检索结果-内蒙古大学图书馆

航空制造技术 2022年第6期65卷 107-114页

作者：付书山孙广开何彦霖初大平北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016

针对机翼蒙皮变形动态监测需求,研究基于逆有限元法和应变信息的蒙皮变形重构方法。首先采用三节点三角形单元进行结构离散,并结合Kirchhoff板壳弯曲理论进行力学建模;然后通过理论推导得出应变与位移的关系,完成变形重构算法的构造,并... 详细信息

针对机翼蒙皮变形动态监测需求,研究基于逆有限元法和应变信息的蒙皮变形重构方法。首先采用三节点三角形单元进行结构离散,并结合Kirchhoff板壳弯曲理论进行力学建模;然后通过理论推导得出应变与位移的关系,完成变形重构算法的构造,并开发出了实时显示机翼蒙皮结构变形的可视化软件平台;最后以翼形蒙皮结构和方形蒙皮结构为研究对象,通过仿真计算分析验证了重构算法的正确性和通用性。研究结果表明,在应变测点密度为2个/m^(2)条件下,结构变形重构均方根误差为1.2%,重构时间<20ms。基于逆有限元法的变形重构方法可用于机翼蒙皮变形重构,在飞行器结构变形监测领域具有应用前景。

关键词：蒙皮变形监测逆有限元法(iFEM) Kirchhoff理论结构健康监测有限元仿真

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穿刺手术柔性针路径规划技术现状和展望

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电子测量与仪器学报 2023年第6期37卷 1-13页

作者：张帆何彦霖周康鹏祝航威祝连庆北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100192 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100016

微创穿刺手术由于具有创伤小、恢复快等优势,近年来在临床上得到广泛应用,主要用来进行组织活检、局部消融和局部麻醉等操作。目前穿刺手术使用的手术器械是斜尖柔性针,相比较于刚性针,前者可以避开重要的器官和组织,对患者的损伤较小... 详细信息

微创穿刺手术由于具有创伤小、恢复快等优势,近年来在临床上得到广泛应用,主要用来进行组织活检、局部消融和局部麻醉等操作。目前穿刺手术使用的手术器械是斜尖柔性针,相比较于刚性针,前者可以避开重要的器官和组织,对患者的损伤较小。在手术过程中,有效的路径规划算法可以辅助医生提高手术的安全性和准确性,现有的术中路径规划算法的误差在毫米量级,限制了其在临床手术中的应用,亟待探讨解决方法。为此,梳理了穿刺手术中柔性针的路径规划研究进展,分析了影响路径规划的因素,对穿刺针的路径规划算法进行了详细的介绍,指出了当前需要解决的关键问题,最后从最优路径选择、参数反馈以及术中实时路径规划方法等不同方面出发探讨了柔性针手术穿刺针路径规划的未来发展方向。

关键词：穿刺手术柔性针路径规划算法术中规划

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Bishop标架螺旋多芯光纤三维位形重构方法研究

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光学技术 2023年第6期49卷 699-703页

作者：刘金方周康鹏赵昊张兴硕孙广开北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016

针对多芯光纤三维位型重构问题,提出了一种基于螺旋多芯光纤和Bishop标架的三维位形重构方法。分析了基于螺旋多芯光纤和Bishop标架的三维位形重构算法原理,实验采用了螺旋多芯光纤布拉格光栅(Fiber Bragg gating, FBG)阵列传感,通过光... 详细信息

针对多芯光纤三维位型重构问题,提出了一种基于螺旋多芯光纤和Bishop标架的三维位形重构方法。分析了基于螺旋多芯光纤和Bishop标架的三维位形重构算法原理,实验采用了螺旋多芯光纤布拉格光栅(Fiber Bragg gating, FBG)阵列传感,通过光谱漂移计算各个纤芯的应变值,并根据节点截面应变关系模型实现了纤芯曲率和扭转角解算,最后,结合Bishop迭代计算得到光纤整体位形,实现了形状重构。进行了4种形状的重构实验,最大三维重构绝对误差为3.11mm。实验结果表明,基于Bishop-HMCF的形状重构方法能够实现三维位形重构,在柔性机构末端定位和导航上具有重要的研究意义与应用价值。

关键词： Bishop标架螺旋多芯光纤(HMCF) 光纤布拉格光栅(FBG) 位形重构

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面向航天器微小碰撞的飞秒光纤光栅冲击检测系统

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电子测量与仪器学报 2022年第2期36卷 153-159页

作者：李昊业张雯宋言明董明利祝连庆北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100192 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100016

针对航天器微小碰撞产生的冲击能量检测问题,设计了一种面向航天器微小碰撞的飞秒光纤光栅冲击检测系统,并对冲击能量进行检测。建立飞秒光纤光栅应变传感及边沿滤波解调模型。使用有限元分析软件对微小碰撞产生的冲击能量分布情况进行... 详细信息

针对航天器微小碰撞产生的冲击能量检测问题,设计了一种面向航天器微小碰撞的飞秒光纤光栅冲击检测系统,并对冲击能量进行检测。建立飞秒光纤光栅应变传感及边沿滤波解调模型。使用有限元分析软件对微小碰撞产生的冲击能量分布情况进行理论模拟。搭建冲击检测系统,对飞秒光纤光栅进行冲击能量感知特性测试,利用时域包络提取法分析能量传递特性。实验数据表明,质量为10、20、40、60、80 g的小球分别在同一位置下落时,光栅系统检测到的碰撞信号呈线性增长趋势,经边沿滤波算法反演冲击电压最高可达30.8 mV;同一质量小球在不同位置下落时,光栅系统检测到的碰撞信号呈线性下降趋势,检测到的冲击电压可低至16.5 mV。该系统可实现对微小碰撞产生的冲击能量的检测,对航天器微小碰撞检测问题有一定的参考意义。

关键词：飞秒光纤光栅微小碰撞冲击检测边沿滤波包络提取

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Encoder-Decoder LSTM网络的输电母排触点温度预测方法

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电子测量与仪器学报 2022年第4期36卷 32-39页

作者：李振鹏董明利于明鑫孟凡勇张羽飞北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016

机场行李传送装置输电母排触点状态的观测,对减少机场行李传送装置意外停机、保障机场正常运营具有重要的意义。输电母排触点故障发生时往往伴随温度的上升,温度的变化能够直观反映输电母排触点状态。因此可以采用编码器-解码器长短期... 详细信息

机场行李传送装置输电母排触点状态的观测,对减少机场行李传送装置意外停机、保障机场正常运营具有重要的意义。输电母排触点故障发生时往往伴随温度的上升,温度的变化能够直观反映输电母排触点状态。因此可以采用编码器-解码器长短期记忆网络(Encoder-Decoder LSTM)对输电母排触点进行温度预测。首先采用双向长短期记忆网络(Bi-LSTM)组成的编码器对母排触点的历史温度数据进行编码,再由长短期记忆网络(LSTM)组成的解码器预测输出输电母排触点未来一段时间的温度值。通过对国内某机场行李传送装置一个月的温度观测数据进行测试。实验结果表明采用Encoder-Decoder LSTM的时间序列预测方法优于传统的时间序列预测模型以及其他现有的深度学习预测模型。

关键词：电力设备温度预测深度学习光纤测温

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超声脉冲导入光纤光栅的动态光谱特性研究

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激光与红外 2020年第12期50卷 1492-1497页

作者：李佳刘锋李红周锋北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016

提出超声以矩形脉冲波的形式轴向导入光纤光栅,分析超声脉冲作用于光纤光栅的机理;在此基础上,设计超声脉冲发生电路以及超声换能器,用高电压脉冲驱动堆栈式压电陶瓷产生沿光纤轴向的压缩脉冲,并通过符合声阻抗匹配的铝锥结构将脉冲幅... 详细信息

提出超声以矩形脉冲波的形式轴向导入光纤光栅,分析超声脉冲作用于光纤光栅的机理;在此基础上,设计超声脉冲发生电路以及超声换能器,用高电压脉冲驱动堆栈式压电陶瓷产生沿光纤轴向的压缩脉冲,并通过符合声阻抗匹配的铝锥结构将脉冲幅值放大,高效地耦合进光纤光栅;采用CCD成像法高速采集光纤光栅在时域上的动态反射光谱,分析其时域上的光谱变化规律。结果表明:超声脉冲波长远大于光纤光栅长度时,超声脉冲导入的光纤光栅可有效搬移光谱,在脉冲作用时刻中心波长发生漂移。为超声脉冲与波分复用解调技术相结合提供参考。

关键词：超声脉冲光纤光栅动态光谱光谱搬移铝锥结构

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基于跑道型微环谐振腔的Fano共振器件设计及传感特性研究

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电子测量与仪器学报 2021年第5期35卷 24-30页

作者：高洁张东亮鹿利单任光辉北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016

与传统洛伦兹线形相比,具有不对称线形的Fano共振光谱有更高的光谱分辨率,尤其适合传感应用。通过在硅基总线波导与跑道微环谐振腔耦合区域引入两个空气孔使得连续光谱产生突变相移,并与跑道微环谐振腔耦合形成Fano共振,且在较宽谱段范... 详细信息

与传统洛伦兹线形相比,具有不对称线形的Fano共振光谱有更高的光谱分辨率,尤其适合传感应用。通过在硅基总线波导与跑道微环谐振腔耦合区域引入两个空气孔使得连续光谱产生突变相移,并与跑道微环谐振腔耦合形成Fano共振,且在较宽谱段范围内的每个共振峰都表现为非对称线形。通过仿真优化耦合间距以及空气孔与耦合区域中心的偏移量,获得最大光谱分辨率为312.05 dB/nm,消光比为53.09 dB的硅基Fano共振器件。在模仿被液体的折射率变化范围为1.33~1.332的条件下,仿真得到折射率传感灵敏度为125 nm/RIU。仿真结果表明本论文提出的器件结构简单,尺寸紧凑且制造误差小,为硅光子器件应用到高灵度敏度的集成生化传感提供新思路。

关键词： Fano共振跑道结构洛伦兹线形折射率灵敏度

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基于非线性算法的扫描振镜坐标轴标定

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激光杂志 2024年第12期45卷 67-73页

作者：李勇周哲海李忠祥陈丽北京信息科技大学机械工业现代光电测试技术重点实验室北京100192 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192

基于振镜的线结构光扫描测量技术因其高效、高精度的特点在三维测量领域获得了广泛应用。但因安装过程中激光器与振镜转轴难以精确对齐,对整个测量系统的精度产生了很大影响,因此,扫描振镜坐标轴的精确标定成为实现高精度测量的关键难... 详细信息

基于振镜的线结构光扫描测量技术因其高效、高精度的特点在三维测量领域获得了广泛应用。但因安装过程中激光器与振镜转轴难以精确对齐,对整个测量系统的精度产生了很大影响,因此,扫描振镜坐标轴的精确标定成为实现高精度测量的关键难题之一。提出了一种非线性算法,利用待求解方程具有非线性的特征,通过迭代逼近寻找最优解,完成了振镜坐标轴的精确标定。详细介绍了此标定方法的理论和实现过程,并对三角标定块进行多次测量,结果表明利用该方法的测量误差绝对值在0.2011 mm至0.4927 mm之间,低于传统最小二乘法的0.3135 mm至0.7703 mm,测量精度和稳定性都有显著提升。本方法为基于扫描振镜的高精度测量提供了一种新的解决方案,具有较大的应用价值。

关键词：扫描振镜线结构光三维测量标定

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一种线结构光平面的标定方法

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激光技术 2023年第6期47卷 795-802页

作者：李忠祥周哲海陈丽赵爽李勇北京信息科技大学机械工业现代光电测试技术重点实验室北京100192 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192

为了线结构光平面标定的准确性和高效性,以及提高线结构光平面标定方法的普适性,提出了一种基于2维圆形标靶的线结构光平面标定方法。采用光条提取算法得到照射在2维圆形标定靶任意位置处光条中心点的亚像素坐标值,将光条上所有点拟合... 详细信息

为了线结构光平面标定的准确性和高效性,以及提高线结构光平面标定方法的普适性,提出了一种基于2维圆形标靶的线结构光平面标定方法。采用光条提取算法得到照射在2维圆形标定靶任意位置处光条中心点的亚像素坐标值,将光条上所有点拟合成直线,交圆形标定靶每列靶标连线于一点;得到每列靶标连线与拟合出的光条中心线交点后,连接交点与相机光学中心形成一条直线;联立该连线的直线方程与像素坐标系下两条交线的直线方程,以及2维圆形标定靶所在平面的方程,求解出每个交点在相机坐标系下的坐标;最后采用最小二乘拟合算法进行平面拟合,得到了所求光平面方程;介绍了该标定方法的基本原理和实现过程,搭建实验系统对其有效性进行了验证。结果表明,用该方法求取光平面的平均测量误差可以达到2.36737 mm,鲁棒性高,且标定流程十分简便,适用于一般的工程应用和机械加工过程。该研究为线结构光传感器的光平面标定提供了参考。

关键词：图像处理线结构光平面标定光电视觉检测机器视觉

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一种应用于复杂场景的线结构光激光中心线提取方法

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激光杂志 2024年第10期45卷 74-79页

作者：昝慧新周哲海陈丽北京信息科技大学机械工业现代光电测试技术重点实验室北京100192 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192

线结构光激光中心线提取是线结构光三维测量的关键技术之一,其提取精度对系统测量精度有决定性影响。实际三维测量中,相机采集图像受物体表面反射率等因素的影响,给激光中心线提取增加了难度,针对这一问题,提出了一种结合灰度重心法的... 详细信息

线结构光激光中心线提取是线结构光三维测量的关键技术之一,其提取精度对系统测量精度有决定性影响。实际三维测量中,相机采集图像受物体表面反射率等因素的影响,给激光中心线提取增加了难度,针对这一问题,提出了一种结合灰度重心法的改进提取方法。该方法基于连通域分析去除背景光条和噪声区域,接着基于线宽分布实现局部形态学处理,最后结合灰度重心法计算出激光中心线的亚像素位置。该方法的中心线计算精度相较于改进前提高了约60%,在条纹图像出现过曝光和欠曝光区域仍能比较准确提取激光中心线的位置,可以适应复杂环境的考验,能够保证激光中心线提取工作的稳定性和精确性。

关键词：激光中心线提取线结构光三维测量

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