1 新疆大学 机械工程学院, 新疆 乌鲁木齐 830046
2 西安交通大学 机械工程学院 机械制造系统工程国家重点实验室, 陕西 西安 710049
3 新拓三维技术（西安）有限公司 创新实验室, 陕西 西安 710086
小尺寸零件的表面积小、结构复杂，传统标志点拼接方法需要在零件表面人工粘贴标志点，导致表面的测量数据缺失出现孔洞。基于特征的点云拼接方法要求零件表面具有易区分的几何或距离特征，不适用于包含重复性特征的回转体零件。本文提出一种基于机械拼接的无标志点扫描测量方法，不需要粘贴标志点，不依赖于零件表面特征。首先，采用基于摄影测量的相机标定方法得到相机的高精度内外参数，重建标定板上靶点的高精度三维坐标，接着通过跟踪编码靶点的位置建立转台不同转角对应的旋转矩阵，进而解算出转轴方向向量和轴上定点坐标，实现转轴和相机的同步标定。在完成两个转轴位姿精确标定的基础上，利用转台转角构建旋转拼接矩阵，实现多视角点云粗配准。最后，基于法向迭代最近点算法(Normal Iterative Closest Point, NICP)完成点云的精配准。实验结果表明：使用靶点跟踪法标定后的两转轴夹角误差较传统的标准球拟合法低0.023°，标定后测量标准球的整体平均尺寸误差小于0.012 mm；在小尺寸零件自动化测量时，机械拼接方法在精配准后的点云拼接效果与标志点拼接方法相近，且拼接稳定性更高。机械拼接方法适用于无法粘贴标记点的小尺寸零件三维形貌测量场景。
结构光 机械拼接 小尺寸零件 转轴标定 NICP算法 structured light mechanical splicing small-size parts axis calibration NICP algorithm
1 上海大学微电子学院，上海 200444
2 上海大学新型显示技术及应用集成教育部重点实验室，上海 200072
3 上海芯元基半导体科技有限公司，上海 201601
设计一款芯片尺寸为300 μm的蓝绿光微型发光二极管（Micro-LED）并将其点亮，通过TCAD 仿真对芯片尺寸为10、38、100、300 μm的Micro-LED进行模拟仿真，探究了Micro-LED的小尺寸效应，发现随着Micro-LED尺寸的减小，开关损耗增加。因此，针对提高小尺寸Micro-LED单点像素的驱动电流密度过程中产生的开关损耗增加的问题，模拟仿真驱动电路驱动Micro-LED的开关特性过程，进行减小开关损耗的研究。利用Sentaurus TCAD软件进行仿真，设计了一台沟道长度为0.18 μm的p型金属氧化物半导体场效应晶体管（PMOS）器件，将PMOS器件和Micro-LED器件通过铟凸点进行键合，并对PMOS驱动电路驱动单独Micro-LED像素进行仿真，进一步进行PMOS驱动两个Micro-LED像素的仿真，从而模拟阵列像素驱动的情况，通过比较开关延迟时间判断驱动效果并进行实验验证，发现当PMOS接入限流电阻驱动Micro-LED时，阻值越小，驱动效果越好，而且起到消除浪涌、限流分压的作用，但PMOS直接驱动Micro-LED比加入限流电阻的效果更好，PMOS驱动阵列Micro-LED相比于驱动单独Micro-LED开关损耗更小、驱动效果更好。
光学器件 微型发光二极管 小尺寸效应 PMOS驱动 开关延迟时间
1 中北大学 前沿交叉科学研究院， 太原 030051
2 中北大学 理学院， 太原 030051
3 中北大学 微系统集成研究中心， 太原 030051
4 中北大学 信息与通信工程学院， 太原 030051
面向现代通信及相控阵雷达领域的需求，设计了一种移相间隔为225°的Ka波段4位开关线型射频MEMS移相器。主要对实现移相功能的四个移相单元进行了设计，采用台阶补偿技术优化移相单元上下通路分工选通，以提供最佳的阻抗匹配；采用直角转角结构，设计了可提高CPW直角性能的延迟线，并对应用该延迟线的4位开关线型移相器进行了总体设计。用HFSS进行建模仿真，结果表明，在0~40 GHz工作频段内，16个状态的插入损耗均小于2.15 dB，回波损耗均大于19.18 dB，驻波比均小于1.25，在40 GHz频点处的相移误差在1.57°以内，整体尺寸为10 mm2。
移相器 高精度 小体积 直角转角 phase shifter MEMS MEMS high precision small size square corner
1 中国科学院声学研究所 北海研究站, 山东 青岛 266011
2 天津市橡胶工业研究所有限公司, 天津 300384
该文利用声学透镜使声波能量聚焦, 实现小尺寸换能器窄波束声辐射。利用有限元方法分别建立了单凹面声透镜及双凹面声透镜仿真模型, 优化了声透镜结构参数, 设计并制作了双凹面声透镜指向性换能器, 并在消声水池内对换能器样机和声透镜进行了性能测试。换能器样机辐射面积直径120 mm, 设置声透镜后, 提高发送电压响应级4 dB, 发射指向性-3 dB波束开角由76°变为约30°(@10 kHz), 与仿真计算结果相符。实验结果表明, 声透镜有效减小了换能器发射波束宽度, 提高了换能器主瓣发送电压响应, 验证了双凹面声透镜对优化换能器指向性的效果。
指向性 声透镜 平面活塞换能器 小尺寸 波束 directivity acoustic lens planar piston transducer small size beam
中国电子科技集团公司第二十六研究所,重庆400060
该文提出了一种小体积高频晶体滤波器的设计方法。通过采用5次泛音的设计, 实现了140 MHz的工作频率, 降低了生产成本,提高了器件的可靠性。同时为了实现较小的外形尺寸封装, 在保证滤波器性能的情况下, 对晶片尺寸和磁芯进行小尺寸设计, 使其体积仅为常规晶体滤波器的一半。结果表明, 该滤波器的工作频率为140 MHz,3 dB带宽为11 kHz, 带内波动小于0.5 dB, 阻带抑制大于50 dB。
晶体滤波器 小体积 高频 泛音 crystal filter small size high frequency overtone
北京工业大学 机械工程与应用电子技术学院, 北京 100124
为了解决服务机器人小型关节整机性能测量手段缺乏以及测量项目单一的问题,根据小型关节的特点研制了服务机器人小型关节综合性能测试机, 实现了对小型关节传动精度、电参数和机械特性的测量。测试机由精密机械系统、测控硬件系统和测控软件系统组成。测试机主机采用卧式结构, 设计了专用夹具, 在保证测量精度的同时满足了不同型号关节的测量要求; 开发的测试软件不仅能满足小型关节多个性能指标的综合测量, 还能对测量进行分析。实际测试结果表明, 测试机运行稳定, 精度符合设计要求, 重复性测量偏差小于3%, 覆盖小型关节型号范围广, 能实现自动化精密测量。测试机的研制为建立面向服务机器人小型关节的全局质量评价体系提供了手段。
机器人 小型关节 传动精度 电力参数 反启动转矩 动态测试机 robot small-size electro-mechanical actuator transmission accuracy electric power parameter reverse pull-in torque dynamic testing machine
1 中南民族大学 电子信息工程学院 智能无线通信湖北省重点实验室，湖北 武汉 430074
2 武汉大学 遥感信息工程学院，湖北 武汉 430074
光纤与光芯片的上表面耦合的倾斜角度是影响光耦合效率的关键因素之一，针对传统角规测量法效率低、精度差和不稳定等问题，采用坐标系重构方法和图像处理技术实现了对光纤倾斜耦合角度的快速精密测量。首先，在常规图像角度测量的基础上引入棋盘靶标进行坐标系重构，降低了CCD在光学放大获取微小光纤的图像信息时光轴轻微转动引起的误差。然后，为了在降低噪声影响的同时保障光纤直线特征的检测精度，对比了Hough变换和图像细化两种提取光纤直线参数的算法，结合直线元素在投影面的三角关系获得了光纤倾斜角度。实验结果表明: 基于Hough变换的直线提取算法误差在±0.1°，平均运算时间为0.370 s，实现了对微小尺寸下光纤倾斜耦合角度快速精确地测量。
光纤倾斜耦合角度 图像处理 方向基准 小尺寸测量 三角关系 oblique angle of the coupling fiber image processing reference direction small size measurement triangular relationship 红外与激光工程
2019, 48(10): 1013001
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
大型高功率激光驱动装置中,激光能量密度及系统运行速度主要受终端光学元件损伤增长的限制。为高效、精确地检测元件的损伤状态,提出了一种基于局部信噪比的自适应差异窗过滤算法。该算法通过设计一种作用在像素点上的窗函数,以关联邻域点的像素值强弱完成目标点或背景点的判断,从而完成种子图像的阈值化,最后通过对种子图像区域生长完成损伤分割。为验证算法的有效性,搭建了在线检测模拟平台以获取损伤样品图像,并使用该算法对图像进行处理。结果表明:对直径50 μm以上的损伤点,算法的平均识别率在99%以上,达到了高功率激光驱动系统对微小损伤检测的精度要求。因其不需要依据经验设定种子图像的阈值,与现有局部信噪比算法相比具有更高的自动化程度。
测量 损伤检测 图像分割 微小尺寸测量 自动检测 区域生长
