面向MES的生产线数据采集系统的研究

为满足生产管理与在线监测的需要,设计并实现了一个面向MES的生产线数据采集系统;该系统采用了一种基于PROFIBUS-DP和OPC技术的数据采集方法,实现了现场采集数据的高速及稳定的传输,保证了不同设备之间良好的兼容性;用户可以通过OPC客户端完成对生产线状态的远程监控,当采集到的参数超过设定的阀值时,系统可以自动报警并做出相对应的处理;经过试验表明,该系统各项性能良好,已经实现MES底层硬件和软件的深度融合,在生产线监控方面有着很重要的应用价值。     

基于传感网与云计算的校车安全监控系统设计

针对校车安全监控的需要,提出一种全面、连续、实时监控一定区域内校车安全的解决方案,并应用传感网技术与云计算技术,设计和开发了校车安全监控系统;首先介绍了系统的总体结构和功能,然后详细描述了校车车载监控终端和云计算平台的软硬件设计方法,最后给出了对司机身份、酒后驾车、超载报警、儿童遗忘报警的系统测试结果;测试结果表明系统能够实现所设计的各项功能,并具有运行稳定、可扩展性强、可维护性好的特点。     

基于Zynq的不规则物体体积测量系统的设计与实现

为解决工业生产中原始物料体积的快速、准确测量与分级问题,设计了一种以Zynq-7000可扩展处理平台为核心的基于机器视觉的不规则物体体积测量系统。该系统通过摄像头采集物料图像,结合ARM与FPGA技术,并使用Vivado开发软件在ZyBo开发平台中进行了软硬件协同设计,最终实现了不规则物体体积测量算法的硬件加速。实验结果表明该系统可以准确的计算出不规则物体的体积,并能够达到工业生产的实时性要求,这将有效地提升原始物料分级的准确性,提高企业的经济效益和社会效益。     

云环境下基于多虚拟机的在线视频监控系统设计

针对常规视频监控系统在线实时性不强,海量视频数据传输迟滞,任务管理单一等问题,提出了构建在云计算环下基于多虚拟机技术在线视频监控系统 ,利用云计算平台中的物理资源与服务资源提升在线视频监控系统数据处理能力,虚拟机可同时处理大量的视频监控数据,并将视频数据以云存储的方式存储于云端服务器,降低了设备建设成本,可根据不同用户需求定制相关服务。本系统基于云计算平台设计,应用数十台乃至数百台虚拟机对在线视频监控数据进行处理,设计实现了云平台下在线视频监控系统的结构设计、以太网通信接口设计、服务器硬件配置和虚拟机控制。在软件设计方面通过对各虚拟机资源利用率的计算而动态分配资源,从而可以有效减少网络传输系统状态信息的带宽开销。通过系统功能与性能测试表明,在常规公共网络10M带宽的情况下,本系统在线视频监控数据的传输延迟时间相比于传统视频监控减少了85%以上,监控视频数据量减少了75%以上。     

基于Qt平台的OPC服务器的开发及仿真应用

OPC(OLE for Process Control)技术自1996年被提出，就迅速在自动化领域得到了广泛的应用。它为工业控制软件与硬件之间的交互定义了一个标准的接口，使得工业软件及硬件之间的通讯变得非常便利。针对这个特点，提出了一种将OPC服务器作为“中转站”的仿真方案，即两个或多个支持OPC客户端功能的应用程序将OPC服务器作为“中转站”，实现程序间的相互访问与控制。采用OPC开发工具包方式开发OPC服务器，并且在Qt平台实现。这摒弃了传统的基于MFC平台开发模式，充分利用了Qt在界面设计上的优势。最后利用Matlab建立了两个simulink工程作为OPC客户端进行仿真测试，实现了两个客户端之间通过“中转站”完成信息交互。测试结果控制效果与预期一致，验证了本方案的可行性。     

基于OPC和Wincc的磨机负荷控制系统

针对磨矿自动控制过程中设备间通讯不便的问题,提出了基于OPC技术的磨机负荷自动控制系统。分析了OPC技术的数据访问规范,并用VB编写OPC通讯客户端,以Wincc作为OPC服务器,实现Wincc与VB程序的数据交换,达到对磨机负荷实时自动控制的目的。     

物联网技术平台在车间作业调度中的应用

通过物联网的原理和架构,对其关键技术进行研究,构建以物联网关键技术为基础的运营平台;对网络环境下的车间作业调度系统进行分析和研究,结合物联网技术平台,利用平台中的RFID等信息传感设备将采集到的车间底层信息通过无线传感器网络传送到中央信息系统,实现对待加工零件的实时信息采集和识别,进而通过开放式的计算机网络循环结构实现车间底层、管理层和用户层的信息交换和共享;车间现场数据采集的实时化、自动化和可视化使企业信息实现全程"透明"管理,实时监控生产加工过程,为企业在智能生产领域的长远发展提供了重要依据。     

分布式光纤温度传感技术在隧道监测中的应用

介绍了分布式光纤温度传感检测原理及采用拉曼散射型分布式光纤温度传感器并将其与高速采集处理电路集成的检测方式。分析了分布式光纤温度传感技术应用于隧道火情监控的优越性。结合计算机及现场Modbus网络构建了隧道监测网络，同时还介绍了开发隧道监测网络的软硬件设计过程。现场实验表明，分布式光纤温度传感技术具有良好的应用前景和较高的推广价值。     

面向物联网的室内ZigBee监控系统设计

设计一种基于ZigBee的室内监控系统,该系统采用低功耗无线收发芯片CC2530及传感器构建室内局域网,包含物联网的感知层、网络层及应用层三层结构,传输协议选用ZigBee;感知层包括温湿度、光敏、摄像头图片数据采集;网络层主要是ZigBee无线网络,数据汇聚至网关;应用层包括手机、PC机等;网络拓扑结构采用星形网络结构;给出软硬件实现方法,主要有节点设计、网络组建及软件设计等;实验在长6m宽3m的室内进行,测试正常室温,温度传感器附近放置低于室温10℃和高于室温10℃物体改变环境温度;光敏传感器测试采用日照强度,遮挡及部分遮挡传感器改变光照强度;人员在摄像区域内外移动测试摄像清晰度及监控范围;测试结果表明系统工作正常,PC机终端软件显示各传感器随环境变化相应变化值。     

基于VxWorks的OPC数据监控与传输系统设计

摘要：随着OPC技术的广泛使用,使得包括VxWorks在内的诸多操作系统增加了对OPC技术的支持。为了解决VxWorks对于在双网段下的OPC数据传输缺乏相关支持的问题,故提出了在VxWorks中建立OPCDA转换服务器,OPCDA转换服务器同时接收和发送两个网段的数据,根据配置文件,采用消息队列的方式进行有选择的数据交换,从而完成了双网段下数据的监控与传输。通过实验测试表明,该系统具有良好的实时性、稳定性和较高的通信效率,很好的解决了VxWorks在双局域网之间的数据交换问题,达到了预期的设计目标。     

木材微纤丝角四种测试方法对比研究

分别采用X射线衍射法、偏振光显微镜法、纹孔观察法和近红外光谱预测法对杉木木材的微纤丝角进行了测定,结果表明：对于同一株杉木,纹孔观察法测得的微纤丝角平均值最大,X射线衍射法次之,偏振光显微镜法最小,三种方法得到的微纤丝角差异不显著;对于不同年轮的微纤丝角,X射线衍射法测定值于第20年轮以后变得最大,纹孔观察法测定值上下浮动最大,偏振光显微镜法测定值相对最为集中,越远离髓心三种方法的测定值曲线吻合得越好,同一年轮微纤丝角采用不同方法测定时差异不显著;对于同一年轮的微纤丝角,偏振光显微镜法得到的最大值与最小值相差不大于4°,而纹孔观察法相差达到21.53°,其标准偏差也达到4.75。近红外光谱预测法和X射线衍射法均属于无损检测法,它们两个联立建立的模型精度高,预测性和重现性好、便于实现在线分析,其校正模型和验证模型的相关系数R2分别达到了0.81和0.75,校正标准误差和预测标准误差分别为1.79和2.02。另外,其他三种方法均可以与近红外光谱技术联用来预测该木材的微纤丝角,显示了近红外光谱技术无与伦比的优越性。同时,文章分析了这四种方法的优缺点,探讨了产生这种结果的原因,以便为广大研究者提供参考。     

光谱成像信息的数据融合技术在储层表征中的应用

光谱成像技术在矿物学和岩石学方面已得到广泛应用,然而,面对数量巨大、覆盖范围广阔的目标成像光谱数据,如何从中获取所需要的信息,并对其进行信息增强是需要亟待解决的问题。将显微红外光谱成像分析系统得到的实验结果,利用显微光谱成像信息的数据融合技术进行了数据处理,得到岩心样品中不同化学组分、基团的空间分布图。结果表明,利用该技术更好地揭示了不同烃类在岩石中的分布情况、孔隙的连通性等信息,显微光谱成像信息的数据融合技术为储层表征提供了一种新方法。     

表面热透镜技术测试光学薄膜特性研究

在薄膜特性的研究工作中，激光引起的表面形变是一种广泛应用的技术。在这种技术中，薄膜的形变(热包高度小于0．1nm)一般是采用光热偏转技术来探测的。介绍了一种通过光学衍射效应来研究薄膜表面形变的新技术即表面热透镜技术，它是研究薄膜特性的一种灵敏且易于控制的方法。探讨了其理论模型及在薄膜的吸收测量和缺陷特性测试方面，该方法相对于传统方法的优点和潜力。     

光谱分析技术在作物生长信息检测中的应用研究进展

获取作物的相关生长信息可以预测作物的生长和健康状态,是实现作物生产管理智能化的基础。植物的生长信息获取技术主要包括利用其电学特性、光学特性和机器视觉技术等,随着光谱技术的发展,近红外光谱技术、多光谱技术和高光谱技术在作物生长信息的获取应用上开始大量应用,并显示了其分析速度快、效率高、成本低、无需制备样品等优点,已成为一种快速、无损的现代分析技术。文章介绍了国内外运用光谱分析技术在作物生长信息获取上的研究情况,并分析了该技术应用于作物生长信息获取时尚存在的问题和今后的研究方向,提出了进行作物生长实时、智能化管理的必要性,需要加快研制相关的光谱自动分析设备,提高作物生长信息获取的速度,最后指出了结合机器视觉技术、红外成像技术、光谱分析技术等多种技术进行作物生长多种信息获取是未来发展的趋势。     

Comparative analysis and quantitative evaluation of the field of view and the viewing zone of single-shot phase-shifting digital holography using space-division multiplexing

We comparatively analyzed and quantitatively evaluated the field of view and the viewing zone of single-shot phaseshifting digital holography that uses space-division multiplexing, for the first time. We formulated the sampling intervals in the techniques in which the phase of the reference wave is spatially divided into two and four steps, and numerically simulated the areas. It was clarified that each area of the spatial two-step phase-shifting technique was twice as wide as that of the spatial four-step phase-shifting technique. We also experimentally investigated the areas. The ghost appeared for the spatial four-step technique when the object was between the boundary of the field of view of the spatial two-step technique and that of the spatial four-step technique, but did not appear for the spatial two-step technique.     

法庭科学领域中微量物证的显微红外技术鉴定

在法庭科学领域中,由于案件现场提取到的物证通常是极微量的,另外样品形态各异、成分复杂,常规红外光谱分析技术常常无法达到检测要求。显微红外技术是基于傅里叶变换红外光谱技术与显微镜技术的结合发展起来的。与常规红外光谱技术相比,显微红外技术具有检测灵敏度高、微区分析和无损检测等优点,测试时几乎不引入外部干扰,卓有成效地解决了法庭科学领域中微量物证鉴定的难题,可以满足微量物证必须保留以用于法庭作证的特殊需要。通过本实验中心测试的真实案例分析,详细阐述了显微红外技术在法庭科学领域中微量物证鉴定方面的优势。采用显微红外技术,本文分别对油漆物证、塑料物证、橡胶物证、纤维物证、药物和毒物物证进行了红外光谱振动特征的比对分析,为各类刑事案件和交通肇事案件的定性提供有力的谱学依据。实验结果表明,显微红外技术具有常规红外测试技术无法比拟的优势,是法庭科学领域中微量物证鉴定的有效手段。     

A new optical method for the detection of in-plane motion of ultrasound propagating in metals

This paper describes a laser optical technique for the detection of in-plane (IP) motion of ultrasonic waves propagating in solids. This interference-based laser optical technique includes a tiny square indentation with a width of about 30 microm on the sample surface and a relatively simple optical arrangement. The current technique is applied for the detection of in-plane motions of Lamb waves propagating in a thin brass plate. Measurement of S(0) mode dominated by in-plane motion in the low fd (frequency times thickness) regime is successfully demonstrated with the current technique. The newly proposed non-contact technique provides an alternative other than the heterodyne and Fabry-Perot techniques for the detection of IP motions with a relatively simple optical arrangement. This technique is not readily applicable to general NDE applications, where a position scan or an arbitrary selection of inspection location is needed. However, this technique can be useful in the areas such as fixed-position ultrasound monitoring or laboratory research activities involving optical detection of IP motion.     

Spectral-resolved backreflection measurement of polarization mode dispersion in optical fibers

An improved backreflection technique is proposed to perform the spectral-resolved measurement of polarization mode dispersion (PMD) in optical fibers. This technique is based on the PMD dynamical equation and realized by measuring the polarization state evolutions of the reflected signal in both frequency and time domains. Two experimental setups, employing the far-end Fresnel reflection, are constructed to verify this technique. The agreement between the results of the proposed backreflection technique and the conventional forward technique is observed.     

Usefulness of the navigator-echo triggering technique for free-breathing three-dimensional magnetic resonance cholangiopancreatography

Purpose

To prospectively compare the navigator-echo triggering technique (navigator technique) and the conventional respiratory triggering technique using bellows (bellows technique) for free-breathing three-dimensional (3D) magnetic resonance cholangiopancreatography (MRCP) under clinical conditions.

Materials and methods

Forty patients referred for evaluation of biliary or pancreatic diseases underwent 3D MRCP examination using both navigator and bellows techniques. Two independent radiologists visually evaluated the image quality of 12 segments of the pancreaticobiliary tree in a blinded manner. In addition, the clarity of the lesion was compared between the two techniques in a side-by-side manner.

Result

MRCP images were successfully acquired using both techniques in all patients. No significant difference in acquisition time was found between the two techniques. The image quality was significantly better using the navigator technique than using the bellows technique for the following seven segments: the head, body, and tail of the pancreatic duct; right hepatic duct; anterior and posterior segments of the right hepatic duct; and cystic duct. The other segments (common hepatic and bile duct, left hepatic duct, medial and lateral segments of left hepatic duct, gallbladder) showed no significant difference. The clarity of lesion depiction was significantly better using the navigator technique than using the bellows technique.

Conclusion

Respiratory-triggered 3D MRCP using the navigator technique was shown to be feasible in routine clinical practice. The navigator technique improved the image quality of free-breathing 3D MRCP compared with the bellows technique. The clarity of lesion visualization was also better using the navigator technique than using the bellows technique.     

New applications of the method of caustics

The method of caustics is a very powerful technique for measuring the value of the stress-intensity factor. This method, however, cannot be applied to the three-dimensional stress analysis technique of stress-freezing, and it is rather difficult to apply to materials which exhibit small deformations such as ceramics.

In this paper, several new application techniques for caustics are shown. These new applications are: (i) the analysis of the individual values of the optical constants using a simple method based on the theory of caustics, (ii) the analysis of the reason why the caustic pattern cannot be obtained in the frozen-stress model in the immersion liquid by the conventional caustics technique using those optical constants, and the proposition of a new technique to apply the caustic method on such a frozen-stress model, (iii) the caustic coating technique, (iv) the multiplication technique of the caustic, and (v) some examples of the application of caustics to ceramics.