江苏大学电气信息工程学院,江苏 镇江 212013
激光点云技术可用于苗圃树木生长状态监测与管理,为农业植保机器人提供有效的靶标信息。为了进一步提高树种分类和树冠、树干内部分割的精准性,提出一种基于改进PointNet++的激光点云苗圃树木分类与分割方法。首先,调整PointNet++深度网络邻居点云的相对特征值,同时融合三维点云的低维和高维特征,充分利用各层级点云的特征。然后,将坐标注意力模块与注意力池化融合,进一步增强局部特征提取的能力,提高分类和分割的准确性。最后,针对苗圃常见树木自制了包含7类苗圃景观树木点云的数据集并用于实验。实验结果表明,提出的树种识别方法总体精度可达92.50%,平均类别精度为94.22%;提出的树冠、树干分割方法的平均交并比为89.09%。所提方法在分类和分割性能方面均明显优于经典的PointNet和PointNet++,能够为苗圃树木检测识别和农业机器人作业提供更精确的信息。
遥感 激光雷达 深度学习 树种分类 苗圃树木树冠和树干分割 PointNet++
1 哈尔滨工业大学(深圳)材料科学与工程学院,广东 深圳 518055
2 哈尔滨工业大学郑州研究院,河南 郑州 450046
3 哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150080
激光清洗碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)表面涂层一直面临着形貌破坏与基体过热的风险。为了明晰工艺参数对激光清洗CFRP飞机蒙皮表面油漆的影响规律,探究CFRP表面油漆的激光清洗机理,进行了红外纳秒激光清洗CFRP表面油漆的实验。首先利用田口正交阵列开展了不同参数下的清洗实验。随后采用信噪比(S/N)与方差分析(ANOVA)探讨了激光功率、扫描速度、搭接率与重复频率等工艺参数对油漆清洗深度、表面粗糙度和清洗温度的影响。最后借助红外热成像与高速摄像技术,对激光清洗过程中的温度响应、羽流形成与消逝及漆层动态行为进行了观测。研究结果表明:搭接率是影响清洗深度、表面粗糙度和清洗温度的最主要参数,扫描速度与激光功率的影响同样显著,而重复频率的影响不显著。CFRP表面油漆的激光去除机制主要以激光热效应造成的热烧蚀、气化为主。
激光技术 激光清洗 碳纤维增强复合材料 除漆机理 清洗工艺 中国激光
2024, 51(12): 1202201
1 哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150080
2 哈尔滨工业大学机电工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001
3 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001
4 哈尔滨工业大学(深圳)材料科学与工程学院,广东 深圳 518055
5 哈尔滨工业大学激光制造研究中心,河南 郑州 450046
开展激光高效清洗基础理论及装备的研究是对《中国制造2025》纲要的具体落实,符合我国可持续发展战略,有利于提高航空航天、轨道交通、海洋船舶等装备的自动化程度,对于我国产业结构的升级与优化具有重要意义。尽管国外发达国家在激光清洗的基础理论、工艺探索、工程应用方面开展了大量的工作,但仍普遍存在构件清洗效率低、耦合机制不清晰、评价标准和在线监测技术有待完善等问题。针对我国航天、高铁、海洋等领域对激光清洗的重大需求,以航天新一代固液冲压发动机的TA15 钛合金进气道、高铁车体特征件和转向架零部件、海洋船舶制造中的舱口盖等大型复杂构件为研究对象,介绍了激光清洗机制及工艺、清洗过程中多元参数的在线监测、清洗智能装备技术等方面的研究进展,以期为我国未来智能激光制造的可持续发展提供一定参考。
激光技术 激光清洗 清洗机制 智能选区 工程应用
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of New Textile Materials and Advanced Processing Technologies, School of Textile Science and Engineering, Wuhan Textile University, Wuhan 430200, People’s Republic of China
2 National Local Joint Laboratory for Advanced Textile Processing and Clean Production, Hubei Key Laboratory of Biomass Fibers and Eco-Dyeing and Finishing, Wuhan Textile University, Wuhan 430200, People’s Republic of China
3 Jiangsu New Horizon Advanced Functional Fiber Innovation Center Co., Ltd., Suzhou 215000, People’s Republic of China
Firefighting protective clothing is a crucial protective equipment for firefighters to minimize skin burn and ensure safety firefighting operation and rescue mission. A recent increasing concern is to develop self-powered fire warning materials that can be incorporated into the firefighting clothing to achieve active fire protection for firefighters before the protective clothing catches fire on fireground. However, it is still a challenge to facilely design and manufacture thermoelectric (TE) textile (TET)-based fire warning electronics with dynamic surface conformability and breathability. Here, we develop an alternate coaxial wet-spinning strategy to continuously produce alternating p/n-type TE aerogel fibers involving n-type Ti3C2Tx MXene and p-type MXene/SWCNT-COOH as core materials, and tough aramid nanofiber as protective shell, which simultaneously ensure the flexibility and high-efficiency TE power generation. With such alternating p/n-type TE fibers, TET-based self-powered fire warning sensors with high mechanical stability and wearability are successfully fabricated through stitching the alternating p–n segment TE fibers into aramid fabric. The results indicate that TET-based fire warning electronics containing 50 p–n pairs produce the open-circuit voltage of 7.5 mV with a power density of 119.79 nW cm-2 at a temperature difference of 300 °C. The output voltage signal is then calculated as corresponding surface temperature of firefighting clothing based on a linear relationship between TE voltage and temperature. The fire alarm response time and flame-retardant properties are further displayed. Such self-powered fire warning electronics are true textiles that offer breathability and compatibility with body movement, demonstrating their potential application in firefighting clothing.
Nano-Micro Letters
2023, 15(1): 226
无锡华润上华科技有限公司, 江苏 无锡 214061
提出了一种具有分段P型埋层的Triple-RESURF LDMOS(SETR LDMOS)。该结构将传统Triple-RESURF LDMOS(TR LDMOS)中均匀掺杂的P埋层漏端一侧做分段处理,使漂移区中P型杂质从源端到漏端呈现出近似阶梯掺杂的分布。这种优化能够平衡漏端底部剧烈的衬底辅助耗尽效应,提升器件的耐压性能;同时,器件正向导通状态下,对电流的传输路径也没有形成阻碍,能够维持较低的比导通电阻。流片结果表明,在漂移区长度均为65 μm的情况下,SETR LDMOS的击穿电压能达到813 V,比传统TR LDMOS的击穿电压高51 V,且比导通电阻维持在7.3 Ω·mm2。
P型埋层 击穿电压 比导通电阻 P buried layer LDMOS LDMOS breakdown voltage specific on-resistance
1 安徽建筑大学土木工程学院,安徽 合肥 230601
2 中建五局第二建设有限公司,安徽 合肥 230000
针对传统施工建筑平整度检测方法效率低、检测结果受人为主观因素影响较大等问题,提出一种基于三维激光扫描的平整度检测方法。首先,利用三维激光扫描仪对目标建筑进行数据采集、处理和拼接,获得高精度三维点云数据;其次,结合建筑平整度检测特点设计了一种非均匀抽稀方法,用于无损保留墙面凹凸特征;然后,利用随机抽样一致性算法结合特征值法,对建筑点云数据进行自动化特征提取与平面拟合,获得待检测墙面几何参数;最后,依据平整度检测原理,利用拟合平面与点云数据拓扑空间关系,设计了一种基于三维激光扫描的施工建筑平整度检测方法。实验结果表明:所提非均匀抽稀方法能够有效完成点云数据抽稀工作,抽稀比达55.4%,且能够无损保留墙面凹凸特征;基于三维激光扫描的平整度检测方法理论可行,精度可靠,较传统检测方法,效率提高了23.33%,且更加全面。
检测 三维激光扫描 点云抽稀 平整度检测 激光与光电子学进展
2023, 60(16): 1612004
1 哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150080
2 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001
近年来,制造业进入了新的发展时期,对表面抛光技术提出了新的要求,激光抛光技术的快速发展为表面抛光智能化高效化提供了新的途径。激光抛光技术具有无污染、应用广、抛光质量稳定和易实现自动化等优点,是一种极具发展前景的工业抛光技术。但是目前激光抛光技术还不够成熟,仍有一些技术难点亟待解决。从激光抛光机制、激光抛光工艺和激光抛光新技术等方面梳理了近年来激光抛光技术的发展现状,阐述了激光类型、材料特性、工艺参数、抛光机制和抛光质量等多个维度的相互关系,总结了激光抛光技术需要解决的问题,并浅析了激光抛光技术未来的发展趋势。
激光技术 激光抛光 抛光机制 纳秒脉冲激光 表面形貌 粗糙度 中国激光
2023, 50(16): 1602202
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Solidification Processing, MIIT Key Laboratory of Radiation Detection, Materials and Devices, USI Institute of Intelligence Materials and Structure, NPU-QMUL Joint Research Institute of Advanced Materials and Structure, School of Materials Science and Engineering, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, P. R. China
2 Queen Mary University of London Engineering School, Northwestern Polytechnical University, Xi’ an 710072, P. R. China
3 School of Marine Science and Technology, Northwestern Polytechnical University, Xi’ an 710072, P. R. China
4 Guangzhou Newlife New Material Co., Ltd, Guangzhou 511356, P. R. China
Plate-like single-crystalline BaBi4Ti4 particles were synthesized by the molten salt synthesis (MSS) method. The effects of sintering temperature, holding time, and NaCl–KCl molten salt content on the phase structure and morphology of plate-like BaBi4-Ti4 particles were investigated. The results show that plate-like BaBi4Ti4 particles can be synthesized when the sintering temperature is above 800C. The size of particles increases with increasing sintering temperature and molten salt content. Largely anisotropic plate-like BaBi4Ti4 particles with diameter 10m and thickness of 0.3 m can be obtained under the optimum process parameters. The crystal structure of BaBi4Ti4 was determined as A21am by TEM, which should be attributed to the Bi and Ba diffusing into [TiO6] octahedrons.
Molten salt synthesis method calcining condition salts content microplatelets anisotropy Journal of Advanced Dielectrics
2023, 13(2): 2250022