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多光谱图像融合的IC器件表面缺陷检测

光学精密工程 2024年第5期32卷 740-751页

作者：邓耀华黄志海广东工业大学机电工程学院广东广州510006

针对单可见光或单红外条件下的IC器件表面缺陷对比度不足,缺陷检测精度低的问题,提出多光谱图像融合的IC器件表面缺陷检测方法。针对IC器件可见光与红外图像配准中存在尺度不一致和对比度反转问题,引入拉普拉斯金字塔和特征描述符重组... 详细信息

针对单可见光或单红外条件下的IC器件表面缺陷对比度不足,缺陷检测精度低的问题,提出多光谱图像融合的IC器件表面缺陷检测方法。针对IC器件可见光与红外图像配准中存在尺度不一致和对比度反转问题,引入拉普拉斯金字塔和特征描述符重组策略改进ORB(Oriented FAST and Rotated BRIEF)图像配准算法。在图像配准的基础上,提出NSST_VP图像融合方法,以非下采样剪切波变换(Non-Subsample Shearlet Transform, NSST)得到红外图像和已配准可见光图像的低频和高频子带,对低频子带采用视觉显著图(Visual Significance Map, VSM)加权融合规则,高频子带则采用自适应脉冲耦合神经网络(PA-Pulse Coupled Neural Network, PA-PCNN)决策融合规则,进而通过NSST逆变换得到高质量多光谱融合图像。最后,将融合图像输入YOLOv8s模型进行检测。实验结果表明,改进ORB的图像配准平均精度为87.8%,比ORB图像配准精度提高了62%,NSST_VP图像融合算法在主观视觉效果和客观评价指标上均有所提高。在缺陷检测实验中,NSST_VP融合方法的均值平均精度(mean Average Precision, mAP)达到83.15%,比单可见光、单红外缺陷图像检测的mAP分别提高了22.97%,28.31%,比双树复小波变换融合、曲线变换融合、非下采样轮廓波变换融合方法的mAP分别提高了13.14%,15.01%,20.35%。

关键词：缺陷检测 IC器件多光谱图像融合图像配准非下采样剪切波变换 YOLOv8s

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基于焊缝路点局部点云的焊枪空间姿态确定

焊接学报 2024年第4期45卷 86-92,I0008页

作者：胡嘉成於双飞张涛管贻生朱海飞广东工业大学机电工程学院广州510006

针对目前基于三维视觉传感面向几何与位置信息不确定工件的机器人焊接研究中,焊缝路点的焊枪空间姿态确定方法针对性强、局限性高等问题,提出了一种基于焊缝路点局部点云的焊枪空间姿态确定方法.首先描述了焊枪的空间姿态参数模型,然后... 详细信息

针对目前基于三维视觉传感面向几何与位置信息不确定工件的机器人焊接研究中,焊缝路点的焊枪空间姿态确定方法针对性强、局限性高等问题,提出了一种基于焊缝路点局部点云的焊枪空间姿态确定方法.首先描述了焊枪的空间姿态参数模型,然后通过考虑传感器的前置安装距离确定kd-tree的最小搜索半径,获取焊缝路点处的局部点云,并逐步确定该路点处焊枪的偏摆平面与倾斜平面,从而确定焊枪在该焊缝路点处与工件的无碰空间姿态.结果表明,该方法适应性强、有效性好.由于点云表面质量的原因,姿态确定结果与真实姿态存在一定波动,后续经过平滑处理可以满足机器人焊接需求,有望提升基于三维视觉传感面向几何与位置信息不确定工件的机器人自主焊接作业水平.

关键词：三维点云焊枪姿态机器人焊接

蓝宝石光学曲面柱形宽缎带磁流变抛光仿真分析及实验研究

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表面技术 2024年第4期53卷 140-151页

作者：阎秋生汪涛黄展亮黄蓓潘继生陈缘靓夏江南广东工业大学机电工程学院广州510006

目的针对目前光滑无损伤光学曲面蓝宝石加工成本高、效率低的问题,对加工过程中磁流变抛光缎带进行流体仿真,进而优化抛光轮表面结构。方法设计并提出3种表面结构柱形宽缎带磁流变抛光轮,介绍了磁流变抛光轮加工的基本原理,建立了磁流... 详细信息

目的针对目前光滑无损伤光学曲面蓝宝石加工成本高、效率低的问题,对加工过程中磁流变抛光缎带进行流体仿真,进而优化抛光轮表面结构。方法设计并提出3种表面结构柱形宽缎带磁流变抛光轮,介绍了磁流变抛光轮加工的基本原理,建立了磁流变抛光垫Bingham流体特性加工仿真模型,分析了3种抛光轮表面结构对工件表面磁通密度模、流场流速、流场压力分布的影响。同时对3种抛光轮的抛光效果进行了实验探究,探究了抛光轮表面结构对材料去除率和抛光后表面粗糙度的影响规律。结果仿真结果表明,抛光轮表面槽型结构具有能增强磁通密度模、增大流体流速和流体压力的特性。实验结果表明,螺旋槽抛光轮的抛光效果最好,在螺旋抛光轮作用下,材料去除率为0.22mg/h,抛光后蓝宝石表面粗糙度为1.08nm。最终抛光轮近壁区总压力和速度的乘积结果与抛光轮实验去除率结果具有较好的一致性。结论槽型结构可以提高抛光液在抛光轮表面的固着效果,影响工件表面流场运动状态,增强工件表面受到抛光垫的作用力。相较于光滑和横条槽抛光轮,螺旋槽抛光轮的抛光效率最高,表面粗糙度最低,可有效提高抛光效果。

关键词：抛光缎带蓝宝石 Bingham流体抛光轮槽型结构数值计算流场

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形状记忆合金驱动的人工逼尿肌系统

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 73-80页

作者：李笑李亚鹏广东工业大学机电工程学院广东广州510006

针对神经源性、肌源性膀胱缺乏有效治疗手段的现状,从工程学角度提出了一种新的解决方案——人工逼尿肌系统。基于形状记忆合金(SMA)弹簧的形状记忆效应,设计了由无线能量传输模块、控制模块、反馈模块和执行模块组成的系统结构,旨在实... 详细信息

针对神经源性、肌源性膀胱缺乏有效治疗手段的现状,从工程学角度提出了一种新的解决方案——人工逼尿肌系统。基于形状记忆合金(SMA)弹簧的形状记忆效应,设计了由无线能量传输模块、控制模块、反馈模块和执行模块组成的系统结构,旨在实现符合人体尿动力学规律的辅助排尿。文中首先建立了人体膀胱的有限元模型,仿真分析了人体膀胱的储尿和辅助排尿过程,在仿真结果的基础上结合SMA弹簧的数学模型,对SMA弹簧致动器的结构参数进行了优化设计;其次,结合实验数据推导了SMA弹簧温度-自由高度方程;然后,结合热力学公式和弹簧数学模型推导了系统控制方程,并在此基础上提出了系统开环控制策略;最后,基于系统的反馈模块,设计了比例积分微分(PID)闭环控制策略,并搭建模拟实验平台研究了系统的尿流率特性。结果表明:系统原理可行,辅助排尿过程连续可控,在应对不同尿液容量时两种控制策略均能实现符合人体尿动力学规律的辅助排尿。文中结果可为设计适用于临床的人工逼尿肌系统提供指导,也可为其他以SMA弹簧作为致动器的植入装置的设计提供借鉴和参考。

关键词：人工逼尿肌形状记忆合金弹簧连续控制尿动力学

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金属钼圆基片平面研磨及其表面创成机理研究

表面技术 2024年第12期53卷 181-192页

作者：阎秋生陈缘靓夏江南雒梓源汪涛广东工业大学机电工程学院广州510006

目的实现金属钼圆基片高效平坦化加工,获得超光滑表面。方法采用游离磨料对钼圆基片进行平面研磨加工,研究磨料种类及研磨盘转速、研磨压力、研磨时间等工艺参数对研磨效果的影响规律,通过材料去除率(MRR)与表面粗糙度(Ra)的建模分析,... 详细信息

目的实现金属钼圆基片高效平坦化加工,获得超光滑表面。方法采用游离磨料对钼圆基片进行平面研磨加工,研究磨料种类及研磨盘转速、研磨压力、研磨时间等工艺参数对研磨效果的影响规律,通过材料去除率(MRR)与表面粗糙度(Ra)的建模分析,对比钼材与高硬脆和高塑性材料,揭示其研磨工艺特性、探究其表面创成机理。结果钼圆基片材料去除快慢和表面形貌受各因素作用的综合影响。CeO_(2)磨料适合钼圆基片的研磨加工,材料去除方式为二体、三体摩擦塑性去除;在研磨过程中,MRR随研磨盘转速、研磨压力的递增而先增大后减小,在研磨盘转速为60 r/min、研磨压力为0.026 MPa条件下MRR达到最大;除磨料因素外,其他工艺因素对表面粗糙度的影响较小;MRR和Ra随加工时间的延长而趋于稳定;使用粒径W1 CeO_(2)磨料在研磨盘转速为60 r/min、研磨压力为0.026 MPa下研磨40 min后,表面粗糙度Ra由46 nm降至9.53 nm,MRR达1.16 mg/min。结论采用游离磨料研磨方法在优化工艺条件下可以有效降低表面粗糙度,获得良好表面。

关键词：钼圆基片研磨工艺参数材料去除率表面粗糙度加工机理

基于宏微导向的ACO-MUSIC两级相控声源定位算法

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振动．测试与诊断 2024年第1期44卷 67-73,197页

作者：刘缘邓丽军程树添曾吕明纪轩荣广东工业大学机电工程学院广州510006 广东云声科技有限公司广州510006

针对传统的多重信号分类(multiple signal classification,简称MUSIC)算法定位声源位置时存在计算量大的问题,提出了一种基于宏微导向的蚁群(ant colony optimization,简称ACO)-MUSIC两级相控声源定位算法。首先,利用ACO估算出声源所在... 详细信息

针对传统的多重信号分类(multiple signal classification,简称MUSIC)算法定位声源位置时存在计算量大的问题,提出了一种基于宏微导向的蚁群(ant colony optimization,简称ACO)-MUSIC两级相控声源定位算法。首先,利用ACO估算出声源所在的宏观位置,再用MUSIC算法精确搜索声源所在的微观方位;其次,对提出的算法进行数值仿真,并搭建实验系统进行验证。仿真和实验结果表明,所提出的算法可以高精度、快速地定位出声源所在的位置;在搜索步距为0.05°时,算法的计算复杂度和计算时间仅为传统MUSIC算法的0.25%和2.8%。

关键词：宏微导向蚁群算法多重信号分类算法声源定位算法

V型三能级金刚石氮空位色心电磁诱导透明体系中孤子的存取

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物理学报 2024年第10期73卷 307-314页

作者：谭聪王登龙董耀勇丁建文湘潭大学物理与光电工程学院湘潭411105 广东工业大学机电工程学院广州510006

本文先构建一束弱探测场和一束强控制场所形成的V型三能级金刚石氮空位(NV)色心电磁诱导透明(EIT)模型,随后研究探测场在体系的线性吸收和非线性传播特性.结果表明,一旦开启强控制场,体系就会呈现出EIT窗口,且透明窗口的宽度随着控制场... 详细信息

本文先构建一束弱探测场和一束强控制场所形成的V型三能级金刚石氮空位(NV)色心电磁诱导透明(EIT)模型,随后研究探测场在体系的线性吸收和非线性传播特性.结果表明,一旦开启强控制场,体系就会呈现出EIT窗口,且透明窗口的宽度随着控制场磁感应强度的增加而变宽.在非线性情况下,探测场能形成稳定传播的孤子,且可通过开启和关闭控制场的磁场实现孤子的存储和读取,可以有效地克服冷原子介质和量子点介质孤子存取的缺陷.值得一提的是,体系所存取孤子的振幅还可以通过控制场的磁感应强度来进行调节.

关键词：金刚石氮空位色心孤子的存储与读取电磁诱导透明

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融合LoG特征的凸焊螺母检测算法

计算机工程与应用 2024年第10期60卷 332-340页

作者：罗柏槐李扬林熙烨周梓斌广东工业大学机电工程学院广州510006

针对目前汽车曲面零部件的紧固连接中常用的凸焊工艺中出现凸焊螺母的漏焊、错焊,以及主要依赖人工目测的低效检测方法等问题,提出了一种基于Faster-RCNN的凸焊螺母检测算法。以Faster-RCNN作为基础模型,针对模型在不同角度下螺母特征... 详细信息

针对目前汽车曲面零部件的紧固连接中常用的凸焊工艺中出现凸焊螺母的漏焊、错焊,以及主要依赖人工目测的低效检测方法等问题,提出了一种基于Faster-RCNN的凸焊螺母检测算法。以Faster-RCNN作为基础模型,针对模型在不同角度下螺母特征各异且难以提取的问题,提出提取LoG特征和原图像自适应融合的方法,以增强模型对螺母特征的提取能力;引入特征金字塔(feature pyramid network,FPN)解决小目标难以被精确检测的问题;为了提升网络在复杂背景中的检测鲁棒性,在FPN中嵌入坐标注意力机制来提升网络对重点目标的关注;设计损失函数,提升训练效果,增强回归框中心点的回归精确度。实验结果表明,所提算法相比原算法,在IoU=0.75时凸焊螺母的检测精确率上升了8.65个百分点,达到90.11%,召回率上升了5.87个百分点,达到79.23%,相比原算法具有明显改善。

关键词：目标检测特征金字塔网络(FPN) 坐标注意力 LoG特征区域建议网络(RPN)

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使用实模态计算非比例阻尼系统的复模态

计算力学学报 2024年第4期41卷 790-794,800页

作者：魏向天吴柏生钟慧湘广东工业大学机电工程学院广州510006

提出一种利用实模态计算非比例阻尼系统复模态的新方法.首先,引入一个嵌入参数将无阻尼系统与阻尼系统联系起来,然后构造模态规范化条件.将非比例系统特征值和特征向量在无阻尼系统基础上对该参数实施摄动展开,得到展开系数的控制方程.... 详细信息

提出一种利用实模态计算非比例阻尼系统复模态的新方法.首先,引入一个嵌入参数将无阻尼系统与阻尼系统联系起来,然后构造模态规范化条件.将非比例系统特征值和特征向量在无阻尼系统基础上对该参数实施摄动展开,得到展开系数的控制方程.每个特征向量展开系数可借助Nelson法求解具有同一个对称实系数矩阵的方程组来求得.该方法仅涉及感兴趣的模态,无模态截断问题,不要求广义逆,也不需要将矩阵扩维.本文以两个数值算例来说明本文方法的有效性.

关键词：非比例阻尼复模态摄动展开模态规范化 Nelson方法