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基于机器视觉的碳纤维丝束微张力检测

激光与光电子学进展 2025年

作者：纪越张海李金义宋丽梅董九志天津工业大学控制科学与工程学院天津工业大学天津市电气装备智能控制重点实验室天津工业大学机械工程学院

纤维张力是制约碳纤维产品质量的关键因素，机器视觉检测方法因模型测量极限无法精确测量碳纤维丝束微张力。在现有机器视觉张力测量模型的基础上，本文提出一种引入神经网络的机器视觉碳纤维丝束微张力分类检测方法。根据纤维图像特征... 详细信息

纤维张力是制约碳纤维产品质量的关键因素，机器视觉检测方法因模型测量极限无法精确测量碳纤维丝束微张力。在现有机器视觉张力测量模型的基础上，本文提出一种引入神经网络的机器视觉碳纤维丝束微张力分类检测方法。根据纤维图像特征改进ResNet18模型，将纤维图像分类为振动图像和下垂图像，结合图像分类结果和图像处理算法，获取横向振动模型的测量下限，引入下垂弦模型解算纤维丝束微张力。结果表明：所提方法相比于SVM、传统CNN和ResNet18模型验证集准确率分别提升了14.2%、9.2%和10.5%，图像识别时间为3.5 ms。通过图像分类实现纤维张力分段解算的方法，突破单一横向振动模型的测量下限，在1.5～3 cN微张力区间内，机器视觉测量值与张力传感器测量值相对误差降低至±10%，碳纤维丝束的下垂高度和实际张力拟合优度达0.964。该方法有效提高碳纤维丝束微张力的检测精度。

关键词：机器视觉碳纤维张力图像处理神经网络非接触式检测

多维度定性定量评价电子束辐照灭菌对黄芪质量的影响

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核农学报 2025年第1期39卷 77-87,I0002页

作者：田齐聪于敏刘守国焦连庆时晓宇姜先慧张凤清长春工业大学化学与生命科学学院吉林长春130012 吉林省中医药科学院吉林长春130012 通化蓝孚金汇电子加速器技术应用有限公司吉林通化134000

为探究电子束辐照灭菌对黄芪质量的影响,采用不同辐照吸收剂量(2、4、6、8、10、12、14、16、18 kGy)处理黄芪样品,测定其微生物水平、多种化学成分含量、抗氧化活性及大鼠肝星状细胞(HSC-T6)的细胞存活率,比较灭菌前后表面增强拉曼光谱... 详细信息

为探究电子束辐照灭菌对黄芪质量的影响,采用不同辐照吸收剂量(2、4、6、8、10、12、14、16、18 kGy)处理黄芪样品,测定其微生物水平、多种化学成分含量、抗氧化活性及大鼠肝星状细胞(HSC-T6)的细胞存活率,比较灭菌前后表面增强拉曼光谱(SERS)指纹图谱及高效液相色谱(HPLC)指纹图谱。结果表明,吸收剂量≥10 kGy时,黄芪微生物水平符合《中华人民共和国药典2020年版四部》规定;不同吸收剂量下黄芪中毛蕊异黄酮含量、毛蕊异黄酮苷含量、刺芒柄花素含量、芒柄花苷含量、2,2-联苯基-1-苦基肼基自由基(DPPH·)清除率、3-氧代-2苯基-4,4,5,5-四甲基咪唑啉-1氧自由基(PTIO·)清除率、铁氰化钾还原力及大鼠肝星状细胞(HSC-T6)存活率较灭菌前均无显著差异(P>0.05);灭菌后黄芪SERS指纹图谱、HPLC指纹图谱与未灭菌样品图谱相比,相似度均大于0.900;液相色谱-质谱联用(LC-MS)确认HPLC指纹图谱中13个共有峰结构,灰色关联度分析显示13个共有峰与抗氧化活性关联度均大于0.600,毛蕊异黄酮、毛蕊异黄酮苷、刺芒柄花素、芒柄花苷含量与黄芪抗氧化活性的关联度均大于0.700。综上,吸收剂量18 kGy及以下的电子束辐照灭菌对黄芪质量无影响,上述4种化合物含量与黄芪抗氧化性具有较强的相关性,可作为其抗氧化活性的质量标志物。本研究可为电子束灭菌技术在黄芪灭菌加工中的应用提供理论依据和技术支持。

关键词：黄芪电子束辐照灭菌抗氧化活性谱效学质量评价

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丹参电子束辐照杀菌安全剂量的确定及质量评价

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核农学报 2025年第2期39卷 285-296页

作者：庄新慧于敏王君淑焦连庆张凤清长春工业大学化学与生命科学学院吉林长春130012 吉林省中医药科学院吉林长春130012 敦化市市场监督管理局吉林延边133700

为探究电子束辐照杀菌对丹参质量的影响,本研究采用2、4、6、8、10、12、14、16、18 kGy辐照剂量处理丹参样品,比较不同剂量下丹参微生物水平、8种化合物含量、抗氧化活性,结合正交偏最小二乘法判别分析模型确定最佳安全剂量;建立丹参... 详细信息

为探究电子束辐照杀菌对丹参质量的影响,本研究采用2、4、6、8、10、12、14、16、18 kGy辐照剂量处理丹参样品,比较不同剂量下丹参微生物水平、8种化合物含量、抗氧化活性,结合正交偏最小二乘法判别分析模型确定最佳安全剂量;建立丹参辐照前后指纹图谱,判断电子束辐照杀菌前后丹参化学成分一致性是否良好;选取6批丹参验证最佳安全辐照剂量。结果表明,丹参电子束辐照杀菌剂量达10 kGy及以上时,微生物水平符合《中华人民共和国药典2020年版四部》规定标准;在10 kGy剂量内,辐照组与对照组的8种化合物总含量、4种抗氧化活性无显著差异,且10 kGy剂量组与对照组的抗氧化活性最接近。综上,确定10 kGy为丹参电子束辐照杀菌的最佳安全辐照剂量。辐照前后丹参高效液相色谱(HPLC)和拉曼光谱(SERS)指纹图谱相似度均大于0.9,提示化学成分一致性良好。6批丹参经10 kGy杀菌后的微生物水平符合药典规定;8种化合物含量、抗氧化活性、大鼠肝星状细胞(HSC-T6)存活率经t检验均无显著差异。本研究结果可为电子束辐照杀菌技术在丹参生产中的应用和质量评价提供科学依据。

关键词：丹参电子束辐照杀菌抗氧化活性指纹图谱质量评价

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自激式电感耦合等离子体光源设计及光谱分析

光谱学与光谱分析 2025年第1期45卷 66-71页

作者：卢思贤龙开红詹陈锐李明北方工业大学电气与控制工程学院北京100144 益阳职业技术学院电子与信息工程学院湖南益阳413055

电感耦合等离子体(ICP)光谱仪是一种应用范围很广的元素分析仪,主要用于元素定性与定量的分析。ICP光源是光谱仪的核心部件,它在光谱仪中扮演着至关重要的角色。目前主流的ICP光源有两种:自激式和他激式,各自具有优缺点。他激式光源电... 详细信息

电感耦合等离子体(ICP)光谱仪是一种应用范围很广的元素分析仪,主要用于元素定性与定量的分析。ICP光源是光谱仪的核心部件,它在光谱仪中扮演着至关重要的角色。目前主流的ICP光源有两种:自激式和他激式,各自具有优缺点。他激式光源电路复杂、体积庞大、阻抗匹配速度较慢、最大输出功率有限。设计了一种基于镀金工艺的高功率MOSFET和变频实现阻抗匹配的自激式ICP光源,该光源采用射频放大和阻抗匹配一体化的设计,把从负载线圈采样的频率信号f_(1)以及功率放大电路放大后的频率相位f_(0)进行相位比较,再根据两者相位差的变化,进而控制频率的变化,实现阻抗匹配;设计上采用了镀金工艺的金属化硅N通道型高功率的MOSFET实现功率放大,具有更大的功率密度、更小的体积,最大输出功率超过2400 W。对研制的ICP光源进行了电学静态测试,给出了鉴相器、压控振荡器以及功率的输出特性,验证了各电路在相应工作状态下的性能表现;同时结合光谱仪进行了包含Ba、Na和Li元素标准溶液的测试,获得了目标元素的光谱信号;另外,对获得的光谱信号进行了处理,使用了基于EEMD特征增强的方法对目标元素光谱信号进行有效增强,信号的线性决定系数(R^(2))从0.97降至0.99,相对标准偏差(RSD)从6.47%降至1.07%,增强了信号的准确性和可用性。本文所研制的自激式ICP光源,通过射频放大和阻抗匹配一体化设计缩小了体积,变频技术使阻抗匹配速度从毫秒级提升到纳秒级,镀金工艺的MOSFET技术使最大输出功率从原来的1800 W增加到2400 W,为ICP光源的进一步优化和应用奠定了基础,具有重要的科学研究和工程实践意义。

关键词：自激式ICP光源阻抗匹配光谱信号 EEMD算法

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基于双路特征多尺度减法的结肠息肉分割研究

光电子·激光 2025年第2期 216-224页

作者：熊炜张丽真杨茜孟圣哲李利荣湖北工业大学电气与电子工程学院美国南卡罗来纳大学计算机科学与工程系

针对结肠息肉大小差异较大、边界不明确、位置分布较散的问题，提出一种基于双路特征多尺度减法的结肠息肉分割方法。主支路通过重构减法单元与注意力模型进行相邻特征图的融合，加强息肉的边界信息以及息肉特征的提取能力，同时引入可... 详细信息

针对结肠息肉大小差异较大、边界不明确、位置分布较散的问题，提出一种基于双路特征多尺度减法的结肠息肉分割方法。主支路通过重构减法单元与注意力模型进行相邻特征图的融合，加强息肉的边界信息以及息肉特征的提取能力，同时引入可学习的视觉中心(learnable visual center, LVC)来聚合输入图像的局部角落关键区域；副支路设计多尺度提取模块与倒置残差上采样(conv-transpose upsample, CT-upsample)模块融合而成的AGG模块(aggregation, AGG)进行多尺度大小息肉提取，还原及补充更多的细节信息。提出的方法在4个公共数据集上进行了实验分析，实验结果表明该方法具有良好的息肉分割泛化性能，其中在CVC-ClinicDB数据集上，mDice和mIoU分别达到了93.28%和88.98%。

关键词：结肠息肉分割多尺度减法可学习的视觉中心(LVC) 倒置残差上采样(CT-upsample)

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数控机床电主轴热误差HO-LSTM预测方法

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机械科学与技术 2025年

作者：田印周学良罗敏张映锋湖北汽车工业学院机械工程学院湖北汽车工业学院电气与信息工程学院西北工业大学机电学院

随着产品更新换代速度的日益加快，车间往往面临着多品种小批量加工任务，不同品种、规格的零件加工工况各异，对机床电主轴热误差预测模型的鲁棒性提出了更高要求。针对该问题，提出了一种利用河马优化算法（Hippopotamus Optimization... 详细信息

随着产品更新换代速度的日益加快，车间往往面临着多品种小批量加工任务，不同品种、规格的零件加工工况各异，对机床电主轴热误差预测模型的鲁棒性提出了更高要求。针对该问题，提出了一种利用河马优化算法（Hippopotamus Optimization Algorithm，HO）优化长短时记忆网络（Long Short Term Memory，LSTM）的电主轴热误差预测方法。首先，利用正弦余弦优化算法（Sine Cosine Algorithm，SCA）对Kmeans聚类算法的聚类数目K和距离度量方式进行优化，并采用皮尔森（Person）和斯皮尔曼（Spearman）相关性分析方法筛选温度敏感点。接着，将热误差敏感点的温度作为输入建立了电主轴热误差LSTM预测模型，采用HO对LSTM的隐藏层节点数、L2正则化常数、初始学习率进行优化。最后，以EM6050雕铣机为对象进行了实验验证。结果显示：提出的HO-LSTM模型相比海马优化算法优化的LSTM与灰狼算法优化的LSTM模型，热误差预测的MAE分别降低了32%、42%，RMSE分别降低了11%、76%，而且优化过程的收敛速度更快；对于不同工况下的热误差预测，HO-LSTM模型相比后两种LSTM模型，预测结果的RMSE分别降低了6%、4%，平均百分比误差MAPE分别降低了67%、31%，表明所提出的HO-LSTM模型热误差预测精度与鲁棒性更好。

关键词：数控机床电主轴热误差预测 SCA-Kmeans算法 HO-LSTM网络

考虑输出约束及外部干扰的柔性航天器振动控制

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北京航空航天大学学报 2024年第5期50卷 1560-1567页

作者：刘姝阳杨洪磊张振国李元春长春工业大学电气与电子工程学院长春130012

针对具有输出约束及外部干扰的柔性航天器系统,提出一种直接关节力矩输入的振动控制方法。利用哈密顿原理,系统动力学特性由偏微分方程(PDE)和常微分方程(ODE)耦合组成的分布参数模型来描述。设计了非线性干扰观测器补偿外界干扰,并基... 详细信息

针对具有输出约束及外部干扰的柔性航天器系统,提出一种直接关节力矩输入的振动控制方法。利用哈密顿原理,系统动力学特性由偏微分方程(PDE)和常微分方程(ODE)耦合组成的分布参数模型来描述。设计了非线性干扰观测器补偿外界干扰,并基于正切型障碍李雅普诺夫函数解决了航天器姿态角度误差和振动误差的多输出约束问题。利用扩展的拉塞尔不变集原理和半群理论证明了系统的渐近稳定性。不仅实现了姿态角的位置控制,还抑制了柔性航天器的弹性振动。通过对比仿真验证了所提方法的有效性。

关键词：输出约束干扰观测器直接关节力矩输入分布参数模型障碍李雅普诺夫函数

基于门控循环单元的蛛网形FBG传感网络设计

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光子学报 2022年第3期51卷 206-214页

作者：邵向鑫马子筱路天麒李冬江虹长春工业大学电气与电子工程学院长春130012

针对大型结构健康监测对于光纤光栅传感网络的复用容量和维护成本的较高要求,设计了一种蛛网形拓扑结构的传感网络。该结构网络利用波分复用来增加网络的复用容量,并优化了基于门控循环单元的模型来对重叠波长进行解调。设计的新型传感... 详细信息

针对大型结构健康监测对于光纤光栅传感网络的复用容量和维护成本的较高要求,设计了一种蛛网形拓扑结构的传感网络。该结构网络利用波分复用来增加网络的复用容量,并优化了基于门控循环单元的模型来对重叠波长进行解调。设计的新型传感网络具有较高的网络可靠性和网络复用容量,截取蛛网形网络的部分结构进行实验,设计了四种故障情况进行对比,证明了蛛网形网络具有较高的可靠性。通过改进解调模型的网络结构增加模型识别精度,采用训练良好的模型对不同重叠程度光谱解调,在89.9%情况下其均方根小于1 pm,证明改进模型可有效地对重叠光谱进行解调,大大增加了网络的复用容量。设计的新型传感网络可有效地增加网络的可靠性和复用容量。

关键词：光纤布拉格光栅拓扑结构门控循环单元波分复用深度学习可靠性

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基于网络的离散切换时滞系统故障检测和控制器协同设计

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控制与决策 2017年第10期32卷 1810-1816页

作者：王申全王越男庞基越刘克平长春工业大学电气与电子工程学院长春130012

针对带有时变时滞和数据包丢失的离散网络切换控制系统,提出在任意切换信号下的闭环故障检测和控制器协同设计策略;基于平均驻留时间和李雅普诺夫(LKF)方法,给出并证明离散切换时滞动态系统指数均方稳定且具有满意的H∞性能指标的充分条... 详细信息

针对带有时变时滞和数据包丢失的离散网络切换控制系统,提出在任意切换信号下的闭环故障检测和控制器协同设计策略;基于平均驻留时间和李雅普诺夫(LKF)方法,给出并证明离散切换时滞动态系统指数均方稳定且具有满意的H∞性能指标的充分条件;将离散网络切换时滞系统的控制器和故障检测滤波器的参数求解转化为可行的凸优化问题,确保残差和故障估计误差尽可能小.仿真实验结果验证了所提出方法的有效性.

关键词：网络控制系统切换时滞系统平均驻留时间故障检测和控制器协同设计