北京信息科技大学 北京市传感器重点实验室, 北京 100192
该文提出了一种单轴微机电系统(MEMS)热膨胀流陀螺的基本结构, 并揭示了其敏感机理。通过有限元法, 利用COMSOL Multiphysics建立了陀螺的三维模型, 在有无角速度时对陀螺敏感元件的温度场和等温线变化情况进行计算。结果表明, 单轴MEMS热膨胀流陀螺具有陀螺效应, 输入角速度为［-1 080 (°)/s,1 080 (°)/s］, 陀螺的结构灵敏度为0.053 9 K/［(°)·s-1］, 非线性度为14.13%。
热膨胀流陀螺仪 微机电系统(MEMS) 有限元分析 三维模型 thermal expansion flow gyroscope MEMS COMSOL COMSOL finite element analysis three-dimensional model
1 兰州交通大学电子与信息工程学院, 甘肃 兰州 730070
2 兰州交通大学自动化与电气工程学院, 甘肃 兰州 730070
提出一种基于深度体素卷积神经网络的三维(3D)模型识别分类算法,该算法使用体素化技术将3D多边形网格模型转化为体素矩阵,并通过深度体素卷积神经网络提取该矩阵的深层特征,以增强特征的表达能力和差异性。在ModelNet40数据集上的实验结果表明:所提算法对3D网格模型识别分类的准确率能够达到87%左右。所构建的深度体素卷积神经网络能够有效地增强3D模型的特征提取和表达能力,提高对大规模复杂3D网格模型分类识别的准确率,所提方法优于当前的主流方法。
图像处理 计算机视觉 三维模型识别 卷积神经网络 体素化 Softmax分类器
1 同济大学测绘与地理信息学院, 上海 200092
2 现代工程测量国家测绘地理信息局重点实验室, 上海 200092
针对传统排水量计量方法工作强度大、效率低等缺点，依托近年来迅速发展的三维激光扫描技术，提出了一种基于点云切片技术的排水量计量方法。该方法将船舶点云沿着z轴分割成若干切片点云，利用三角形面积法计算切片上下横截面面积，最终计算出每个切片的体积并累加获得船舶排水量。此外，通过建立船舶的三维模型，利用软件获得对应高度的排水量，并以此作为参考值与该方法的结果进行对比，最后计算计量结果的相对扩展不确定度。经实验验证，该方法能够以较高的精度获取船舶排水量，为船舶排水量的计量提供了一种全新的技术手段。
测量 排水量 点云切片 三维激光扫描技术 三维模型 相对扩展不确定度 中国激光
2016, 43(12): 1204003
1 中国科学院 电子学研究所 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
基于三能级速率方程理论, 结合惠更斯-菲涅尔衍射积分公式, 利用分步光束传播方法建立了半导体泵浦碱金属蒸气激光器(DPAL)端面泵浦3D理论计算模型, 用于模拟研究铷蒸气激光器的泵浦阈值特性。该模型将光束传播、光与物质相互作用独立考虑, 利用迭代算法求解。考虑激光器腔内模式与泵浦光模式匹配对阈值特性的影响, 模拟了单端泵浦铷蒸气激光器内部的三维动力学过程。在具体算例中研究了模式匹配最佳时, 在阈值工作状态下铷蒸气室中的三维粒子数分布, 以及沿不同轴线的增益分布。仿真了在最佳模式匹配位置附近, 泵浦光模式变化对阈值特性的影响。根据蒸气池中粒子数分布和光场分布具体分析了模式匹配影响阈值特性的机理。同时还模拟了不同长度蒸气池对阈值特性的影响。结果表明, 腔参数与泵浦光模式之间存在一定的关系, 对于特定的泵浦光模式, 存在恰当的腔参数, 使得阈值达到最小。
铷蒸气激光器 阈值特性 3D模型 聚焦特性 Rb vapor laser threshold characteristics three-dimensional model focusing property 强激光与粒子束
2015, 27(1): 011009
西安电子科技大学理学院, 陕西 西安 710071
根据三维重建理论，基于目标的多角度视图，重建了目标表面的三维点云。利用德洛奈三角剖分法结合可见性原理，得到了目标的曲面和曲面面元的法线方向。根据粗糙面散射理论和目标表面的双向反射分布函数(BRDF)，结合大气传输软件Modtran计算的某时间、地点的背景光谱辐射亮度，数值分析了目标光谱散射亮度分布特性。以覆盖车衣的汽车为例，重建的三维几何模型误差为4.11%，数值计算了目标在三个波段的光谱散射亮度分布。上述方法可以进一步用于卫星和其他空间目标的光谱辐射、散射特性研究。
散射 双向反射分布函数 三维重建 三维模型 德洛奈三角剖分
1 军械工程学院光学与电子工程系, 河北 石家庄 050003
2 国防科技大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
针对目前散射激光告警中只能定位到散射激光光斑，而不能追溯到敌方来袭激光源的现状，构建了战场环境下包括敌方威胁激光源、照射于某平台上的散射激光光斑以及全向激光告警系统在内的空间三维几何模型，推导了平台上散射激光光斑轮廓解析表达式，以及轮廓上任意一点相对鱼眼镜头的物方半视场角表达式。将成像于探测器上的光斑进行鱼眼成像畸变校正并取光斑边缘点，计算得到三维几何模型诸参数。再将模型参数与传感器阵列信息相结合，可最终获取敌方威胁激光源相对系统的方位和距离信息。最后对以上方法进行了实验验证并对产生误差的原因进行了分析。
机器视觉 全向激光告警 威胁源定位 散射激光光斑 三维模型 畸变校正
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
采用控制体积法，从质量和能量守恒角度，推导了激光辐照下复合材料树脂基热分解时温度变化的基本方程。用多步模型描述树脂的热分解反应。提出了热分解气体的1维运动假设，这使得可以在3维情况下考虑热分解气体对流传输的影响，且在不引入力学量的前提下实现3维温度场模型的封闭。考虑到树脂基复合材料的各向异性，对部分分解材料的导热率计算公式进行了推导，并重新推导了部分分解材料对激光的吸收系数计算公式。在一定的简化下，推导的能量守恒方程与文献结果一致。
激光辐照 树脂基复合材料 3维模型 热分解 对流传输 laser irradiation resin composite three-dimensional model thermal decomposition convective transport
1 南京航空航天大学 自动化学院，江苏 南京 210016
2 空军航空大学 航空控制工程系，吉林 长春 130022
3 北京宇航系统工程研究所 数字化设计与仿真中心，北京 100076
提出了一种可产生稳定、均匀的投影空间，并由伺服电机驱动阶梯轴，带动屏旋转的双螺旋屏扫描系统，以实现体三维实时、高清晰成像。对比分析了扫描屏结构的成像特点,设计了屏结构的加工方案。采用半透明高强度的光敏树脂材料和缕空支撑墙体快速成型直接制造。通过Solidworks软件进行螺旋扫描屏的三维建模，并利用COSMOSWorks模块进行稳定运行的可行性分析。仿真结果显示，屏在600 r/min恒速旋转时产生的最大位移数据为0.013 mm，远小于人眼视觉可分辨的范围，可以满足成像空间设计需求。最后，结合现有的工程技术与工艺水平，建立了双螺旋屏扫描系统的物理平台。实验结果表明，该螺旋屏扫描系统形成的25 cm×Ф50 cm的柱型成像空间，可以呈现出清晰的体三维图像。
投影屏 成像系统 螺旋扫描系统 图像质量 三维模型 屏偏移 projection screen imaging system helical sweep system image quality three dimensional model screen displacement
本文建立了有限几何尺寸棒状激光介质瞬态热分布的三维模型。在普遍情况下推导出温度分布的解析公式。对棒状和slab介质作了对比。使用计算机作了数值计算进一步说明了我们的理论结果。
瞬态热分布 有限几何尺寸
