1 武汉理工大学 资源与环境工程学院，武汉 430070
2 武汉理工大学 矿物资源加工与环境湖北省重点实验室，武汉 430070
3 武汉理工大学 资源与环境工程学院
4 五矿勘查开发有限公司，北京 100044
5 保利新联爆破工程集团有限公司，贵阳 550002
6 武汉理工大学 a.资源与环境工程学院
为了研究晶质石墨矿石试样在冲击荷载作用下的破碎能耗特征，采用 50 mm的分离式霍普金森压杆（SHPB）试验装置，设置气压间隔为0.1 MPa，0.2~0.6 MPa共5组冲击气压，进行不同加载速率条件下石墨矿石试样冲击压缩试验，并分析石墨矿石试样破碎能耗规律。试验结果表明：在冲击荷载作用下，石墨矿石试样的动态抗压强度与平均应变率具有较强的三阶多项式关系，且石墨矿石在冲击荷载作用下具有动态硬化作用，其动态抗压强度随着应变率的增大呈非线性增大，呈现明显的应变率效应; 石墨矿石试样破碎耗能与入射能具有显著的对数关系，随着入射能增大，试样破碎耗能也随之增大，但其试样破碎耗能所占比例随应变率增大逐渐由0.38下降至0.11; 随着平均应变率增大，石墨矿石试样破碎耗能密度呈非线性增长，具有较强的应变率效应; 石墨矿石试样的破碎平均粒径与破碎耗能密度具有显著的三阶多项式相关关系，随着石墨矿石试样耗能密度增加，石墨矿石试样破碎程度加剧，可以采用石墨矿石试样破碎块度平均粒径实现对石墨矿石试样破碎程度进行定量描述。
冲击荷载 破碎块度 破碎耗能 分离式霍普金森压杆（SHPB） impact load crushing fragment crushing energy dissipation split Hopkinson pressure bar(SHPB)
爆破炸药单耗及岩体爆破碎片块度预测方法均起源于露天矿爆破, 台阶法隧道上下台阶岩体应力状态与露天矿大不相同, 以上预测方法是否适用于台阶法隧道爆破尚未可知。根据天江里隧道台阶法爆破统计数据, 采用几种露天矿常用计算方法预测了上下台阶炸药单耗及碎片分布, 并与实测结果进行了对比, 得出如下结论：Kuznetsov模型和Kansake模型仍然适用于台阶法隧道工程炸药单耗的预测, 且Kuznetsov模型考虑了岩体特性的影响, 比Kansake模型更加实用; 此外, Kuznetsov模型可以预测爆破碎片平均值, 作为爆破碎片分布模型的基础。上台阶爆破单耗高, 岩体爆破后细颗粒含量高、整体块体小; 下台阶爆破单耗低, 岩体爆破后细颗粒含量低、整体块度大。对于块度在平均值以下的小块体爆破碎片, 采用Kuz-Ram模型预测效果较好; 对于块度在平均值以上的大块体爆破碎片, 采用KCO模型预测效果较好, 且KCO模型对最大爆破块体的预测较准确。分析了预测模型的适用条件及范围, 为隧道爆破炸药单耗和块度分布提供了依据。
爆破 炸药单耗 碎片分布 模型 块度 blasting specific consumption of explosives fragment distribution model block size
光学 精密工程
2023, 31(10): 1522
1 宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室，宁波 315211
2 宁波职业技术学院应用力学研究所，宁波 315800
陶瓷的压缩破坏是一个爆炸式破碎的过程，在短时间内急剧释放大量能量，并伴随大量高速飞行碎片的产生，实验上较难获取陶瓷压缩破坏过程中碎片的飞溅速度。本文采用离散元数值模拟氧化铝陶瓷的压缩破碎过程，分析了不同应变率下产生碎片的尺寸分布、碎片的平均飞溅速度，以及试件内部不同区域碎片的速度变化规律。研究表明：（1)陶瓷的表观破坏强度以及破碎后碎片的平均飞溅速度与加载应变率正相关；（2)碎片飞溅速度与其初始位置相关，外侧碎片的飞散速度最大，随着初始位置与试件中心轴距离的减小，碎片飞溅速度逐渐减小；（3)随着加载应变率的提高，碎裂产生的碎片数逐渐增多，对应的碎片平均尺寸变小。进一步讨论了试件压缩破碎过程中的能量守恒和转换模式，并对碎片飞溅的平均速度进行了理论分析。
陶瓷 压缩破坏 离散元 碎片飞溅速度 碎片尺寸 能量转换 ceramics compressive failure discrete element fragment splash velocity fragment size energy conversion
合肥工业大学食品与生物工程学院, 安徽 合肥 230009
冻融猪肉作为肉制品加工原料, 被广泛应用于无骨肉制品加工。 该原料中的危害级碎骨(1~2.5 cm)对后期加工及食用安全均有较大风险。 因此, 开展多光谱成像技术(405~970 nm)快速无损识别冻融猪肉中碎骨的可行性研究十分必要。 将195块肉片制备成65个无骨肉样、 65个碎骨表面嵌入式肉样和65个碎骨内部嵌入式肉样, 经冻融处理后采集其多光谱图像; 再利用经典判别分析(CDA)进行图像分割, 获得两类感兴趣区域(ROIs-1和ROIs-2), 并提取相应光谱和图像信息; 最后运用支持向量机(SVM)和神经网络(NN)建立冻融猪肉危害级碎骨识别模型。 结果显示: ROIs-2全光谱比ROIs-1全光谱有更好的识别能力, SVM和NN模型的精度均为100%, 表明区域分割与模型精度密切相关。 基于连续投影算法(SPA)筛选出六个关键波长(505, 590, 700, 850, 890和970 nm), 所提取的ROIs-2特征光谱可实现样品碎骨高精度识别, 准确率为100%, 进一步提升了识别效率。 利用图像信息既能建立优越的SVM和NN碎骨识别模型, 准确率分别为93.8%和93.33%, 又能实现结果可视化, 体现出优良的技术优势, 但精度低于光谱识别模型。 综上所述, 多光谱成像技术可实现冻融猪肉危害级碎骨的高精度识别, 为工业在线检测提供理论基础。
碎骨 冻融猪肉 多光谱成像 计量学 Bone fragment Frozen-thawed pork Multispectral imaging Chemometric 光谱学与光谱分析
2021, 41(9): 2892
西北大学 信息科学与技术学院, 陕西 西安 710127
针对文物碎片拼接过程中存在因局部碎片缺失和纹饰几何特征受损导致断裂面特征提取不准确的问题, 本文提出了一种基于SURF特征描述符和杰卡德距离(Jaccard Distance)的文物碎片拼接方法。首先用Canny算子提取碎片边沿轮廓线以及模型表面纹饰线条, 再通过构造多尺度空间来提取断裂面特征点。其次, 针对以往构建特征描述符存在的高冗余和欧氏距离计算存在的高延时问题, 本文提出构造低冗余的SURF特征描述符, 再借助Jaccard距离来进行特征点的相似性比较, 确定碎片最优邻接关系。最后采用ICP方法计算得到刚体变化参数, 实现碎片较准确拼合。实验结果表明: 本文算法运行时间提高了12%~16%,拼接误差不超过0.750 mm。与传统方法相比, 本文方法能有效地减少因碎片模型受损而造成的拼接缝隙过大、渗透等现象, 拼合误差较小, 高效地实现碎片拼接。
碎片拼接 特征提取 SURF特征描述子 边缘提取 刚体变化 fragment splicing feature extraction Speeded Up Robust Features(SURF) descriptor edge extraction rigid body change
1 西安工业大学 光电工程学院, 陕西 西安 710021
2 中国兵器工业集团有限公司 黑龙江北方工具有限公司, 黑龙江 牡丹江 157000
为了准确、可靠地测量到静爆试验中任意水平方向上的破片飞行速度, 提出了一种基于主动光幕阵列的静爆破片飞行速度测量方法。首先, 以被测弹药静爆点为中心的平面上环形布放12组主动式六光幕阵列, 当破片穿过其中任意一组光幕阵列的探测幕面时可测量到其飞行参数(如速度、入射角及立靶密集度等); 其次, 根据所提出的光幕阵列布局配置, 建立了其破片飞行参数测量模型, 分析了破片速度分量误差在一定范围随各速度分量变化规律。通过理论分析及实弹实验可知: 在规定测试条件下破片速度分量误差不超过2.7 m/s, 可以满足任意水平方向上的破片速度测量需要。
光电测试系统 毁伤评估 静爆试验 破片速度测量 主动光幕阵列 photoelectric measurement system damage assessment static detonation test measurement of fragment velocity active screen array 红外与激光工程
2020, 49(1): 0113003
1 西北大学信息科学与技术学院, 陕西 西安 710127
2 北京师范大学艺术与传媒学院, 北京 100875
传统三维模型分类方法因依赖文物碎片的整体形状特征,用于对破损严重、细节缺失、形状不规则的文物碎片分类时,时效差、成本高、准确率低。而文物碎片特征点周围的局部曲面深度信息与表面的规律性几何纹理可作为分类的判别特征。据此,提出了一种局部点云信息与显著性多特征描述子,通过提取文物碎片表面的规律性几何特征,并结合旋转投影特征,作为文物碎片的分类判别特征;然后提出相似度度量准则,根据每类特征的度量结果,自适应地计算两种特征的权重,实现分类。使用兵马俑碎片数据集进行实验,结果表明,该方法占用内存小、计算速度快。利用多倍交叉法对结果进行校验,准确率达到74.78%,相较于传统三维模型匹配方法提高了15.64%。
碎片点云分类 多特征描述子 旋转投影 体积积分不变量 激光与光电子学进展
2020, 57(4): 041511
1 西北大学信息科学与技术学院, 陕西 西安 710127
2 北京师范大学艺术与传媒学院, 北京 100875
在计算机辅助文物虚拟复原过程中,针对现有复原方法匹配精度低、速度慢等问题,提出一种新的基于断裂面特征点匹配的文物碎片重组方法。利用改进的内部形状签名法提取碎片断裂面潜在特征点;计算特征点邻域几何特征的协方差矩阵,从而构建特征描述符;采用对数欧氏黎曼度量方法作为相似性度量准则,通过双向最近邻法获得初始点对集合,再利用典型相关分析法消除误匹配对得到最优匹配集;使用最小二乘法估算刚体变换矩阵将碎片粗对齐,再采用迭代最近点算法实现精确对齐,最终实现碎片重组。实验结果表明,本文算法相对传统算法特征点数量少,描述符简单,且稳健性强,有效提高了碎片重组的效率和准确性。
机器视觉 碎片重组 特征点提取 协方差描述符 迭代最近点
河南理工大学 物理与电子信息学院, 河南 焦作 454000
在量子通信网络中, 量子路由器因自身性能的限制, 使其能够存储转发的量子簇长度是有限的。由于量子城域网和广域网数据量庞大, 会导致大量量子簇因长度限制问题无法转发而只能以量子分组的形式进行数据传输。为了解决上述问题, 提出了一种量子簇分片传输方案, 其将不能够直接被量子路由器存储转发的量子簇, 通过分片将其分解为若干个长度较短的、能够直接被路由器存储转发的分片量子簇完成数据传输。仿真结果表明: 在数据量庞大的城域网和广域网中, 需要分片的量子簇数量多, 对于提出的量子簇分片传输方案, 与已有的量子簇数据传输方案相比, 其能够以较少的纠缠资源和较短的传输时间完成量子分组的数据传输, 具有较好的实际应用价值。
量子路由器 量子簇 分片 量子纠缠 quantum router quantum cluster fragment quantum entanglement 红外与激光工程
2018, 47(11): 1122004
