通过摄像实现便捷的3D曲面建模

提出了一种便捷的 3D曲面建模方法。首先在形体表面绘制网格曲线 ,由数码相机摄像 ,然后经过图像处理、网格匹配及相机标定等步骤 ,最终重构出表面的曲面模型。以人物头像为建模实例 ,以数码相机为工具 ,结合计算机视觉技术 ,可以获得一种便捷的复杂曲面建模方法。介绍了这种新方法的基本原理 ,并给出了实例     

激光快速成型技术研究

激光快速成型技术由于其广范的应用前景而得到广泛深入研究^1,2,本文重点讨论我们研究所设计的激光快速成型系统的关键技术及其应用新领域逆工程．     

光学零件镜面磨削加工技术

本文主要阐述了光学零件镜面磨削加工的机床、超微粒金刚石砂轮及其修整技术。     

非接触三维测量全场结构关系模型分析及系统开发

研究开发了一种基于光栅投影和主动式三角法的高精度三维测量系统。分析了系统的全场结构关系模型及镜头失真对系统的影响,给出了空间三维坐标的详细算法。试验结果表明,系统的测量误差小于0.04mm,测量精度约为0.03mm。多视角测量的拼合结果表明,系统具有良好的360°测量精度,测量精细表面纹理效果好。该系统在反求工程及质量控制等领域具有良好的工业应用前景。     

基于折反射原理的层去反求技术研究

为了克服传统层去反求测量中图像衬比度较低的缺陷,提出一种新的基于棱镜反射原理的层去反求图像摄取方法。该方法利用棱镜的全发射和折射作用提高图像衬比度,根据物体反射率的高低可分别采用垂直照明和倾斜照明,分别可获得高衬比度的亮目标暗背景和暗目标亮背景图像,为了校正由于折反射引入的几何变形,推出了相应的数学变换模型。该研究已成功投入实际产品校正的应用中,研究表明这种新的层去法比起传统的层去法不仅在于图像衬比度高,而且物体截面图像的轮廓更清晰可靠、无需填充反差材料,有望在零件及模型的反求测量中发挥较大的作用。     

国内外非球面光学零件加工技术的现状及新进展

本文较全面地介绍了国内外非球面光学零件加工技术的现状、新进展及今后研究方向。     

光学零件超精密加工机理及新技术

本文较全面阐述了光学零件超精密加工机理及新技术,反映了国外最新技术进展与水平。     

激光快速成型技术在产品设计中的应用研究

基于三维CAD的激光快速成型技术,根据三维模型,可在短时间内制造出用于验证、评价所设计的产品模型。三维CAD和激光快速成型技术共同组成了一套快速开发系统。     

快速成型中有效保留模型特征的自适应分层方法

目前,虽然各种自适应分层方法层出不穷,但针对模型特征偏移和丢失的自适应分层方法还相对较少。针对此点,提出一种以体积误差为基础的自适应分层方法。首先,在成型方向上将单个切片层对三角面片的切割分为未跨越、跨越到相邻、跨越到不相邻三角面片3种情况,并建立了数学模型。分析了模型特征的保留特性,并结合3种情况依照体积误差公式给出了具体的算法流程。最后,为验证方法的有效性,对一零件应用3种不同方法进行分层,得到相应的模拟成型件,并与CAD原件进行对比。结果表明,体积自适应算法较其余2种方法与CAD模型轮廓最为接近,在采样点处的偏离距离分别为0.09 mm和0.10 mm,形状精度最高。     

快速倾斜镜的建模与模型参考自适应控制技术研究

通过实验建模方法建立快速倾斜镜四阶模型,采用routh降阶方法将快速倾斜镜四阶模型降为二阶模型,数学仿真验证了简化模型较好的反映了原系统主要性能。提出的建模方法对快速倾斜镜的准确建模是简便、有效的,为现代控制理论的研究提供了数学基础。在建立二阶模型的基础上,设计了基于李亚普诺夫稳定理论的模型参考自适应控制器,并进行了全系统的计算机仿真。仿真结果表明,针对快速倾斜提出的基于李亚普诺夫稳定理论的模型参考自适应控制器能够减小系统稳态误差、提高系统响应速度。研究结果为倾斜镜的快速控制提供了一种新的思路。     

多层快速多极子算法中的两步插值技术

多层快速多极子算法(MLFMA)在快速多极子算法(FMM)的基础上按多层聚集、层间转移和多层扩散的思路以达到优化矩阵向量积的运算的目的,其中多层聚集和多层扩散过程,随着层数递增,角谱积分采样点数逐层递增,为了快速计算角谱积分,需要采用插值技术和反插值技术以提高计算效率.应用两步插值技术替代传统的单步插值技术,大幅提高了多层快速多极子层间插值反插值操作的计算效率,对于应用普通个人计算机求解特大电大尺寸问题,具有重要意义.     

高职学生技术物理建模能力培养

在物理教学中,把复杂而真实的客体模型化,以便于帮助学生理解并掌握运用所学的知识,是当前高职校技术物理教学中一个重要问题。文章从学科体系改革入手,探索建模的方法。     

固体激光装置能源系统建模及故障分析

能源系统(PCS)为固体激光装置片状放大系统提供匹配的电脉冲泵浦能量,涉及到高压、大电流的充放电过程,在这个过程中可能发生电容器短路、高低压母排短路等灾难性故障。针对上述情况,建立了能源系统及其三种主要故障的数学模型;通过仿真计算分析了氙灯负载非线性特性对系统模型的影响,提出了加入补偿参数的修正模型,并通过实验验证了其有效性;分析了故障情况下关键元件(阻尼电感、调波电感、储能电容)的耐受能力以及保护措施。     

Hudson模型适用性及储层微观建模应用*

为明确裂缝间相互作用对各向异性的影响，本文以Hudson模型为例分析了裂缝密度、裂缝倾角对地震波波场、弹性常数和Thomsen系数的影响规律，然后采用“基质-骨架-流体”组合化的方法进行了裂缝储层微观尺度的建模，并与实际测井资料进行了对比。结果表明该模型适用条件为低裂缝密度储层，二阶模型适用的裂缝密度范围比一阶模型大，但在裂缝密度过大时，二阶模型会出现不收敛的现象，模型便不再适用。裂缝储层纵横波速度随裂缝倾角增大而增大，纵波速度对裂缝倾角更为敏感。另外，在与实际测井曲线对比时，在高裂缝密度地层二阶模型的应用效果明显优于一阶模型，说明了在高裂缝密度储层考虑裂缝间的相互作用的必要性。     

X射线脉冲星累积轮廓建模及信号辨识

为减少X射线脉冲星信号辨识所需的观测时间, 提出一种基于轮廓光子分布统计量的辨识算法. 用该方法分析了观测数据按不同周期累积所获轮廓的光子分布差异, 按累积周期正确与否, 对轮廓进行分类建模. 基于两类轮廓模型, 研究了光子分布统计量的性质差异, 以此进行信号辨识. 利用罗西X射线时变探测器数据进行了辨识实验, 结果表明该算法有效地减少了辨识所需的观测时间, 且不存在误检问题.     

基于高光谱成像技术的滩羊肉新鲜度快速检测研究

滩羊肉的新鲜度是其品质安全的一个重要衡量指标,也是肉品品质安全控制的关键环节。挥发性盐基氮（TVB-N）是表征肉品腐败过程主要的化学信息,能有效地评价出滩羊肉的新鲜度。然而,TVB-N的传统检测过程繁琐且人为影响因素大,检测结果缺乏客观性和一致性,不能满足当今肉品检测过程无损、快速、高效的需求。高光谱成像技术符合现代检测技术向多源信息融合方向发展的需求,已在食品安全领域得到广泛应用。利用可见/近红外高光谱成像技术（400~1 000 nm）结合动力学和化学计量学方法以及计算机编程技术,将同时实现滩羊肉贮存期内（15 ℃环境）TVB-N 浓度的快速检测和贮藏期的预测。研究中提取每个样品感兴趣区域的平均光谱数据,选用蒙特卡洛算法剔除异常样本。采用X-Y共生距离（SPXY）法划分为校正集和预测集,分别选用多元散射校正（multiplicative scatter correction, MSC）、卷积平滑（savitzky-golay, SG）、标准变量变换（standard normalized variate, SNV）、归一化（normalization）、基线校准（baseline）五种方法对原始光谱数据进行预处理,优选出最佳预处理方法。采用竞争性自适应重加权法（campetitive adaptive reweighted sampling, CARS）和连续投影算法（successive projections algorithm, SPA）分别提取了21个和6个特征波长。为优化模型并提高其模型精度,采用SPA算法对 CARS 所选特征波长进行二次提取,优选出14个特征波长。基于所提取的特征波长建立TVB-N浓度的PLSR模型,优选出 SNV-CARS-SPA-PLSR 模型具有较高的预测能力（R2_c=0.88,RMSEC=2.51, R2_p=0.65, RMSEP=2.11）。同时,建立了滩羊肉TVB-N变化与贮藏时间的动力学模型,并将优化后的光谱模型和动力学反应模型相结合建立了滩羊肉光谱吸光度值与贮藏时间的高光谱动力学模型,实现对贮藏时间的预测,并通过 PLS-DA判别模型对滩羊肉贮藏时间进行判别分析（校正集判别准确率为100%,预测集为97%）。研究表明,利用可见/近红外高光谱成像技术结合动力学和化学计量学方法以及计算机编程技术,可以有效地实现滩羊肉品质智能监控与质量安全快速无损分析,为开发实时在线检测装备提供理论参考。     

MEMS仿生矢量水听器微结构力学建模及实验验证

MEMS仿生矢量水听器是一种新型水声传感器, 其工作性能决定于内部MEMS声电换能微结构的几何、材料及流体环境参数。为深入探讨该水听器的工作机理并提高其工作性能, 针对其内部微结构通过合理的简化建立了相应的单自由度等效力学模型, 并推导出理想流体环境下该微结构一阶固有频率与其几何、材料及流体环境参数间的解析表达式。在此基础上, 推导出现有水听器微结构的一阶固有频率, 并搭建实验平台进行验证, 实验结果表明理论值与实验值间的相对误差低于5%, 从而验证了该力学模型的有效性, 为水听器的设计及优化提供了理论基础和参考依据, 同时也为具有类似结构的传感器的性能分析奠定了基础。     

西北盐碱土理化性质的高光谱建模及预测

高光谱数据具有光谱分辨率高、波段连续性强、信息丰富等特点,在土壤信息的监测中得到广泛应用。利用高光谱遥感技术测定盐渍化土壤属性对灌区农作物的生长和农业可持续发展具有重要意义。采集玛纳斯河流域221个土壤样品,分别测定土壤电导率(EC)、有机质(SOM)和Na+, Ca2+, Mg2+三种离子浓度含量等土壤理化性质和光谱反射率曲线,并由三种离子含量得出钠吸附比值(SAR),采用逐步线性回归方法建立EC,SOM和SAR与原始光谱反射率(R)、标准正态变量(SNV)、归一化差异植被指数(NDVI)、倒数的对数(LR)、一阶微分(FDR)和去包络线(CR)等六种指标的模型。模型验证结果表明,相较其他五种变量的模型,以R为自变量的EC对数模型精度最高,相关系数为0.782,均方根误差为0.256。以NDVI为自变量的土SOM预测模型精度最高,相关系数为0.670,均方根误差为5.352。以FDR为自变量的SAR预测模型精度最高,相关系数为0.647,均方根误差为1.932。EC预测模型效果最好,SOM预测模型次之,SAR预测模型精度最低。最优模型中EC,SOM和SAR的敏感波长分别分布于395~1 801,352~1 144和394~1 011 nm波段。由于土壤中各属性的差异和不同成分空间分布的变异性,对于不同土壤性质的建模和验证结果差异较大。本研究可为盐渍化土壤的高光谱遥感监测提供依据。     

反射式光学电压互感器光路建模及偏振误差分析

光路系统的偏振误差极大地制约着准互易反射式光学电压互感器的准确度.借助琼斯矩阵,建立了分立光学器件及光纤熔接点的传输模型,推导出完整的电压互感器光路系统的数学模型.以此模型为基础,对电压互感器中的偏振误差进行了仿真分析.结果表明:光源偏振度、起偏器消光比及起偏器与相位调制器的对轴角度主要影响系统的检测灵敏度;法拉第准直...     

MEMS仿生矢量水听器微结构力学建模及实验验证

MEMS仿生矢量水听器是一种新型水声传感器, 其工作性能决定于内部MEMS声电换能微结构的几何、材料及流体环境参数。为深入探讨该水听器的工作机理并提高其工作性能, 针对其内部微结构通过合理的简化建立了相应的单自由度等效力学模型, 并推导出理想流体环境下该微结构一阶固有频率与其几何、材料及流体环境参数间的解析表达式。在此基础上, 推导出现有水听器微结构的一阶固有频率, 并搭建实验平台进行验证, 实验结果表明理论值与实验值间的相对误差低于5%, 从而验证了该力学模型的有效性, 为水听器的设计及优化提供了理论基础和参考依据, 同时也为具有类似结构的传感器的性能分析奠定了基础。