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面向钢轴生产线的自动上下料机器人轨迹跟踪控制

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机械科学与技术 2024年

作者：季海阳马利娥马东昊任慧冉西安理工大学印刷包装与数字媒体学院

为了实现包装印刷设备中导向辊的钢轴自动上下料作业，研究复合机器人的六自由度机械臂控制方式。首先对钢轴上下料运动进行了分析，通过几何关系确定了机械臂末端定位误差范围，依据一定的模糊规则，设计了适合钢轴自动上下料作业的运... 详细信息

为了实现包装印刷设备中导向辊的钢轴自动上下料作业，研究复合机器人的六自由度机械臂控制方式。首先对钢轴上下料运动进行了分析，通过几何关系确定了机械臂末端定位误差范围，依据一定的模糊规则，设计了适合钢轴自动上下料作业的运动控制系统。然后以正弦波为期望轨迹进行机械臂的关节空间轨迹跟踪控制实验，并与传统PID控制进行对比分析，可以发现本文所设计的模糊PID相对传统PID具有更强的跟踪准确率，在面对外部信号的干扰时也能将关节角度的绝对误差控制在2.04°以内。最后进行了钢轴下料的仿真实验，结果表明采用模糊PID控制在x、y和z轴上的绝对误差分别为8.881mm、8.699mm以及3.175mm，所有误差都在允许范围内，说明本文所搭建的模糊PID控制器适用于钢轴自动上下料机械臂的轨迹跟踪控制。

关键词：六自由度机械臂轨迹跟踪模糊PID

光学信号Token引导的异源遥感变化检测网络

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遥感学报 2024年第1期28卷 88-104页

作者：刘秦森孙帮勇西安理工大学印刷包装与数字媒体学院西安710054 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室西安710119

基于遥感图像中的光学信号检测出一定时间内特定区域的变化状态的遥感图像变化检测方法,在国防安全、环境监测、城市建设等领域具有重要应用价值。由于多时相异源图像在成像机理、光谱范围、空间分辨率等方面存在差异,现阶段异源遥感图... 详细信息

基于遥感图像中的光学信号检测出一定时间内特定区域的变化状态的遥感图像变化检测方法,在国防安全、环境监测、城市建设等领域具有重要应用价值。由于多时相异源图像在成像机理、光谱范围、空间分辨率等方面存在差异,现阶段异源遥感图像变化检测仍存在精度不够高、漏检和误检等问题,本文提出一种基于Transformer网络的异源变化检测网络框架,该框架能够利用不同类别的异源遥感图像获得准确的变化检测结果。首先,所提出检测网络为多时相遥感图像自适应生成对应的光学信号Token (光信Token);然后,以光信Token作为引导与对应图像块Token进行交互计算,从而对双时相序列特征进行变化分析,并且在交互学习过程中构建了差分放大模块以提高网络对特征间差分信息的提取精度;最后,利用多层感知机对输出的差分Token进行预测并分割出变化区域。采用Sardinia、Shuguang和Bastrop等3个不同类别的异源遥感图像数据集和Farmland同源高光谱图像数据集来验证本文提出的方法,结果证明在选取有限训练样本数据情况下,本文方法与现有主流变化检测方法相比,在多个客观指标以及主观视觉上都表现出先进性。

关键词：遥感异源图像变化检测多模态分析深度学习 Transformer

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基于柔性压电薄膜的可穿戴脉搏传感器设计

电子测量与仪器学报 2024年

作者：曹从军赖凯旋王旭升夏卫民时金祥西安理工大学印包学院陕西省印刷包装工程技术研究中心

针对传统脉搏传感器存在的穿戴不适、携带不便以及精度不高等问题，本文设计一种基于P（VDF-TrFE）柔性压电薄膜的可穿戴脉搏传感器，旨在实现人体脉搏信号的连续检测，为心血管疾病的预防和治疗提供有力支持。首先，采用溶液流延法制备... 详细信息

针对传统脉搏传感器存在的穿戴不适、携带不便以及精度不高等问题，本文设计一种基于P（VDF-TrFE）柔性压电薄膜的可穿戴脉搏传感器，旨在实现人体脉搏信号的连续检测，为心血管疾病的预防和治疗提供有力支持。首先，采用溶液流延法制备P（VDF-TrFE）柔性压电薄膜作为传感器基底，并利用丝网印刷技术在制备好的压电薄膜表面印刷导电电极，结合网状屏蔽层的设计制备方形传感器和圆形阵列传感器，用于脉搏信号采集性能的实验对比。其次，为了解决脉搏信号低频微弱且容易受到各种噪声干扰的问题，设计包含信号放大和信号滤波功能的精密信号调理电路，用于获取高保真和高清晰度的低噪声脉搏波信号。实验结果表明，所制备的P（VDF-TrFE）薄膜具有良好的介电、压电和铁电性能，其中d33值达到-25 pC·N-1，能够提升传感器快速准确捕捉低频脉搏信号的能力，设计的柔性脉搏传感器相较于传统刚性传感器能够较好地贴合人体皮肤，提升无感佩戴体验，符合可穿戴性以及舒适性的要求。其中，圆形阵列式传感器能够检测到包含大部分生理特征点的连续脉搏波信号，相比于方形传感器具备更高的灵敏度和清晰度，检测性能更好。除此之外，设计的信号调理电路能够缓解50 Hz工频干扰和高频噪声干扰，成功将平均峰值电压从0.069 V放大至5.467 V，显示出清晰稳定的脉搏波形并保留脉搏信号的主要特征，抑制噪声干扰的同时实现了对人体脉搏信号的高灵敏度、高稳定性和高准确性的采集。因此，本文设计的基于柔性压电薄膜的可穿戴脉搏传感器能够有效检测和采集人体脉搏波信号，可用于医疗健康监测和可穿戴设备研究领域，具有广阔的应用前景。

关键词： P(VDF-TrFE)压电薄膜脉搏检测圆形阵列式传感器信号调理电路可穿戴设备

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基于多尺度混合域注意力机制的笔迹鉴别方法

计算机应用 2024年第7期44卷 2225-2232页

作者：熊武曹从军宋雪芳邵云龙王旭升西安理工大学印刷包装与数字媒体学院西安710054 陕西省印刷包装工程技术研究中心西安710054

针对笔迹鉴别任务中图像大面积是背景、笔迹信息稀疏、关键性信息难以捕捉,并且个人笔迹签名风格具有微小变化而刻意模仿的笔迹高度相似,以及公开的中文笔迹数据集的匮乏的问题,通过对注意力机制和孪生网络模型进行改进,提出一种基于多... 详细信息

针对笔迹鉴别任务中图像大面积是背景、笔迹信息稀疏、关键性信息难以捕捉,并且个人笔迹签名风格具有微小变化而刻意模仿的笔迹高度相似,以及公开的中文笔迹数据集的匮乏的问题,通过对注意力机制和孪生网络模型进行改进,提出一种基于多尺度混合域注意力机制的笔迹鉴别方法(MMDANet)。首先,在有效通道注意力模块上并联一个最大池化层,并将二维条带池化模块的通道数扩展到三维,将改进的有效通道注意力模块和条带池化模块融合生成混合域模块(MDM),解决了笔迹图像大面积是背景、笔迹信息稀疏、细节特征难以提取的问题;其次,利用PANet特征金字塔进行多尺度提取特征,捕获真伪笔迹间的细微差异,采用孪生网络的对比损失与AM-Softmax损失加权融合进行训练,增加类别间的区分度,解决个人笔迹风格变化和真伪笔迹高度相似的问题;最后自制了总体样本数为8000的中文笔迹数据集(CHD)。所提方法在自制中文数据集CHD上的准确率达到了84.25%,且相较于次优的Two-stage SiamNet方法,所提方法在3个外文数据集Cedar、Bengla和Hindi上准确率分别提升了4.53%、1.02%和1.67%。实验结果表明,MMDANet可以更准确地捕获真伪笔迹的细微差异,完成复杂的笔迹鉴别任务。

关键词：笔迹鉴别孪生网络注意力机制多尺度混合域

废弃PET资源化低聚物多元醇制备聚氨酯胶黏剂性能研究

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包装工程 2024年第11期45卷 1-12页

作者：谢利陈美刘晓慧徐玥阳李德祥孙乐天张璇周星西安理工大学印刷包装与数字媒体学院西安710048

目的采用预处理后的废弃PET降解产物作为扩链剂,制备不释放甲醛、附着力强、耐久性好、具有一定力学性能的胶黏剂,以替代传统甲醛基胶黏剂。方法将废弃PET降解得到的低聚物多元醇进行洗脱预处理,再与异氰酸酯通过逐步聚合反应制得新型... 详细信息

目的采用预处理后的废弃PET降解产物作为扩链剂,制备不释放甲醛、附着力强、耐久性好、具有一定力学性能的胶黏剂,以替代传统甲醛基胶黏剂。方法将废弃PET降解得到的低聚物多元醇进行洗脱预处理,再与异氰酸酯通过逐步聚合反应制得新型聚氨酯胶黏剂(PUa)。结果在低温/室温环境下,PUa对纸张、玻璃、木材等基材的黏附强度超过126 kPa;经过黏附-解黏附-黏附38次循环黏结后,仍保留至少39.2%的黏附性,具有优良的重复黏结性能。结论利用废弃PET制备的新型聚氨酯胶黏剂的热稳定性和黏结性能较好,环境适应性好,在轻质缓冲包装领域具有巨大的潜在应用价值。该研究可为塑料废弃物资源化利用提供高附加值的解决方案,还可以为缓解石油资源短缺和胶黏剂行业的可持续发展提供新的思路。

关键词：废弃PET 聚氨酯胶黏剂

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悬浮式烘箱风嘴结构的优化设计及实验验证

包装工程 2024年第9期45卷 150-157页

作者：武秋敏焦鑫康夏禹康刘腾西安理工大学印刷包装与数字媒体学院西安710048

目的创新设计风嘴泄压孔结构,优化风嘴和基材之间由于气流撞击而形成的涡流,导致基材表面风速温度堆积不均匀的问题。方法采用Fluent软件,建立单一的风嘴仿真模型,并利用RNG k-ε湍流模型进行数值仿真模拟,分析风嘴有无泄压孔结构对基... 详细信息

目的创新设计风嘴泄压孔结构,优化风嘴和基材之间由于气流撞击而形成的涡流,导致基材表面风速温度堆积不均匀的问题。方法采用Fluent软件,建立单一的风嘴仿真模型,并利用RNG k-ε湍流模型进行数值仿真模拟,分析风嘴有无泄压孔结构对基材干燥特性的影响,并在7种泄压孔设计结构中确定了相对最优方案,通过搭建实验台验证最优风嘴泄压孔结构设计的合理性。结果实验研究结果表明,通过增设相对最优风嘴泄压孔结构,基材表面涡流产生区域平均风速提高了3.32m/s,均方差降低了0.86;平均温度提高了24.76 K,均方差降低了5.96,表明设计有泄压孔结构的风嘴能明显改善由于涡流堆积造成的风速和温度较低的现象。结论设计泄压孔结构的风嘴在两狭缝之间区域的风速和温度均有明显提升,涡流区域的压力产生明显下降,改善了风嘴两狭缝之间由漩涡引起的风速、温度较低现象。

关键词：悬浮式烘箱热风干燥风嘴优化设计实验验证

压电喷墨液滴撞击光滑壁面铺展行为的数值研究

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包装工程 2024年第3期45卷 186-192页

作者：武秋敏马依礼李飒朱慧敏西安理工大学印刷包装与数字媒体学院西安710048

目的研究典型流体相关无量纲参数对墨滴在光滑承印物表面铺展行为的影响,确定各无量纲参数对铺展直径、铺展因子和稳定铺展时间的影响规律。方法利用Ansys软件,建立墨滴撞击光滑壁面的数值计算模型,采用VOF模型追踪液滴形状,采用PISO... 详细信息

目的研究典型流体相关无量纲参数对墨滴在光滑承印物表面铺展行为的影响,确定各无量纲参数对铺展直径、铺展因子和稳定铺展时间的影响规律。方法利用Ansys软件,建立墨滴撞击光滑壁面的数值计算模型,采用VOF模型追踪液滴形状,采用PISO算法计算压力速度耦合。引入韦伯数、雷诺数、奥内佐格数来分析墨滴撞击光滑承印物表面的铺展行为。结果计算获得不同韦伯数、雷诺数、奥内佐格数下墨滴的最大铺展直径、最终平衡铺展直径、最大铺展因子和最终铺展时间。结论韦伯数和雷诺数对墨滴最大铺展直径的影响较大,对最终平衡直径的影响较小。韦伯数或雷诺数越小,回缩阶段越短,越快达到平衡。韦伯数、雷诺数与最大铺展因子呈明显正相关。奥内佐格数对墨滴的最大铺展直径、最终平衡直径的影响都较小。奥内佐格数越小,回缩阶段越短,越快达到平衡,奥内佐格数与液滴最大铺展因子呈不明显的正相关性。

关键词：喷墨印刷液滴铺展铺展因子液滴撞击

面向印刷工程的《机械控制工程基础》课程教学改革实践

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包装工程 2024年

作者：刘善慧郭铮铮卫延斌江祖勇马利娥西安理工大学印刷包装与数字媒体学院

印刷行业所涉产业是国民经济的支柱性产业之一，正处于向绿色化、数字化、智能化、融合化全面高质量发展的历史时期，亟需大量的印刷工程专业高端技术人才。然而，作为印刷工程核心专业基础课程，《机械控制工程基础》课程在教学过程中... 详细信息

印刷行业所涉产业是国民经济的支柱性产业之一，正处于向绿色化、数字化、智能化、融合化全面高质量发展的历史时期，亟需大量的印刷工程专业高端技术人才。然而，作为印刷工程核心专业基础课程，《机械控制工程基础》课程在教学过程中依然存在内容与印刷装备行业产教融合度不高、行业内课程思政元素挖掘不深、支撑大学生创新创业力度不足等问题，无法满足培养行业专业人才的教学需求。为此，西安理工大学印刷包装与数字媒体学院面向印刷工程专业人才培养目标，从以印刷装备控制领域典型案例挖掘与融入、印刷领域课程思政育人要素的挖掘与融入、基于印刷装备控制案例的课程实验设计3个方面，对《机械控制工程基础》课程教学进行系统性改革，取得了良好的效果，提升了学生综合运用专业知识和解决工程实际问题的能力。

关键词：印刷工程控制工程基础教学改革教学实践

科教融合模式下包装工程专业《大学化学》基础课程教学改革

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包装工程 2024年

作者：张小娟方长青闫畅雷婉青邹小彤陈静西安理工大学印刷包装与数字媒体学院

在科教融合模式下，文章剖析了目前包装工程专业开设的《大学化学》基础课程教学中存在的问题及国内外相关教学改革策略，并根据包装工程专业的特色及其科技竞赛性质，探究了该课程的教学改革。首先通过动态优化教学内容，让该专业的最... 详细信息

在科教融合模式下，文章剖析了目前包装工程专业开设的《大学化学》基础课程教学中存在的问题及国内外相关教学改革策略，并根据包装工程专业的特色及其科技竞赛性质，探究了该课程的教学改革。首先通过动态优化教学内容，让该专业的最新科研成果进入第一课堂，在深化知识点的同时开阔学生的科学视野；其次结合分组讨论，通过分享式教学建立阶梯式知识链条，促使学生在目标任务驱动下主动参与知识讨论；最后以工程应用为导向，强化实验及实践教学，将科研预模拟真正地融入第二课堂。通过实行本研贯通的创新人才培养模式，希望能够将本课程建设成为探究型、研究型课程，以期为进一步促进工科学生基础课程的科教融合建设及教学改革提供借鉴。

关键词：大学化学基础课程包装工程科教融合本研贯通