医用运动平板速度检测装置研制

医用运动平板是一种诊断冠心病的医疗器械,国内尚无检测其速度的装置。为此,根据浙江省地方技术法规JJF 1104———2014《运动平板分析仪校准规范》中提出的速度检测装置最大允许误差为±1.0%的要求。通过在运动平板表面粘贴白色色标,色标随跑步带经过两色标传感器,传感器的输出电平会发生跳变,单片机采集两次电平跳变的时间间隔来计算运动平板的速度;同时,该装置的调节机构能够调节两个传感器的高度和角度以满足不同高度和角度的运动平板。实验结果表明:该装置能够在不拆卸运动平板的前提下,实现对医用运动平板的速度检测,且装置的准确度达0.80%,符合运动平板速度检测装置的技术指标要求。     

纳米尺度Poiseuille流动中气体黏度的分子动力学研究

受壁面作用和稀薄效应等的影响,微纳尺度通道内的气体流动有别于宏观流动现象.采用分子动力学方法,研究纳米通道中气体的Poiseuille流动,主要对通道内气体黏度特性进行了分析.利用牛顿粘性定律,定义了气体的当地等效黏度.根据模拟结果,可将纳米通道内气体划分为中心区和近壁区两个部分,中心区气体当地黏度与宏观黏度一致,但是在近壁面区,气体受到壁面原子的作用,气体的当地黏度小于宏观黏度值.研究发现:1)不同的气体密度、流固作用势能以及温度下,通道中心区域的气体当地等效黏度均符合对应温度和压强条件下的气体宏观实测黏度值;2)在纳米尺度气体流动中,气体密度越小,稀薄程度越高,气体偏离热力学平衡态越远,所以壁面对气体等效黏度的影响随密度的减少而增大,壁面影响厚度也随之增大;3)气体黏度的壁面影响厚度在10 nm量级,该厚度不随温度和流固作用势能的变化而变化,但是密度越小,壁面影响厚度越大.     

游标卡尺示值检定装置设计

游标卡尺示值一直采用人工目视检定方法,效率低下.设计了一种游标卡尺示值检定装置,其中精密基座系统设计采用弹性力学理论,建立动态力学特性模型.基于模型分析计算刚度等参数,确定精密基座系统的设计结构.为了有效减少系统阿贝误差,检定装置系统控制其允许出现的最大倾斜角.根据步进电机速度曲线原理,设计电机驱动器有效的细分数.在符合JJG30-2012《通用卡尺检定规程》要求下,采用高精密度光栅尺替代标准量块,步进电机代替人工操作,图像识别技术代替人眼,提高了游标卡尺的检定效率,实现了计管控一体.     

接触式交互感知的人体三维坐姿姿态估计

针对视觉姿态估计方法受覆盖遮挡等干扰,提出一种基于座椅面压力图像的人体三维坐姿姿态估计方法,建立坐姿时 座椅面体压分布与人体三维姿态之间的跨域联系。 设计了一套基于压力-视觉的坐姿训练系统,将阵列式压力传感器嵌入在座 椅面中感知坐姿变换,利用时间戳实现压力图像和双目视觉图像的同步匹配。 采取双边滤波消除压力图像的尖峰噪声;依靠 OpenPose 姿态估计、三角测量等手段从双目视觉图像中提出 19 个三维关键点;为提高姿态估计精度,提出随机梯度下降最小化 损失函数的方法来优化三维关键点坐标,并利用 3D 高斯滤波器进一步生成 3D 关键点置信度图。 设计一个基于多层卷积神经 网络的压力-视觉跨域深度学习模型,以连续的多帧压力图像作为模型输入,包含三维关键点坐标及其置信度图的 3D 姿态估计 结果作为监督对模型进行训练。 算法依靠椅面上的阵列传感器接触感知坐姿时的压力分布,就能够准确的估计包含 19 个人体 关键点的三维坐姿姿态,在验证集上测试,19 个关键点平均误差 9. 7 cm。     

六自由度机械臂参数校准不确定度评定方法

六自由度机械臂的结构参数校准对其定位精度影响较大, 为了评价其参数化校准效果,采用蒙特卡洛法建立了六自由 度机械臂参数校准不确定度评定模型。 首先, 根据空间坐标系的几何转换关系建立六自由度机械臂结构参数校准模型, 分析 主要误差来源对校准参数的影响,建立各校准参数的不确定度分量的函数关系; 其次, 采用现场校准数据集的抽样统计, 分析 各不确定度分量的概率密度函数,获得真实分布规律; 最后, 采用蒙特卡洛法建立各校准参数的不确定度分量与机械臂模型 之间的数学关系, 通过大规模随机数值模拟, 实现机械臂校准不确定度的评定。 为了验证本文方法的有效性, 利用激光跟踪 仪对六自由度机械臂进行了校准实验。 结果表明, 当采用正则化方法进行机械臂校准时,各坐标轴的相对扩展不确定度分别 优于 0. 542 2% ,1. 325 9% , 0. 015 4% 。     

气体涡轮流量计后导流体结构优化设计

通过数值模拟和实验测试相结合的方法,研究了LWQ80气体涡轮流量计后导流体的结构优化及其计量性能的变化规律。基于流量计内部流场特征及其流动机理的探究,分析得出造成后导流体压损的主要原因是后导流体区域的壁面边界层分离和流体流向偏转。由此提出了缩小分离区和提升导流片导流效果的优化思路,通过延长后导流体的长度和延后导流片的位置,设计了一种改进型的后导流体结构。研究结果表明：后导流体结构经过改进后,气体涡轮流量计的计量性能得到了明显提升。在流量为250 m~3/h时流量计的压损降低了20.5%左右,仪表系数的恒定性显著提高,最大示值误差降低了近2.5倍,且能有效延长流量计的使用寿命。研究结果有助于为气体涡轮流量计的结构与性能优化提供理论指导和技术支持。     

筒状构件应力集中磁记忆检测补偿方法研究

筒状构件是一种常用的工程构件,一旦发生事故将会造成重大损失,应力集中是导致构件失效的重要原因。磁记忆检测方法是一种有效的应力集中检测方法。对筒状构件进行圆周扫查时,地磁场的作用变化影响磁记忆检测结果,容易造成应力集中区域的误判。建立铁磁质筒状构件外表面地磁场分布模型,探究地磁场在筒状构件外表面作用效果及补偿方法。试验结果显示,对铁磁质筒状构件进行圆周扫查时,法向分量与幅值约为地磁场的2倍。将磁信号法向分量减去2倍地磁场作为筒状构件磁记忆检测补偿方法,补偿后与直线扫查相关系数稳定在0.8以上,优于传统反向补偿法。提出的筒状构件补偿方法有效提高了应力集中区域定位精度。     

一种热电偶时间常数测试系统

时间常数是检测热电偶动态测试性能的重要指标.为了衡量热电偶的动态测试性能,设计了一种热电偶时间常数测试系统,包括热电偶、恒温槽、数据采集卡、激光对射式光电传感器.测试过程中,由激光对射式光电传感器记录热电偶接触恒温槽恒温介质时间点,由数据采集卡采集热电偶的温度数据以及激光对射式光电传感器的电压数据,由数据采集软件显示并记录温度与电压变化曲线.对热电偶的温度数据进行了拟合,测得热电偶的时间常数并与理论计算值进行了比较.最后对测试过程产生的误差进行了分析.分析结果表明,该热电偶时间常数测试系统可大幅度减少热电偶自身的热惰性所引起的测量误差,但仍会产生其它微小测量误差.     

基于视觉Transformer时空自注意力的工人行为识别

针对人机协作特殊场景中工人行为识别的问题，提出基于Transformer网络的视频人体行为识别模型，利用Transformer网络核心的自注意力机制，减少网络的结构复杂度，提升网络的性能.模型在提取图像空间特征的基础上，增加时间特征的分析，从空间和时间2个维度实现对视频数据的处理.在处理后的数据中提取分类向量传入分类模块，得到最终的识别结果.为了验证模型的有效性，分别在公开数据集UCF101和实验室采集的工人常规行为（自建）数据集上进行人体行为识别实验.实验结果显示，在UCF101上模型平均识别准确率为93.44%，在自建数据集上模型平均识别准确率为98.54%.     

基于回波信号相似度的气体超声流量计动态阈值法研究

基于双阈值法的气体超声流量计采用第1阈值检测和过零检测确定回波的到达时刻点,然而由于回波波形易受工况环境因素的影响,会导致第1阈值错误,使回波到达时刻点发生错误偏移,影响测量精度,因此提出了一种基于回波信号相似度的动态阈值法.该方法获取回波信号极大值幅值后,计算设定工况和实际工况下回波信号上升区域部分的欧式距离以评估相...