作者单位
摘要
1 上海工程技术大学 机械与汽车工程学院,上海20620
2 格鲁斯特大学 计算与工程学院,英国 切尔滕纳姆GL50 RH
3 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春100
4 上海交通大学 机械与动力工程学院 机械系统与振动国家重点实验室,上海20020
为消除压电驱动柔性微定位平台高精控制对平台不确定动力学模型的依赖性,提出了一种数据驱动无模型迭代前馈补偿和自适应陷波滤波结合的控制方法来提高平台的跟踪性能。首先,建立了数据驱动无模型迭代前馈控制器,提高系统对噪声和其他干扰的鲁棒性,同时,证明了在无模型迭代前馈作用下,连续参考输入跟踪误差的有界性和闭环系统的稳定性;其次,构建了自适应陷波滤波器来消除平台谐振的影响,对误差信号进行快速傅里叶变换,并设计谐振频率在线提取算法,实现对陷波滤波器参数的在线实时整定,来进一步提升轨迹跟踪精度;最后,利用所设计的无模型迭代前馈控制器和自适应陷波滤波器对压电微动台进行轨迹跟踪实验。实验结果表明:在跟踪三角波信号时,与单独比例-积分(Proportional Integral,PI)控制和结合自适应陷波滤波器的PI控制相比较,最大跟踪误差分别减小78.25%和70.83%,能够有效提升平台的稳定性和跟踪精度。
压电微动台 数据驱动迭代前馈 在线谐振抑制 自适应陷波滤波器 piezoelectric micro-motion stage data-driven iterative feedforward online resonance suppression adaptive notch filter 
光学 精密工程
2024, 32(6): 833
作者单位
摘要
北京工业大学 北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心,北京100124
小模数齿轮在实际制造中,单条产线多台设备通常同时生产多种不同参数的齿轮,迄今无法用单台齿轮测量仪器在生产线上同时实时全检这些不同参数的齿轮。开发了基于Facet的齿轮亚像素边缘定位算法、基于迭代重加权最小二乘的齿轮中心定位法、圆与齿廓交点快速定位法、正弦函数拟合齿数法和齿廓近似测压力角法等;若结合适当的送料与定位机构,本文方法能够在未知参数时,实现多种不同型号齿轮的混合测量,无需装夹,测量效率高。可以实现齿数、模数、压力角、齿顶圆直径、齿根圆直径、全齿高、齿宽、公法线变动量、变位系数、齿廓偏差和形位误差的测量。实验结果表明:该方法测量0.5~1.0 mm模数的直齿轮的重复性精度为4 μm。该方法在小模数齿轮柔性化生产线具有重要应用前景。
小模数直齿轮 齿轮在线测量 机器视觉 边缘检测 亚像素 fine-pitch spur gears online measurement of gears machine vision edge detection subpixel 
光学 精密工程
2024, 32(6): 792
Author Affiliations
Abstract
1 School of Information Science and Engineering (ISE), Shandong University, Qingdao 266200, China
2 Neumem Co., Ltd, Hefei 230093, China
3 Key Laboratory of Microelectronic Devices and Integrated Technology, Institute of Microelectronics of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100084, China
4 Institute of Industrial Science, The University of Tokyo, Tokyo, Japan
With the rapid development of machine learning, the demand for high-efficient computing becomes more and more urgent. To break the bottleneck of the traditional Von Neumann architecture, computing-in-memory (CIM) has attracted increasing attention in recent years. In this work, to provide a feasible CIM solution for the large-scale neural networks (NN) requiring continuous weight updating in online training, a flash-based computing-in-memory with high endurance (109 cycles) and ultra-fast programming speed is investigated. On the one hand, the proposed programming scheme of channel hot electron injection (CHEI) and hot hole injection (HHI) demonstrate high linearity, symmetric potentiation, and a depression process, which help to improve the training speed and accuracy. On the other hand, the low-damage programming scheme and memory window (MW) optimizations can suppress cell degradation effectively with improved computing accuracy. Even after 109 cycles, the leakage current (Ioff) of cells remains sub-10pA, ensuring the large-scale computing ability of memory. Further characterizations are done on read disturb to demonstrate its robust reliabilities. By processing CIFAR-10 tasks, it is evident that ~90% accuracy can be achieved after 109 cycles in both ResNet50 and VGG16 NN. Our results suggest that flash-based CIM has great potential to overcome the limitations of traditional Von Neumann architectures and enable high-performance NN online training, which pave the way for further development of artificial intelligence (AI) accelerators.
NOR flash memory computing-in-memory endurance neural network online training 
Journal of Semiconductors
2024, 45(1): 012301
张胜 1,2,3,*王永军 1,2,3王瑞军 1,2,3黄清波 1,2,3[ ... ]武明洋 1,2,3
作者单位
摘要
1 核工业航测遥感中心石家庄 050002
2 国家核应急航空监测技术支持中心石家庄 050002
3 中核核应急航空监测工程技术研究中心石家庄 050002
针对当前海洋、湖泊、水库、河流等水体放射性在线监测和应急监测的实际需要,研制了一套水体γ放射性在线监测系统。监测系统由基于NaI探测器的γ射线监测装置、4G远程终端(4G Remote Terminal Unit,4G-RTU)通信单元、供电一体化防水抗压浮体装置以及配套软件组成。利用监测系统开展了γ射线监测装置的主要性能指标、系统的适应性和准确性以及软件功能等测试,采集了足量的原始能谱数据,进行了设计指标与实测指标的对比分析,并开展了初步应用研究。结果表明:在4G网络覆盖的范围内,该系统能够实现全天时远程操控设备,完成实时在线监测并上传数据,满足应用需求,达到预期功能。系统的可探测能量范围为30~3 000 keV,对137Cs的662 keV γ射线的能量分辨率为7.3%;对208Tl的2 614 keV γ射线的能谱漂移为0.33%,能谱能量线性度为0.999 970;系统在连续工作7 h条件下,能谱稳定性最大值为2.28%,最小值为-2.36%,对137Cs的最小可探测活度(Minimum Detectable Activity,MDA)为0.75 Bq?L-1;系统的工作温度范围为-5~+50 ℃。该系统可用于海洋、湖泊、河流等水体的放射性在线监测和应急监测领域,具有重要的推广价值和应用前景。
4G-RTU 水体 γ放射性 在线监测 4G-RTU Water body γ radioactivity Online monitoring 
核技术
2024, 47(1): 010402
作者单位
摘要
1 厦门烟草工业有限责任公司,福建 厦门 361022
2 同济大学机械与能源工程学院,上海 201804
烟草行业高端产品规模的扩大与消费者对产品质量需求的提高,给烟草在线检测技术带来了巨大挑战。针对烟草生产过程中烟丝异物难以剔除,影响卷烟口感、烟草叶片病情害种类繁多且病情复杂、卷烟外包装瑕疵难以识别等问题,传统人工在线检测方法效率低下,且正确率难以保证,无法适应我国烟草行业的高质量发展。在阐明基于机器视觉的烟草在线检测原理的基础上,围绕视觉检测原理和深度学习模型两个方面系统地阐述烟草在线检测技术的研究现状与最新进展,结合现有典型应用分析不同视觉模型以及深度学习模型检测方法的优越性和局限性,进而探讨基于机器视觉的烟草在线检测技术的发展趋势和前景。
机器视觉 图像识别 深度学习 在线检测 瑕疵剔除 
激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0800003
黄琪 1,2王晴 3汪开涛 3王聪珊 3[ ... ]董磊 1,2,**
作者单位
摘要
1 山西大学激光光谱研究所,量子光学与光量子器件国家重点实验室,山西 太原 030006
2 山西大学极端光学协同创新中心,山西 太原 030006
3 山西大学物理电子工程学院,山西 太原 030006
为了研究室内二氧化碳(CO2)体积分数变化以及其与人类活动之间的关系,设计了一种开放路径式可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)传感系统对室内CO2体积分数进行监测。采用中心波长为2004 nm的分布式反馈(DFB)激光器作为激励光源测量CO2的R(16)特征吸收线。使用Levenberg-Marquardt非线性最小二乘法拟合测量光谱,实现体积分数测量免定标。与商用XENSIVTMPAS二氧化碳传感器进行对比测量,二者的相关度R2达到0.89。结果显示,室内CO2每日体积分数均值为4.63×10-4,略高于室外的CO2体积分数,并且一天内波动范围在3.86×10-4~5.66×10-4之间。室内CO2体积分数受通风情况和室内人员活动的影响,其每日体积分数变化趋势与人员工作时间高度相关。在人员密度为0.005 人/m3的情况下,测量得到CO2体积分数的增长速率为2.3×10-5 h-1。因此,人员拥挤的室内环境应及时通风,以防止体积分数过高的CO2引起不适。
可调谐二极管激光吸收光谱技术 痕量气体 免标定 室内二氧化碳检测 在线监测 
激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0530004
作者单位
摘要
常州大学 微电子与控制工程学院,常州 213159
单片机课程实验教学如果缺乏有力的支持平台,难以对实验进程进行有效的管控。为了方便学生实验和任课老师管理,构建了单片机线上实验及管理平台,该平台基于前沿开发搭建技术,结合课程实验教学需求,在云服务器环境下进行开发部署、远端实施,突破地域限制,管控便捷,可满足单片机线上实验的开展和管理。该平台也可为师生开展线上线下混合教学提供支持。
单片机 虚拟实验 实验教学 线上实验 SCM virtual experiment experiment teaching online experiment 
实验科学与技术
2023, 21(6): 139
作者单位
摘要
四川大学 电气工程学院,成都 610065
电子系统设计与实践是一门基础性综合设计实验,是电专业学生重要的实践环节。针对电子系统设计与实践课程线下教学存在的实验项目分立、学时紧张、不同能力学生对课时需求不同的问题,提出了建立实验示范性操作及易错知识库,升级考核方式,线上教学与线下实践相结合的混合式教学体系。实践表明,相关措施在电子系统设计与实践课程教学中取得较好的效果,满足了不同能力学生的需求,对于提升学生创新实践能力有显著的效果,对于基础知识与专业知识的衔接发挥了重要作用。
电子系统设计与实践 易错知识库 线上线下混合式教学 考核方式 electronic system design and practice error prone knowledge base online and offline hybrid teaching assessment method 
实验科学与技术
2023, 21(6): 111
作者单位
摘要
1 华中农业大学工学院, 湖北 武汉 430070
2 漯河食品职业学院汽车工程系, 河南 漯河 462300
为提高锂电池温度在线监测能力, 通过双路解调方案构建分布式拉曼光纤温度测试系统, 采用外部触发方式, 实现相互协调的工作状态。温度测试结果表明, 常温状态下系统各通道距离10 m范围的温度精度达到±1 ℃。经过8次测试后温度值误差均在0.17 ℃内, 表明系统常温条件下可以保持良好的稳定性, 满足设计条件。该系统能够满足锂电池的测温要求, 能够对锂电池局部温度异常情况进行准确反馈, 有效预防锂电池各类事故。10 m传感距离内行程误差最大值只有2 m, 符合锂电池测温要求。模拟试验测试结果表明, 该系统能够对故障进行准确辨别与定位, 表明系统具备优异的分布式测试性能。DTS系统可以达到±1 m的分辨能力, 可以快速响应锂电池故障引起的温度变化。
锂电池 温度 在线监测 系统设计 测试 lithium battery temperature online monitoring system design test 
应用激光
2023, 43(3): 0136
作者单位
摘要
1 北京服装学院材料设计与工程学院, 北京 100029
2 中国纺织科学研究院有限公司, 北京 100025
3 北京服装学院服装艺术与工程学院, 北京 100029
4 东华大学材料科学与工程学院, 上海 201620
我国每年产生废旧纺织品超过2 600多万吨, 且随着经济的发展呈现逐年增多的趋势, 而其再生利用率不足10%。 废旧纺织品组分的多样性和结构的复杂性是影响其准确分类、 快速回收和高附加值再利用的最大障碍。 人工识别分选既费时费力又不准确, 而近红外光谱分析技术可对其进行快速无损高效识别分选。 在前期探究的最佳测试条件下, 利用自主研制的“纤维制品在线近红外高效识别与分选装置”对聚酯、 棉、 毛、 锦纶、 真丝、 粘胶、 腈纶、 聚酯/毛、 聚酯/棉、 聚酯/锦纶、 真丝/棉混纺和“特殊类”共计12类1 060个废旧纤维织物样本进行在线原始近红外光谱采集。 基于采集的样本在线原始NIR谱图, 利用卷积神经网络方法, 依据输入的样本光谱数据及对应分类标签进行网络训练, 建立了12类废旧纺织品在线NIR定性识别模型。 对比一维、 二维卷积神经网络模型, 其二维模型较优, 该模型是将901~2 500 nm的一维数组归一化后转化为40×40像素的二维灰度图像, 再交替进行多次卷积和池化来进行光谱特征的提取、 压缩和数据降维。 通过模型计算得到每类废旧纺织品样本的类别概率值, 取其最大值作为该类织物的最终分类。 本模型训练过程设置为500轮, 每次取32个样本图像, 学习率为0.001。 训练后输出预先设定的12类织物标签, 所建模型的内部训练准确率可达96.2%。 为了验证模型的适用性, 用232个未参与建模的织物样品进行预测检验, 其识别正确率达96.6%。 将该模型导入“纺织品在线主控程序”后, 可对建模样本所涵盖的12类织物进行成分识别与自动分选, 每个样品的识别和分选时间小于2 s。 模型的建立和装置的应用为我国废旧纺织品的回收再利用提供了一种全新的分选技术和装备。
废旧纺织品 在线近红外光谱 定性识别模型 卷积神经网络 自动分选 Waste textiles Online NIRS Qualitative identification models Convolutional Neural Network Automatic sorting 
光谱学与光谱分析
2023, 43(7): 2139

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