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关键词： 编码器   医疗设备   机械伺服  

摘要： 在医疗设备机械伺服系统中运用编码器，可以更好地实现医疗设备的伺服控制，提高医疗设备自动化运行水平。基于此，本文从编码器概述、医疗设备机械伺服系统的作用展开论述，分析了编码器在医疗设备机械伺服系统速度控制、位置控制、运动轨迹规划、负载平衡控制、故障检测和预防上的应用，以及编码器应用的注意事项，实现了对编码器在医疗设备机械伺服系统中运用的探讨。

关键词： 水声传感器网络   可靠数据传输   喷泉码   可靠下一跳   Q-Learning  

摘要： 随着对海洋开发的深入,我国对资源探测与环境观测的需求日益增长,相应地,这些领域对于高效通信技术的依赖也显著增加。据此,支撑这些应用实施的关键在于建立一个可靠的无线通信网络。传统上,无线传感器网络依赖于无线电波进行通信。然而,在水下环境中,无线电波的有效传输距离极其有限,显著制约了其应用范围的扩展。相比之下,声信号因其在水下环境中具有更远的传播距离,成为了实现广泛且远程水下通信的最佳选择。因此,开发既可靠又高效的水声传感器网络系统,以确保数据传输的高准确性和可靠性,对于推动水下通信技术的进步和应用至关重要。 水声信道的特性,包括高动态性、低带宽、长传播延迟以及明显的多普勒效应,导致陆地网络的可靠性机制难以直接迁移应用于水声传感器网络,为水下通信带来了很大的挑战。此外,鉴于水下传感器节点主要依赖电池供电,并且电池难以更换或充电,节点的能量限制成为了一个不可忽视的因素。这些限制因素共同作用,使得水声通信过程易受干扰、比特错误、丢包和节点死亡的影响,从而导致网络延迟增加和节点生命周期缩短,进一步降低了通信效率和网络的整体寿命。 针对现有解决方案不能充分满足水声传感器网络可靠性需求的问题,本文将可靠性分为点对点与端到端两个关键层面来考虑,分别设计了提高可靠性的方法。点对点可靠性和端到端可靠性之间存在密切的关系:前者的提高可以直接促进端到端可靠性的增强,而后者的改善直接决定了数据的可靠交付。在点对点通信层面,本文提出了一种基于喷泉码的可靠传输方案,此方案通过编码过程增加了数据传输的鲁棒性,从而提升了单跳通信的可靠性。对于涉及多个中继节点的多跳传输场景,则设计了一种基于Q-Learning的端到端可靠传输方案,该方案能够根据网络环境与状态智能地选择最佳的下一跳节点,以此确保整个传输路径的端到端可靠性。本文的主要贡献概述如下: 1)基于喷泉码补足秩的点对点可靠数据传输算法研究:针对点对点的可靠性机制,本文提出了一种新的基于喷泉码补足秩的可靠数据传输方案,旨在平衡交付率、传输延迟和能耗三者之间的关系。方案采用粒子群优化算法进行发送窗口控制,以确定合理的编码包数量,显著提高了数据吞吐量并减少了传输延迟。其次,方案通过在发送端进行可解性预测试,提高了喷泉码的解码概率。再者,方案设计了新的ARQ机制,其通过补足秩机制以及多重累积确认机制,降低了总体延迟和能耗。通过与现有协议进行比较,仿真结果验证了该方案在水声传感器网络中的优越性能。 2)基于Q-Learning的端到端可靠数据传输算法研究:为了进一步提高网络系统的整体可靠性,实现数据的可靠交付,除了保证点对点可靠性外,本文还针对端到端的可靠性,提出了一种基于Q-Learning的可靠下一跳选择算法,旨在优化多跳传输过程中的下一跳节点选择,尽可能满足数据可靠交付的要求。该方法综合考虑了交付率、能耗、深度和节点密度等因素,通过奖励函数和Q值计算进行动态优先级排序,按优先级顺序动态地选择下一跳,显著提升了交付率和能效比。同时,通过调整持有时间策略有效降低了延迟。通过与其他主流协议进行对比,仿真结果验证了该策略的有效性。 综上所述,本文针对水声传感器网络的独特挑战,深入探讨了如何提升网络在点对点以及端到端传输中的可靠性,并通过仿真实验验证了它们的有效性和可靠性,为水声传感器网络的可靠传输的研究提供了有益的参考。

关键词： 深度学习   无序抓取   6D位姿估计   Mask R-CNN  

摘要： 随着智能制造的进程不断加快,越来越多的生产商在推进产业链的自动化转型。其中,机械臂抓取与自动化视觉检测最为常见。本文针对无序堆叠场景,设计了一种2D/3D视觉融合的机械臂抓取系统,该抓取系统能够通过双目相机实现对目标物体的识别与定位,为机械臂提供详细的6D位姿。此外,针对工件的自动检测需求,选用汽车单向器设计了一种基于深度学习的单向器缺陷检测系统,提高工件的质检效率。本文主要研究内容如下:(1)针对机械臂无序抓取与单向器缺陷检测的任务需求,进行基础理论的学习和研究。(2)针对散乱堆叠的无序堆叠场景,设计一种基于眼在手上,利用双目相机提供RGB图像和深度图像,实现对复杂平面物体的定位和抓取的系统。为充分利用RGB-D的深度信息,基于Mask R-CNN网络结构添加一条深度图像特征提取分支,提高对目标识别与分割的精度。(3)针对目标对象的位姿的位姿判断,通过深度图与RGB图的配准信息,将Mask映射到场景点云中,从中分割出目标点云。然后,利用Ransac算法进一步分割出工件的平面点云。使用PCA算法计算点云平面的OBB包围框,从而得到目标的6D位姿。最后,根据机械臂手眼标定结果,实现对目标的抓取操作。(4)以汽车单向器装配为检测对象,设计了一种自动化检测系统,通过工业相机采集零件正面图像。基于分割网络和分类网络,实现对单向器的齿数、铜套、半圆片及倒角检测。

关键词： 长周期光纤光栅   飞秒激光直写技术   光纤光栅传感  

摘要： 长周期光纤光栅（Long Period Fiber Grating-LPFG）作为一种重要的光学器件,由于其抗电磁干扰能力强、出色的耐腐蚀性、高灵敏度以及易于集成等显著特点,使其在光纤通讯、光纤传感等领域具有广泛应用。相较于光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating-FBG）,LPFG对外界参数如折射率、弯曲、扭转等环境变化更为敏感,使其在生物医学、电力工业以及航空航天等领域具有不可替代的作用。飞秒激光具有较高的脉冲频率和极高功率峰值,在透明介质的精细加工领域占据了举足轻重的地位。近年来,飞秒激光直写技术在LPFG的制备上受到了国内外学者的广泛关注。与紫外加工法、CO2激光加工法相比较,飞秒激光直写技术能够产生结构稳定、耐高温的光纤光栅,且制得的光纤光栅在极端高温环境下也能稳定工作,从而为光纤光栅传感器的应用开拓了更广阔的前景。 本论文提出了一种将飞秒激光直写与化学腐蚀相结合制备的新型长周期光纤光栅,并对其工作原理进行简要介绍,最后对其传感特性进行了测试并对结果进行了分析,具体内容如下: 首先,研究了飞秒激光与玻璃、光纤等透明介质相互作用规律,以及光纤折射率调控方法,并且简要探讨了长周期光纤光栅的基本原理,并对其环境参数的传感特性进行了研究,为后续利用飞秒激光制备长周期光纤光栅提供了理论依据。当飞秒激光作用于石英材料如光纤时,不同功率的飞秒激光会使材料产生不同的结果。高功率飞秒激光会使材料发生雪崩电离和非线性光致电离两种不同形式的电离反应;低功率飞秒激光作用于光纤等石英材料时会产生的导致折射率变化的损伤和缺陷,这些损伤和缺陷是利用飞秒激光加工法制得长周期光纤光栅主要原因,本文中就是根据这一理论进行飞秒激光加工。使用低功率的飞秒激光进行加工,使光纤产生折射率调制区域,为后续氢氟酸湿法腐蚀提供了结构基础。此外,对LPFG的工作原理和制备方法也进行了一定的了解和研究。 其次,本文提出了一种新型的、具有包层周期微通道结构的长周期光纤光栅。制作的具体方法是将飞秒激光加工法与化学腐蚀法相结合,在标准单模光纤的包层中周期性的刻蚀出一系列微通道结构,从而形成长周期光纤光栅。实验中制备该包层周期性微通道长周期光纤光栅主要分为以下两个步骤,一是利用飞秒激光直写技术在普通单模光纤的包层中诱导出一系列具有周期性折射率调制的直线区域,二是将上述折射率调制区域放在体积浓度为20%的氢氟酸水溶液中,经飞秒激光预处理的区域在氢氟酸中的腐蚀速率显著快于未经处理的区域,从而在光纤包层中形成具有微通道结构的长周期光纤光栅。并对该微通道LPFG进行了光谱测试和传感测试研究。实验得到该周期性微通道长周期光纤光栅在空气中并没有良好的透射谱,而必须依赖于液体环境。在水环境下测得该传感器的温度灵敏度为-29.9 pm/℃,应变灵敏度为-3.16 pm/με,RI灵敏度为328.81 nm/RIU,且均表现出良好的线性关系。 最后,对上述微通道长周期光纤光栅进行了改进,将光敏材料聚二甲基硅氧烷（PDMS）填充到微通道中,并对其温度、应变、折射率以及弯曲特性进行了实验测试。实验结果表明,该传感器具有良好的传感性能,温度灵敏度为-55.19pm/℃,应变灵敏度为-3.19 pm/με,最大RI灵敏度为540.28 nm/RIU,弯曲灵敏度为2.65 d B/m-1,且均表现出良好的线性关系。通过对比上述实验可以看出,填充PDMS后,该传感器的温度灵敏度具有较大提高。

摘要： CognexCorporation推出In-Sight?L383D视觉系统，该系统结合了人工智能、2D和3D视觉技术，可解决一系列检测和测量应用问题。In-Sight?L383D视觉系统可创建独特的投影图像，将3D信息整合入易于标注的2D图像，以简化训练，并显示传统2D成像无法看到的特征。人工智能工具可检测可变或未定义的特征，而基于规则的算法可提供3D测量，以提供可靠的检测结果。

关键词： 口罩佩戴检测   K210   嵌入式   YOLO  

摘要： 为解决传统的基于STM32的口罩佩戴检测系统检测精度低、速度慢的问题。在基于STM32的口罩佩戴检测系统的基础上，引入K210模块对系统进行改进。在检测算法上，选择YOLOv2检测算法进行口罩佩戴检测。经过10组照片集的试验检测，结果表明：改进后的系统相较于基于STM32的口罩佩戴检测系统在精度上提升了3.9%。

关键词： 等温扩增   CRISPR-Cas   荧光   便携化检测   流行性病原   灰度读取仪  

摘要： 以核酸为检测靶向的分子诊断方法是传染性病原体检测的金标准，但将其应用于便携化或现场快速诊断时仍存在多种限制和挑战，如特异性差、操作繁琐和便携化难等。规律间隔成簇短回文重复序列（CRISPR）/CRISPR相关蛋白（Cas）-荧光检测方法有望大幅提升核酸识别的特异性和信噪比。本研究开发了环介导等温扩增（LAMP）-CRISPR/Cas-便携化灰度读取仪检测系统。在CRISPR RNA (crRNA)存在下，利用CRISPR/Cas12a体系实现了对自主设计的甲型和乙型流感病毒核酸LAMP扩增反应体系的精准荧光检测，验证了CRISPR/Cas体系的高选择性和通用性。配套自主开发的便携化灰度读取仪，可同时实现荧光信号的低成本采集和高可靠性可视化判读，检测结束后直接输出样品的阳/阴性结果。利用本检测系统对实际样本进行了分析，验证了其可靠性和实用性，证明了本系统能够实现流感病毒的高灵敏、高特异性便携化分析。

关键词： 孕晚期   彩色多普勒超声   胎儿生长受限  

摘要： 目的 研究孕晚期彩色多普勒超声检测对胎儿生长受限的评估作用。方法 选取2020年1月-2022年12月我院收治的64例孕晚期胎儿生长受限孕妇为观察组，并选取同期64例孕晚期健康孕妇为对照组。两组孕妇均进行彩色多普勒超声检测，比较两组孕妇胎儿生长参数（头围、双顶径、腹围、股骨径）、胎儿脐动脉（UA）和大脑中动脉（MCA）中血流参数[阻力指数（RI）、搏动指数（PI）、收缩期血流峰值速度/舒张末期血流速度（S/D）值]、胎儿静脉导管（DV）血流参数（S峰流速、a波流速），并分析血流参数指标单独及联合应用对胎儿生长受限的诊断效能。结果 观察组胎儿头围、双顶径、腹围、股骨径均小于对照组（P<0.05）；观察组UA中RI、PI、S/D均高于对照组（P<0.05）；观察组MCA中RI、PI、S/D均低于对照组（P<0.05）；观察组DV中S峰流速、a波流速均低于对照组（P<0.05）；联合诊断敏感度、Youden指数均高于其他单个指标诊断（P<0.05），单个指标中MCA指标诊断效敏感度最高，UA指标诊断特异度最高。结论 孕晚期彩色多普勒超声检测对胎儿生长受限具有重要的评估价值，尤其是在UA、MCA的RI、PI、S/D值、DV的S峰流速和a波流速指标方面具有差异性，临床可通过以上指标进行筛查和评估，但是相对而言联合诊断价值最高，可为临床提供更准确的参考依据。