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基于偏振光传感器的无人机姿态组合滤波算法

仪表技术与传感器 2023年第6期 94-99页

作者：金仁成刘忱黄启鹏孙庆飞大连理工大学辽宁省微纳米技术及系统重点实验室辽宁大连116024

针对惯性导航易受运动加速度影响和GPS与磁力计导航易受到电磁干扰影响等问题,提出了一种偏振光辅助惯性导航的无人机航姿估计算法。利用大气瑞利散射模型获取最大偏振矢量,辅助惯性元件实现了基于PI互补滤波的姿态四元数更新算法;对陀... 详细信息

针对惯性导航易受运动加速度影响和GPS与磁力计导航易受到电磁干扰影响等问题,提出了一种偏振光辅助惯性导航的无人机航姿估计算法。利用大气瑞利散射模型获取最大偏振矢量,辅助惯性元件实现了基于PI互补滤波的姿态四元数更新算法;对陀螺仪、加速度计和偏振光传感器信号进行粒子滤波的融合修正。实验结果表明:该方法解算的姿态角在静态条件下性能稳定,抑制了传感器噪声;同时在运动情况下准确性大幅提升,具有更好的动态解算精度。

关键词：偏振光导航互补滤波姿态解算陀螺仪粒子滤波无人机

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机床电主轴动静态性能测试系统设计

组合机床与自动化加工技术 2023年第6期 165-167,172页

作者：张衡凌四营凌明刘远航张志豪大连理工大学微纳米技术及系统辽宁省重点实验室大连116024

为了实现不同规格电主轴在模拟实际加工工况下的动静态性能测试功能,通过分析电主轴的静力及动力学模型,得到性能评价指标,设计了类V型块装夹机构,实现了不同规格电主轴的装夹;设计出非接触式气浮加载装置实现静力加载,相比于常用的对... 详细信息

为了实现不同规格电主轴在模拟实际加工工况下的动静态性能测试功能,通过分析电主轴的静力及动力学模型,得到性能评价指标,设计了类V型块装夹机构,实现了不同规格电主轴的装夹;设计出非接触式气浮加载装置实现静力加载,相比于常用的对拖式加载、电磁加载具有结构简单、发热量小、承载力稳定等突出优点;以铣削加工的方式实现动态加载,更加接近实际工况;选择合适的传感器及动态测试分析仪实现电主轴前端径向位移、动静载荷和转速数据的采集、存储与及时分析。对实验装置的关键部件进行分析及校核,得到最大线性位移为0.015 mm,对测试系统带来的误差可忽略不计。所得结论验证了实验装置运行的可靠性,满足了机床电主轴动静态性能测试的需求。

关键词：电主轴静态性能动态性能加载检测

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基于序列二次规划法的铝型材截面优化设计

组合机床与自动化加工技术 2023年第9期 129-132页

作者：张衡凌四营张志豪刘远航凌明大连理工大学微纳米技术及系统辽宁省重点实验室大连116024

为了实现铝型材的轻量化,通过分析铝型材的抗弯及抗扭性能,得到其性能评价指标,采用有限元软件对铝型材截面结构进行分析,实现了截面结构改进及设计参数选取;建立了铝型材截面面积及惯性矩的参数化模型,并结合AUTOCAD面域指令进行辅助验... 详细信息

为了实现铝型材的轻量化,通过分析铝型材的抗弯及抗扭性能,得到其性能评价指标,采用有限元软件对铝型材截面结构进行分析,实现了截面结构改进及设计参数选取;建立了铝型材截面面积及惯性矩的参数化模型,并结合AUTOCAD面域指令进行辅助验证;采用序列二次规划算法求解参数化模型中设计变量的最优解,实现了铝型材截面的优化设计;在保证铝型材截面惯性矩不减的情况下,优化后的截面面积相比优化前的面积减少了10%。

关键词：铝型材惯性矩有限元分析序列二次规划

界面钻蚀主导的准各向异性湿法刻蚀法制备玻璃微棱镜阵列

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光学精密工程 2024年第9期32卷 1384-1394页

作者：李菲尔余佳珈杜立群吴梦希刘军山大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学辽宁省微纳米技术及系统重点实验室辽宁大连116024

玻璃微棱镜具有耐腐蚀、耐高温、寿命长等优点,但在玻璃上加工微棱镜阵列目前仍是一个难题。因此,提出了界面钻蚀主导的玻璃准各向异性湿法刻蚀方法,制备了高质量的微棱镜阵列器件。在元胞自动机中引入界面性质调控,模拟了界面钻蚀与各... 详细信息

玻璃微棱镜具有耐腐蚀、耐高温、寿命长等优点,但在玻璃上加工微棱镜阵列目前仍是一个难题。因此,提出了界面钻蚀主导的玻璃准各向异性湿法刻蚀方法,制备了高质量的微棱镜阵列器件。在元胞自动机中引入界面性质调控,模拟了界面钻蚀与各向同性侧蚀的竞争行为,探究了刻蚀横截面形貌的变化规律,构建了准各向异性湿法刻蚀模型。在此指导下,加工了横截面为梯形的微结构,设计并制备了间距、形状、尺寸均可调控的微棱镜阵列,重复性达到98%。验证了微棱镜阵列对LED灯扩散效果,光亮度提升了4.6倍。本文改变了传统玻璃湿法刻蚀各向同性的固有认识,创新性地开发了准各向异性刻蚀工艺,为玻璃微棱镜阵列等相关器件提供了高效低成本的制备方法。

关键词：微棱镜湿法刻蚀硼硅玻璃界面钻蚀准各向异性刻蚀

测头半径对1级渐开线样板齿廓偏差测量的影响

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仪器仪表学报 2022年第4期43卷 121-128页

作者：凌明凌四营刘远航张志豪王立鼎大连理工大学微纳米技术及系统辽宁省重点实验室大连116023 大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室大连116023

按齿轮渐开线样板国家标准推荐,1级齿轮渐开线样板的齿廓形状偏差需从展开长度3或5 mm开始计值,齿根部非计值区间对应渐开线弧长仅为0.03~0.18 mm,导致1级齿轮渐开线样板齿根部的渐开线齿廓难以精确测量。为了能更好发挥1级齿轮渐开线... 详细信息

按齿轮渐开线样板国家标准推荐,1级齿轮渐开线样板的齿廓形状偏差需从展开长度3或5 mm开始计值,齿根部非计值区间对应渐开线弧长仅为0.03~0.18 mm,导致1级齿轮渐开线样板齿根部的渐开线齿廓难以精确测量。为了能更好发挥1级齿轮渐开线样板的量值精准传递作用,分析了1级齿轮渐开线样板结构的特殊性以及测头半径对渐开线齿廓偏差测量结果的影响,结果表明,在齿根展开角误差时,测头半径引入的测量误差会随着测头半径的增大而增大,并随着展开长度的减小而增大,在基圆附近的测量误差可以达到齿廓偏差的50%~200%;当仅渐开线齿面存在加工误差时,测头半径引入的测量误差和展开长度受影响的范围会随着测头半径的增大和被测渐开线基圆半径的增大而增大,在齿根部展开长度10%的范围内测量误差约齿廓形状偏差的10%~60%。通过选取测头半径r_(p)=0.5和2.5 mm的测头对同一齿轮渐开线样板验进行了测量实验验证了上述结论。研究为1级齿轮渐开线样板的精密制造、精密测量及使用展开长度区间选取提供了支持。

关键词：齿轮渐开线样板渐开线齿廓偏差齿轮测量量值传递

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新型网状通道微流控细胞培养芯片设计与制作

纳米技术与精密工程 2017年第4期15卷 273-279页

作者：刘海侠刘冲魏娟刘涛李经民大连理工大学微纳米技术及系统辽宁省重点实验室大连116024

微流控芯片能为细胞的体外培养提供良好的生长微环境.设计制作了一系列具有网状微通道网络的细胞培养微流控芯片,为细胞体外培养提供了稳定的流体环境.该芯片由网状微通道网络和处于网状通道节点处的培养腔室组成.芯片整体结构呈对称分... 详细信息

微流控芯片能为细胞的体外培养提供良好的生长微环境.设计制作了一系列具有网状微通道网络的细胞培养微流控芯片,为细胞体外培养提供了稳定的流体环境.该芯片由网状微通道网络和处于网状通道节点处的培养腔室组成.芯片整体结构呈对称分布,外部流体在驱动力的作用下进入微通道网络,经过多条微通道进入培养池.培养池周围微通道具有"多入多出"的特点,在很大程度上提高了培养池内流场的稳定性.同时研究了芯片微通道网络的网状程度、培养腔数量对培养池内流场的影响.结果表明:处于网状微通道网络上的培养池内流场均一稳定,能为细胞体外培养提供近体微环境.

关键词：微流控细胞培养稳定粒子图像测速

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基于显微视觉的伺服阀力矩马达气隙检测系统

纳米技术与精密工程 2017年第4期15卷 300-304页

作者：徐征陈聿夫王晓东孙谦辽宁省微纳米技术及系统重点实验室大连理工大学大连116085

伺服阀力矩马达气隙是影响电液伺服阀性能的重要因素.本文建立了一套基于显微视觉的力矩马达气隙检测平台,形成了集高效自动对焦、图像特征提取与检测于一体的视觉测量方法,其自动聚焦重复精度为7.9μm,聚焦时间仅需16 s,测量精度与工... 详细信息

伺服阀力矩马达气隙是影响电液伺服阀性能的重要因素.本文建立了一套基于显微视觉的力矩马达气隙检测平台,形成了集高效自动对焦、图像特征提取与检测于一体的视觉测量方法,其自动聚焦重复精度为7.9μm,聚焦时间仅需16 s,测量精度与工具显微镜相当,而测量时间大幅度缩短,显著提高了工作效率;利用关系型数据库技术,实现测量数据存储、报表生成、图形化及分析,能根据气隙变化检测结果快速进行误差评判,并给出工艺修正建议,为伺服阀的精密装调提供多方面实验依据.

关键词：伺服阀力矩马达显微视觉数据库

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用于耳内体温监测的柔性温度传感器

微纳电子技术 2023年第9期60卷 1429-1435页

作者：项晓禹孙鹏刘伟涛李浩然张弛刘军山大连理工大学机械工程学院辽宁省微纳米技术及系统重点实验室辽宁大连116024

为了在使用入耳式耳机进行日常活动时,可以通过监测耳内温度来评估健康状况,研制了一种柔性铂薄膜温度传感器。传感器的感温单元设计为蛇形结构,可以共形贴附于曲面。制备过程中,采用磁控溅射技术在已图形化的柔性基板表面沉积铂,省去... 详细信息

为了在使用入耳式耳机进行日常活动时,可以通过监测耳内温度来评估健康状况,研制了一种柔性铂薄膜温度传感器。传感器的感温单元设计为蛇形结构,可以共形贴附于曲面。制备过程中,采用磁控溅射技术在已图形化的柔性基板表面沉积铂,省去光刻、显影等工艺,直接完成对铂薄膜的图形化。在25~45℃的温度范围内,传感器的电阻温度系数为0.0028/℃,分辨率为0.1℃,能够满足体温测量对传感器性能的要求。将传感器集成至耳机耳塞上,并通过标定实验得到电阻-温度关系公式。研发了基于传感器的无线入耳式体温监测系统,结合手机应用程序(APP)进行实际体温测量。在36.3~36.7℃的温度范围内,对同一位使用者测温的平均误差为±0.058℃,表明该传感器能够准确获取耳内体温。

关键词：温度传感器柔性传感器微机电系统(MEMS)传感器可穿戴设备体温监测

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面向可穿戴设备的高可靠性柔性混合电路

微纳电子技术 2023年第8期60卷 1295-1300页

作者：李浩然孙鹏刘伟涛项晓禹张弛刘军山大连理工大学机械工程学院辽宁省微纳米技术及系统重点实验室辽宁大连116024

柔性混合电路(FHC)作为一种兼具信号处理能力和柔韧性的新型电路,广泛应用于监测人体生理信号的可穿戴设备,然而刚性电子芯片和柔性印刷电路的连接点处应力集中的问题严重降低了其电气可靠性。利用底部填充对柔性混合电路的连接点进行... 详细信息

柔性混合电路(FHC)作为一种兼具信号处理能力和柔韧性的新型电路,广泛应用于监测人体生理信号的可穿戴设备,然而刚性电子芯片和柔性印刷电路的连接点处应力集中的问题严重降低了其电气可靠性。利用底部填充对柔性混合电路的连接点进行结构补强,系统性地研究了底部填充对柔性混合电路可靠性的影响。在电气测试过程中发现,与未进行补强的电路相比,底部填充补强的柔性混合电路不仅可承受的弯曲曲率半径减小了74.80%,而且在1000次循环弯曲下连接点的接触电阻最大变化仅0.89%。利用该技术,制作出用于无线监测温度和相对湿度信号的智能口罩。该口罩在折叠和展开过程中依然可以无线传输信号,且测得相对温度变化率仅为1.65%,相对湿度变化率仅为3.12%,证明了底部填充补强的柔性混合电路可以应用到可穿戴设备,在弯曲形变下依然可以保持信号的稳定性。

关键词：柔性混合电路(FHC) 可穿戴设备智能口罩底部填充人体生理信号