虚实结合的可穿戴产品适合性检验研究

目的 为了更科学地研究和检验可穿戴产品的适合性,提出一种适合性检验方法,能够精确保留现实环境中的产品佩戴关系,并能将现实与虚拟的适合性检验研究相结合,得到合理的适合性检验结果.方法 以虚拟现实眼镜的适合性检验为例,通过高精度的三维测量技术将现实环境中的人、产品以及人—产品佩戴关系转化为三维虚拟信息,并以人—产品佩戴三维模型为参考基准对齐人和产品的虚拟模型,得到保留现实佩戴关系的人—产品佩戴模型组,再应用偏差分析法得出人—机佩戴区域的可视化适合性结果和统计数据,结合主观评价方法进一步分析产品的适合性.结论 虚实结合的产品适合性检验方法可在虚拟环境中高精度地保留现实环境中的人—产品佩戴关系,并能得到可视化的适合性检验结果,为检验和指导产品的适合性提供依据.     

Single Cell Bioprinting with Ultrashort Laser Pulses

Tissue engineering requires the precise positioning of mammalian cells and biomaterials on substrate surfaces or in preprocessed scaffolds. Although the development of 2D and 3D bioprinting technologies has made substantial progress in recent years, precise, cell-friendly, easy to use, and fast technologies for selecting and positioning mammalian cells with single cell precision are still in need. A new laser-based bioprinting approach is therefore presented, which allows the selection of individual cells from complex cell mixtures based on morphology or fluorescence and their transfer onto a 2D target substrate or a preprocessed 3D scaffold with single cell precision and high cell viability (93–99% cell survival, depending on cell type and substrate). In addition to precise cell positioning, this approach can also be used for the generation of 3D structures by transferring and depositing multiple hydrogel droplets. By further automating and combining this approach with other 3D printing technologies, such as two-photon stereolithography, it has a high potential of becoming a fast and versatile technology for the 2D and 3D bioprinting of mammalian cells with single cell resolution.     

毫米波三维异质异构集成技术的进展与应用

三维异质异构集成技术是实现电子信息系统向着微型化、高效能、高整合、低功耗及低成本方向发展的最重要方法,也是决定信息化平台中微电子和微纳系统领域未来发展的一项核心高技术。文章详细介绍了毫米波频段三维异质异构集成技术的优势、近年来的发展趋势以及面临的挑战。利用硅基MEMS 光敏复合薄膜多层布线工艺可实现异质芯片的低损耗互连,同时三维集成高性能封装滤波器、高辐射效率封装天线等无源元件,还能很好地处理布线间的电磁兼容和芯片间的屏蔽问题。最后介绍了一款新型毫米波三维异质异构集成雷达及其在远距离生命体征探测方面的应用。     

基于立体定向靶标的探针式多视场三维视觉测量系统

针对含有遮挡区域、深孔及凹槽等特征的多面体或回转体物体，设计了一套基于立体定向靶标的探针式多视场三维视觉测量系统，并阐述该套测量系统的结构组成和基本工作原理。首先，基于近景摄影测量技术建立立体定向靶标的6个单元模型，计算靶标各侧面角点在各自单元模型内的坐标，再通过单元模型的链接和光束平差，获取全部角点的精确全局坐标，并将其作为立体定向靶标的全局控制点。然后，设计了利用共面角点辅助定位的探针，仍基于近景摄影测量技术解算出角点和测头在探针坐标系中的精确坐标。最后，利用共面的棋盘格角点与其像平面之间的单应性矩阵，推导全局坐标系、探针坐标系各自与相机坐标系的位姿关系，进而求得探针测头的全局坐标。以量块（量棒）的标准长度作为评价指标，在2m×1.5m的视场范围内测量精度优于0.1mm。测量实验表明，多视场三维视觉测量系统用于具有回转体结构特征的水壶测量，能够获取水壶表面全部区域的点云数据。     

超高层劲性结构及大型机械设备立体协同施工技术

基于某超高层建筑群项目的主体施工阶段,对超高层劲性结构建筑群项目施工过程中可能遇到的问题,诸如大型机械立体协同、钢结构与钢筋连接节点优化、钢结构桁架层施工等重难点进行总结分析,并提出相应的解决方案以供探讨,可为同类型工程提供参考经验。     

平面并联机构工作空间的三维螺旋扫描CAD求解

针对平面并联机构无奇异位置工作空间求解困难、过程繁琐、计算量大等问题，提出了基于CAD求解平面并联机构工作空间的三维螺旋扫描方法。将[n]自由度平面并联机构分解成[n]条支链进行独立分析，得到每条支链下末端执行器的可达区域，再将所有支链可达区域取交集即为平面并联机构工作空间。应用SolidWorks软件建立平面并联机构模型，进行几何特征处理，通过自动求解器求解，将求解过程图形化，快速得到同轴布局5R机构和平面3-RPR并联机构的无奇异位置工作空间。通过同轴布局5R机构的运动学实验，验证了该求解方法的可行性。     

基于三维纳米阵列结构的表面增强拉曼技术研究及其在痕量铀酰离子探测中的应用

表面增强拉曼散射(SERS)是一种新型痕量表征技术，其灵敏度高、样品用量少、特征谱易辨识，尤其适用于铀酰离子等危化品的探测。在过去十几年里, 纳米材料和纳米技术在新兴技术和SERS的应用方面获得了长足发展，将先进的纳米制造技术引入了SERS领域。本文总结了利用光刻、原子层沉积等技术，开发了一系列高质量的三维阵列纳米材料作为SERS基底，并应用于痕量铀酰离子的检测。其中，以Al₂O₃、HfO₂等惰性氧化物包裹修饰的银纳米棒三维阵列作为基底，灵敏度高，稳定性好，根据不同特征的拉曼振动频谱，可识别多个不同种态的铀酰离子，检出限低至nmol/L，具有潜在的实际应用价值。     

基于3D-σ有限元法的采场结构参数优化

某地下矿山由于采用固定的采场结构参数,导致开采过程中采场结构不能适应开采应力环境的变化,采场顶板及围岩垮冒现象时有发生,给井下生产带来了严重的安全隐患。根据矿山的矿体赋存特征和开采技术条件,采用3D-σ有限元分析软件对矿山可能采用的四种采场结构参数方案,在不同埋藏深度时的稳定性进行了数值模拟研究,获得了不同埋藏深度时的最佳采场结构参数,为矿山的采场结构设计提供了理论支撑。     

基于数据拼接的金刚石刀具刃口三维形貌表征技术

原子力显微镜(AFM)是获取金刚石刀具刃口纳米级三维形貌的重要手段,但其存在测量范围小,难以表征参与切削区域整段刃口形貌特征的问题。采用基于迭代最近点法的刃口AFM测量数据拼接算法,获得了由多组数据拼接得到的刃口纳米级三维形貌,并进行了切削实验验证。实验结果表明,采用的数据拼接方法可较好地用于表征刀具刃口三维形貌。     

基于Flow-3D的高速水流无压溢洪洞内消能工数值模拟

针对目前高速水流消能形式存在的缺点,基于Flow-3D软件,采用RNGκ-ε模型、Tru-VOF法模拟了无压洞式溢洪道内消能墩附近的水流运动特性,结合洞塞式消能工的消能机理和水工模型试验,对比分析了内消能墩附近的水流流态、流速分布、压强分布、水面线和消能率等。结果表明,在控制断面束窄度的条件下,消能墩附近流态不会影响洞内安全,消能效果较好,消能墩对墩后水流影响距离较短,为在洞内设置多组消能墩提供了依据。研究成果可为类似工程提供参考。