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基于随机森林法的铣刀磨损状态监测

机械设计与制造 2024年第9期 12-15页

作者：张丹隋文涛李志永陈锦山东理工大学电气与电子工程学院山东理工大学机械工程学院

针对机床加工过程中铣削刀具状态监测困难，以及单传感器监测法存在信息不全的问题，提出了一种利用随机森林完成多传感器信息融合的刀具磨损状态监测研究方法。在不同的切削参数下，以声发射传感器和振动传感器为信号采集元件，多方位... 详细信息

针对机床加工过程中铣削刀具状态监测困难，以及单传感器监测法存在信息不全的问题，提出了一种利用随机森林完成多传感器信息融合的刀具磨损状态监测研究方法。在不同的切削参数下，以声发射传感器和振动传感器为信号采集元件，多方位采集信号，并对信号进行时域、频域、小波包分析，提取其对刀具状态敏感的共计23个特征量，构建随机森林模型对铣刀状态进行监测。实验结果表明，该研究方法识别刀具准确率达90.0%，具有可行性。

关键词：声发射振动信号刀具磨损状态特征提取随机森林

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ROV水下障碍物检测和避障技术的应用综述

计算机工程与应用 2024年第17期60卷 34-47页

作者：李明桂周焕银龚利文东华理工大学机械与电子工程学院南昌330000

全面回顾了远程操作车(ROV)在水下障碍物检测和避障技术方面的技术进展。研究集中于声呐系统、光学系统及其与机器学习和人工智能算法的结合,分析了这些技术如何提高水下作业的自主性、效率和安全性。尽管声纳和光学系统在环境适应性和... 详细信息

全面回顾了远程操作车(ROV)在水下障碍物检测和避障技术方面的技术进展。研究集中于声呐系统、光学系统及其与机器学习和人工智能算法的结合,分析了这些技术如何提高水下作业的自主性、效率和安全性。尽管声纳和光学系统在环境适应性和障碍物检测精度方面已取得显著成果,但动态障碍物实时识别和复杂环境适应性的挑战仍待克服。此外,探讨了机器学习和人工智能技术在增强ROV自主避障能力方面的潜力和挑战,指出了这些技术在未来ROV操作中的重要性。该研究为深海探索和海洋科学提供了新的理论视角和应用实践。

关键词：水下障碍物检测自主避障声纳系统光学系统机器学习与人工智能

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基于椭圆拟合法的湍流扰动光斑质心提取

激光与光电子学进展 2024年第13期61卷 271-278页

作者：王建兵姚海峰刘智董科研刘树通长春理工大学电子信息工程学院吉林长春130022 北京理工大学光电学院北京100081 长春理工大学空间光电技术国家地方联合工程研究中心吉林长春130022

由于现有椭圆拟合法在大气湍流扰动下提取光斑质心时存在抗干扰能力差、提取精度差等问题,激光通信系统伺服跟踪精度难以提升。为此,提出一种基于椭圆拟合的光斑质心快速提取方法。首先,根据湍流程度,使用遗传算法优化可变阈值分割并将... 详细信息

由于现有椭圆拟合法在大气湍流扰动下提取光斑质心时存在抗干扰能力差、提取精度差等问题,激光通信系统伺服跟踪精度难以提升。为此,提出一种基于椭圆拟合的光斑质心快速提取方法。首先,根据湍流程度,使用遗传算法优化可变阈值分割并将其与形态学处理、边缘检测等操作结合提取光斑边缘。然后,将边缘特征点构成的集合分成不同大小的子集并将不同子集的散布矩阵叠加得到整个集合的散布矩阵。最后,采用直接最小二乘法求出拟合的椭圆参数,完成光斑质心提取。实验结果表明,在强湍流、掩模半径为120 pixel时,该方法的掩模内平均灰度强度比椭圆拟合法提高1.32 pixel,水平质心偏移降低4.59 pixel。该方法在不同程度的湍流扰动下可有效地实现光斑质心提取,在光斑破碎时依然可以保持高精度,可为空间激光通信的捕获、指向、跟踪系统的光斑质心提取提供技术支持。

关键词：大气湍流质心提取椭圆拟合遗传算法光斑破碎

基于YOLOv5s的卫星光通信初始捕获方法（特邀）

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激光与光电子学进展 2024年第7期 133-140页

作者：尹鹏倪小龙陈纯毅于信长春理工大学电子信息工程学院长春理工大学空间光电技术研究所长春理工大学光电工程学院长春光客科技有限公司长春理工大学计算机科学技术学院

为解决在卫星激光通信初始捕获阶段传统信标激光光斑检测算法容易受到复杂背景干扰的问题，基于YOLOv5s神经网络针对卫星平台初始指向场景进行优化、改进。选用平滑交并比（SIoU）损失函数替代原损失函数，将原本的上采样结构替换为轻... 详细信息

为解决在卫星激光通信初始捕获阶段传统信标激光光斑检测算法容易受到复杂背景干扰的问题，基于YOLOv5s神经网络针对卫星平台初始指向场景进行优化、改进。选用平滑交并比（SIoU）损失函数替代原损失函数，将原本的上采样结构替换为轻量化的内容感知特征重组（CARAFE）上采样结构，为C3层增加卷积块注意力模块（CBAM）机制，使用SimSPPF替代原本结构，增加了利于感知位置信息的Coordconv结构。经过改进后的神经网络在精度上优于传统的信标光斑检测算法，能够在复杂背景下准确检测出光斑的位置，适合用于初始捕获阶段以及粗跟踪阶段进行信标光斑检测。优化后的YOLOv5s神经网络精确率达到99.7%，召回率达到99.3%，在平均精度（mAP）@0.5指标上超过99.7%，在mAP@0.5∶0.95指标上超过了74%。

关键词：激光通信初始捕获信标激光复杂背景

基于YOLOv5s的卫星光通信初始捕获方法

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激光与光电子学进展 2024年

作者：尹鹏倪小龙陈纯毅于信长春光客科技有限公司长春理工大学光电工程学院长春理工大学空间光电技术研究所长春理工大学电子信息工程学院长春理工大学计算机科学技术学院

关键词：激光通信初始捕获信标激光复杂背景

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交/直流薄膜方块电阻测试系统设计与分析

半导体技术 2024年第1期49卷 85-90页

作者：陈明武王亚林冯金良王尚前刘剑王可东华理工大学机械与电子工程学院南昌330013

四探针法测量薄膜方块电阻具有测量精度高、稳定性好等优点,被广泛应用于薄膜器件制备、半导体微区掺杂等领域。为了提高薄膜方块电阻的测试速度及精度,以改进的范德堡法原理为基础,采用压控电流源方式输出稳定的电流,利用LabVIEW软件... 详细信息

四探针法测量薄膜方块电阻具有测量精度高、稳定性好等优点,被广泛应用于薄膜器件制备、半导体微区掺杂等领域。为了提高薄膜方块电阻的测试速度及精度,以改进的范德堡法原理为基础,采用压控电流源方式输出稳定的电流,利用LabVIEW软件搭建了一套能使用交/直流测量薄膜方块电阻的测试系统。为了验证该测试系统的合理性及测试速度,选取Pt金属薄膜作为被测样品进行方块电阻的测量。测试结果表明,直流法和交流法都能精确测量薄膜方块电阻,直流法和交流法的单次测试时间分别为0378 s和0317 s,系统的测试速度优于商用280SI半导体设备。交流法测试Pt金属薄膜方块电阻的抗干扰能力比直流法强。该系统为被测样品选取合适的测试电流和测试方法提供了参考,对薄膜样品进行变温电阻率连续测量具有重要意义。

关键词：范德堡法 LabVIEW 交流直流方块电阻

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机械臂运动学和动力学的李群表述

科学技术与工程 2024年第14期24卷 5872-5881页

作者：董玫君周焕银房鹏程东华理工大学机械与电子工程学院南昌344000

D-H参数法已经被广泛应用到机械手运动建模及分析中,但其所描述的运动都是围绕着x轴和z轴,而不能反映出y轴的运动。为了解决这个问题,采用旋量理论的方法,用旋量来表述出将机械臂的位置和姿态,并进一步分析机械臂的运动学和动力学。相... 详细信息

D-H参数法已经被广泛应用到机械手运动建模及分析中,但其所描述的运动都是围绕着x轴和z轴,而不能反映出y轴的运动。为了解决这个问题,采用旋量理论的方法,用旋量来表述出将机械臂的位置和姿态,并进一步分析机械臂的运动学和动力学。相较于传统的D-H法计算运动学正解,旋量理论是从整体上对机械臂的运动进行表述,且不需要中间参考系,几何意义清晰。利用Paden-Kahan子问题分析肘机械臂的逆运动学问题,计算出其运动学逆解,并利用旋量理论和李群-李代数,通过Newton-Euler法建立了高效的递归动力学模型。最后对于用旋量理论求出的肘机械臂运动学逆解进行仿真验证,并计算出其工作空间,结果表明用旋量理论的方法更加简洁、精确、高效。

关键词：旋量理论机械臂运动学动力学工作空间

1μm/1.5μm基于非互易性相移器的高重频飞秒光纤激光器

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红外与激光工程 2024年第5期53卷 26-34页

作者：刘扬眉侯月彰罗婷周渊珠孙钰淇李志莉王天枢潘新建长春理工大学光电工程学院吉林长春130022 长春理工大学中山研究院广东中山528437 广东华快光子科技有限公司广东中山528400 电子科技大学中山学院广东中山528402

高重频的飞秒脉冲激光器在工业加工、医疗、精密测量等各个领域都有着重要应用。为了分析“9”字腔锁模激光器的自启动性能,利用琼斯矩阵建立了非线性放大环形镜的传输函数,分析了环形镜中不同波片角度对腔内往返传输函数的影响。搭建... 详细信息

高重频的飞秒脉冲激光器在工业加工、医疗、精密测量等各个领域都有着重要应用。为了分析“9”字腔锁模激光器的自启动性能,利用琼斯矩阵建立了非线性放大环形镜的传输函数,分析了环形镜中不同波片角度对腔内往返传输函数的影响。搭建了基于非线性放大环形镜的光纤激光器,分别使用了掺镱光纤、掺铒光纤作为增益介质,在1μm和1.5μm波段分别实现了重复频率为600 MHz和280 MHz的基频锁模。所设计的激光器具有脉宽窄、光谱宽、稳定性好、自启动成功率高的特点,激光器完成了集成化封装,能够满足微纳加工、激光医疗、光频率梳等领域对飞秒激光的应用需求。

关键词：飞秒脉冲激光宽光谱高重频非互易性相移器

基于可变形卷积和多尺度残差注意力的多光谱行人检测

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激光与光电子学进展 2024年第10期61卷 351-358页

作者：张国立常帅宋延嵩刘天赐长春理工大学光电工程学院吉林长春130022 长春理工大学空间光电技术研究所吉林长春130022

目前多光谱行人检测算法大多对可见光与红外图像融合方法展开研究,但是充分融合多光谱图像所需的参数量巨大,会导致检测速度降低。针对这一问题,提出了一种基于时效性较高的YOLOv5s的多光谱行人检测算法。为了保证算法的检测速度,选用... 详细信息

目前多光谱行人检测算法大多对可见光与红外图像融合方法展开研究,但是充分融合多光谱图像所需的参数量巨大,会导致检测速度降低。针对这一问题,提出了一种基于时效性较高的YOLOv5s的多光谱行人检测算法。为了保证算法的检测速度,选用可见光与红外光通道方向上的合并方法作为网络的输入,并通过对传统算法的改进来提升检测精度。首先,用可变形卷积替换部分标准卷积,增强了网络对不规则形状的特征目标的提取能力;其次,用多尺度残差注意力模块替换网络中的空间金字塔池化模块,减弱了背景对行人目标的干扰,提升了检测精度;最后,通过改变连接方式,增加大尺度特征拼接层,提升了网络的检测最小尺度,提升了网络对小目标的检测效果。实验结果表明,改进后的算法在检测速度上有明显优势,并比原算法的mAP@0.5和mAP@0.5∶0.95分别提升了5.1和1.9个百分点。

关键词：行人检测可变形卷积注意力机制小目标检测 YOLOv5s