介质,CsPbI_(2)Br钙钛矿材料具有良好的热稳定性和合适的光学带隙,引起了研究者的广泛关注。然而,溶液法制备的CsPbI2Br薄膜在高湿度环境下易发生相变,同时薄膜存在大量缺陷,阻碍了其性能提升。鉴于此,采用部分FA^(... 详细信息

作为发红光的光学增益介质,CsPbI_(2)Br钙钛矿材料具有良好的热稳定性和合适的光学带隙,引起了研究者的广泛关注。然而,溶液法制备的CsPbI2Br薄膜在高湿度环境下易发生相变,同时薄膜存在大量缺陷,阻碍了其性能提升。鉴于此,采用部分FA^(+)(CH_(4)N_(2)^(+))进行A位取代以提高钙钛矿薄膜的相稳定性,然后利用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)对钙钛矿薄膜进行表面钝化。得益于FA^(+)阳离子带来的薄膜形貌的改善和PMMA良好缺陷钝化效果,实现了Cs_(0.7)FA_(0.3)PbI_(2)Br钙钛矿薄膜的低阈值红光放大自发辐射(ASE),其发射波长为689 nm,纳秒激光激发下的阈值为15μJ/cm^(2)。同时,该薄膜具有良好的疏水性和光稳定性,在大气湿度环境下(RH为(40±10)%),采用3000μJ/cm^(2)脉冲激光持续照射120 min,其ASE强度仍能维持其初始值的93%。这项工作为实现低阈值高稳定的红光ASE和激光提供了参考。

关键词：钙钛矿放大自发辐射阳离子取代缺陷钝化

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光谱共焦传感器关键技术研究进展(特邀)

激光与光电子学进展 2024年第2期61卷 57-84页

作者：卢荣胜张紫龙张艾琳封志伟徐艳杨刘杰合肥工业大学仪器科学与光电工程学院安徽合肥230009

精密测量技术是先进制造业得以高速发展的基础。光谱共焦传感器具有测量精度高、检测速度快、系统集成度高等技术优势,已成为先进制造领域当前备受关注的精密测量技术之一。首先,介绍光谱共焦测量原理,分析构成光谱共焦传感器的关键器件... 详细信息

精密测量技术是先进制造业得以高速发展的基础。光谱共焦传感器具有测量精度高、检测速度快、系统集成度高等技术优势,已成为先进制造领域当前备受关注的精密测量技术之一。首先,介绍光谱共焦测量原理,分析构成光谱共焦传感器的关键器件;然后,针对点光谱共焦传感器,综述构成传感器的色散物镜、宽光谱光源、光谱检测装置,以及光谱处理算法等关键技术方面的研究进展;其次,针对线扫描光谱共焦传感器,综述扫描方式、光路结构、光谱检测装置,以及光谱信息处理方法等关键技术;最后,总结当前光谱共焦传感器的研究重点、难点,以及未来的技术发展方向。

关键词：光谱共焦传感器色散物镜宽光谱光源光谱仪峰值提取

基于脉冲电压频域特征和内阻的退役电池快速初步分选策略

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仪器仪表学报 2024年第3期45卷 214-226页

作者：汪宇航黄海宏王海欣合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009

随着新能源产业的发展,越来越多的退役电池如何处理成为了一个急需解决的问题。磷酸铁锂电池由于高能量密度及安全性的优点被广泛应用于汽车及储能场合,是现有退役电池中的主流之一。退役磷酸铁锂电池的二次利用场景是根据电池的健康状... 详细信息

随着新能源产业的发展,越来越多的退役电池如何处理成为了一个急需解决的问题。磷酸铁锂电池由于高能量密度及安全性的优点被广泛应用于汽车及储能场合,是现有退役电池中的主流之一。退役磷酸铁锂电池的二次利用场景是根据电池的健康状态、内阻等状态进行评估的,但是这个过程耗费大量的时间。本文提出利用脉冲过程电压的频域特征作为估计健康状态的健康特征,然后利用随机森林回归算法实现了健康状态的快速估计,这极大的缩短了退役磷酸铁锂电池分选的时间。在此基础上,本文提出利用基于高斯分布的异常参数识别方法评估异常内阻退役磷酸铁锂电池。通过实验验证,选取的15节磷酸铁锂电池中健康状态估计的最大误差为6%,且能够有效的筛除内阻与SOH不匹配的退役磷酸铁锂电池。

关键词：退役电池健康状态快速分选脉冲电压

精密铸铝件一体化设计及在车身轻量化中的应用

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汽车工程 2024年第1期46卷 179-186页

作者：谷先广陈红林俞陆新张代胜合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009 合肥工业大学智能制造技术研究院合肥230051

铝合金一体化精密铸造技术是实现汽车轻量化的重要方式之一。本文首先采用轻质铝合金材料、熔模真空吸铸工艺以及拓扑优化对白车身前副车架及仪表板横梁进行“材料-工艺-结构”一体化设计;其次对比一体化铝合金结构件的质量、研发成本... 详细信息

铝合金一体化精密铸造技术是实现汽车轻量化的重要方式之一。本文首先采用轻质铝合金材料、熔模真空吸铸工艺以及拓扑优化对白车身前副车架及仪表板横梁进行“材料-工艺-结构”一体化设计;其次对比一体化铝合金结构件的质量、研发成本、研制周期,较原钢制件大幅度降低;最后对加装一体化精密铸铝件的白车身进行刚度与模态的有限元仿真分析及台架试验。结果表明,一体化设计后,前副车架及仪表板横梁分别轻量36.6%、30.8%,同时白车身性能均满足设计要求。

关键词：精密铸造一体化设计轻量化仿真分析台架试验

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基于柔性超材料的高灵敏度拉力传感器

光学学报 2024年第2期44卷 304-311页

作者：邓光晟方林颖郭澳然杨军李迎尹治平合肥工业大学光电技术研究院特种显示与成像技术安徽省技术创新中心安徽合肥230009 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院测量理论与精密仪器安徽省重点实验室安徽合肥230009

提出了一种基于柔性超材料的高灵敏度拉力传感器,该超材料传感器由刻蚀在聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜表面的多方形谐振单元的平面阵列组成。拉伸柔性PDMS薄膜会改变谐振单元的结构参数,进而使传感器的谐振频率产生变化。该超材料传感器可... 详细信息

提出了一种基于柔性超材料的高灵敏度拉力传感器,该超材料传感器由刻蚀在聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜表面的多方形谐振单元的平面阵列组成。拉伸柔性PDMS薄膜会改变谐振单元的结构参数,进而使传感器的谐振频率产生变化。该超材料传感器可以同时实现应变或拉力的高灵敏度检测。同时,谐振结构中央的方形连接环起到了不对称分裂间隙的作用,激发了具有更高Q值的高阶谐振模式,实现了更高的频谱分辨率。实验结果表明,施加拉力从0增大至1.2 N时,结构尺寸拉伸率达到初始状态的1.2倍,超材料的谐振峰频率从109.23 GHz红移到99.42 GHz。该传感器可以实现8.43 GHz/N的高灵敏度拉力传感。耐久性测试表明在该样品的使用中至少可以经历100次拉伸-松弛循环。所提出的传感器具有灵敏度高、加工方便、成本低和无线测量的优点,具有潜在的应用价值。

关键词：传感器拉力传感器柔性超材料光谱高灵敏度