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[期刊] 实验技术与管理
[作者]
叶涛 陶鸿景 欧阳煜 朱红秀 刘旭涛 郭智蔷
针对机械工程测试课程实验要求，结合管道内壁测量的实际工程问题，该文设计了一种基于高分辨率摄像机与光学反射系统的全向结构光视觉传感器，该传感器采用结构光视觉三维测量技术实现管道内壁缺陷测量，具有制造成本低、测量精度高的特点。针对传感器标定与应用设计了4个实验项目，实验结果表明，在狭窄受限空间和低光照的环境中，该测量系统可以实现管道内壁的三维测量，满足实际应用要求。通过实验，学生加深了对视觉测量理论知识的理解，掌握了理论知识在实际工程中的应用，为后续研究及工作打下基础。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
罗钧 李华 付丽 侍宝玉
针对传统的无线数据采集存在着距离短、功耗高的不足,设计了一套通信距离较远、超低功耗的无线采集系统。系统以德州仪器最新高性能低功耗微处理器MSP432的主控单元,配合温湿度传感器、光敏电阻,对温度、湿度、光照度进行采集,通过无线模块实现数据的无线传输,并显示在LCD显示器上。通过该实验,学生能很好地学习嵌入式硬件和软件的设计开发过程,培养学生的团队协作能力。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
朱传辉 朱志明 柯挚捷 张天一
视觉传感是智能化焊接生产制造中实现焊接坡口尺寸参数、焊枪空间位姿等在线检测的关键技术,其有效应用的前提是视觉传感器内参的准确标定.该文针对独特设计的基于组合激光结构光的视觉传感器,提出一种视觉传感器内参一体化标定方法,基于普通的棋盘格标定板,通过标定相机内参,采用骨架细化法与Hough直线检测提取图像中的激光线中心线,求取投射在标定板上的激光线中心线上点在相机坐标系中的三维坐标和拟合激光结构光平面方程参数等,可实现视觉传感器内参的一体化标定,有效提高视觉传感器内参的标定精度和效率及标定过程的便捷性.在平面工件焊接坡口尺寸参数检测验证试验中,焊接坡口尺寸参数的检测误差均值和重复误差皆不超过0.04 mm,表明该视觉传感器的标定精度良好,可以满足焊接领域对焊接坡口尺寸参数的检测需求.
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
孙博文 朱志明 郭吉昌 张天一
基于激光结构光的视觉传感器广泛应用于焊接领域的坡口检测和焊缝跟踪。该文提出了一种基于组合激光结构光的新型视觉传感器,独特的光路结构设计避免了传感器应用于不同焊接位姿时繁琐的外参数标定,仅依靠传感器内部固有参数(应用前需校准)和焊接坡口图像的特征点坐标值,即可实现焊接坡口参数的在线检测,有效增强了传感器的适应性。通过对不同图像处理算法的改进和合理组合,对图像处理流程进行了优化。动态感兴趣区(region of interest,ROI)区域提取算法可快速寻获有价值的激光线和特征点所在区域,有效提升了后续图像处理速度;顶帽变换与自适应二值化组合,在将激光线灰度值均匀化的同时,实现了激光线与背景图像的有效区分。运用基于LOG(Laplacian of Gaussian)算子的边缘识别算法,可提取出激光线的单像素边缘;采用最小二乘法对所求得的激光中心线离散点进行直线拟合,通过联立直线方程求交点的方式,实现了对焊接坡口特征点图像坐标值的准确识别。借助Visual Studio平台,运用改进的图像处理算法、优化的图像处理流程和检测算法,对特征参数不同的V形焊接坡口进行检测试验,检测误差均在±4%以内,验证了所提出视觉传感器及其检测算法和图像处理流程的合理性和适用性。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
许哲明
设计了一种双通道的多功能检测范围的SPR传感器。采用K棱镜结构模型激发实现表面等离子共振,结构采用上下2种非对称介质-金属-介质波导形式实现双通道的传感。分析结果表明:新型传感器的金通道灵敏度由3μm/RIU提高到7μm/RIU左右,但检测精度下降明显;设计的传感器金属层为金的传感通道更适合检测折射率较低的物质,而金属层为银的传感通道更适合检测折射率较高的物质。这一研究对于SPR传感器的发展提供了新的多种应用。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
李志敏 赖际舟 吕品 张且且
为满足导航与测控专业对实验教学的要求，该文结合三轴磁传感器的测量原理，采用软硬结合的方式设计了基于椭球拟合的三轴磁传感器快速标定实验。首先，分析磁传感器的测量机理，构建测量误差数学模型；然后，使用蓝牙通信接口采集三轴磁传感器的数据，并进行串口数据解码；最后，采用基于RANSAC改进的最小二乘椭球拟合方法求解磁传感器的标定参数。该实验能够在不借助外部参考信息的情况下快速、有效地提高三轴磁传感器的信息质量，结合传感器理论与工程应用，软硬紧密结合，能够提升相关专业学生的理论水平和综合实践能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
马玉林 李尚松 张红霞 武怡珊 高云智
结合科研成果,基于电化学传感器的基本原理设计了电极制备、电化学性能测试及氧气检测的综合性电化学氧气传感器实验。通过该实验使学生了解电化学传感器的基本原理。该实验涵盖了物理化学和分析化学的理论知识,涉及多项单元操作,并将实验教学与生活密切结合,对于丰富教学实验项目、激发学生好奇心、提高学生科研兴趣具有重要的意义。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
冯宇星 郑军 林劲松
传统线激光视觉传感器受到相机景深的限制，高精度测量范围有限。通过倾斜镜头以满足Scheimpflug定律，能在视觉传感器内建立恒聚焦光路，使可见范围均清晰成像。该文针对改进后的线激光视觉传感器，提出了一套完整且有效的标定方案。相机内参标定方面，建立了倾斜相机成像模型，并提出了新的参数初值获取方法和非线性优化流程。光平面标定方面，设计了双台阶形状的新标定靶物，只需要采集一次标志物轮廓信息就能通过最优化求解快速完成光平面标定。实际测量结果显示，完成标定的传感器对标准陶瓷量块尺寸的检测偏差均值约为0.028 0 mm,表明该文提出的标定方案可靠有效，符合实际应用需求。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张丽丽 陈真 刘雨轩 蔡健楠
印刷电路板（PCB）检测方法对于确保产品正常工作至关重要。该文针对传统的人工检测方法易存在漏检、误检等问题，采用深度学习方法对PCB缺陷进行检测，并搭建了基于ZYNQ的硬件实现平台；采用软硬件协同设计方法，使用FPGA对算法进行了硬件加速，其中包括采用了YOLOv3-SPP网络模型，并对该结构进行了优化，使其适用于ZYNQ端的部署。在搭建硬件平台时，首先通过Vivado配置硬件基本信息，然后使用Peta Linux创建Linux系统，在Vitis中调用该系统并添加DPU IP核，最后在ZYNQ的PS端采用多线程思想编写Python程序，实现PCB缺陷的检测。实验结果显示，该系统对各类型PCB缺陷的检测精度均在0.95以上，检测精度平均值（m AP）为0.97。
[期刊] 林业科学
[作者]
王立海 徐华东 闫在兴 吕建雄 杨学春 周次林
对取自黑龙江省带岭林区4个主要树种的10个含有2种缺陷的原木样本进行测试和分析。结果表明:当原木直径在20～40cm范围内时,若需对原木缺陷进行精确测量,要求图像拟合度接近90%和误差率在0.1左右时,至少需12个传感器才能满足要求;当不需要对原木缺陷进行精确测量,只需确定缺陷的大致位置时,宜选用10个传感器进行测量;当仅仅需要判断原木是否存在缺陷时,选用6个传感器就能满足要求。本文通过平面几何学和统计学的基本方法研究了传感器测试平面内的分布对可测最小缺陷面积比的影响,从而找到影响因素并得出结论:在测试工作中通过目测均匀放置传感器即可以达到所要求的测试效果。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
贾英辉 耿涛 徐光宪 陈万志 冯泽鹏
设计了通信专业创新实验案例—基于STM32的多气体传感器检测光传输创新实验系统,并对实验系统的气体检测模块和光传输模块进行了软硬件设计。实验结果表明该实验系统能实时检测多种有害气体浓度,可通过光纤进行远距离信息传输。通过设计实验系统,不但使学生可以掌握通信、电路、电子设计和单片机技术,而且使学生的应用创新能力和实践能力得到提升。
关键词：
单片机 光传输 应用创新 气体检测
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
徐晓玲 余佼 张明辉 李文凯 刘且根
通过整合NI ELVIS和CSY系列传感器实验平台,使用LabVIEW图形化编程语言构建了基于LabVIEW的传感器虚拟综合实验系统。该实验系统可对压力、转速、位移、温度等参数的传感器电路获得的数据进行分析和处理。用户可以在前面板选择不同的实验,了解实验目的和实验原理,完成实验后直接生成实验报告。用户也可根据自己的需求进行实验功能拓展。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
闫金科 尤波 武江博 李东洁 李佳钰 唐广旭
文章介绍了所开发的生产线中奶粉盖信息提取及缺陷检测实验平台。该平台由下位机和上位机两部分组成,主要针对奶粉盖印刷错误进行筛选。下位机由成像系统、流水线控制系统以及剔除缺陷产品动作系统组成。上位机主要由人机交互界面、奶粉盖字符信息和二维码信息提取系统组成。在VS2017+Opencv4.1+Zbar的环境下运行,利用人机交互界面,满足系统可视化控制。下位机利用32位单片机控制,满足实际工厂生产需求。
[期刊] 林业科学
[作者]
陈勇平 刘秀英 李华 韩扬 黎冬青 张涛
以云杉原木圆盘为对象,研究不同面积、不同轮廓形状的空洞缺陷及用不同数量传感器情况时应力波成像技术检测缺陷图像与实际缺陷的关系。结果表明:应力波成像系统可以直观显示木材内部缺陷,其检测精度与空洞等实际缺陷面积和被测木材的截面积比率、使用传感器数量及空洞等缺陷轮廓形状有关;当空洞实际面积与被测木材截面积比从1.6%上升到25.0%时,应力波成像系统显示缺陷图像面积与实际缺陷面积相对误差从22.6%下降到9.7%;成像用传感器数量在6～24个之间时,应力波成像系统均能显示空洞等缺陷的存在,但成像用传感器的数量会影响检测精度;缺陷轮廓形状对应力波成像有一定影响,缺陷面积一定时,狭长形缺陷容易被检出,近...
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张凯 暴凯凯 熊珍玉 李田蕊
设计了一个适用于本科生环境监测学、环境生物学和环境土壤学等环境学科专业的探索性实验——磁性纳米细菌传感器（MNPs-P.phosphoreum biosensor）表征污染土壤生物毒性实验。实验内容包括MNPs-P.phosphoreum Biosensor合成、MNPs-P.phosphoreum Biosensor对污染土壤中HgCl_2响应测定、MNPs-P.phosphoreum Biosensor对重金属污染土壤生物毒性表征等。该实验可以锻炼学生的实验操作能力，加深他们对环境生物学与监测学中生物检测相关内容的理解，直观感受重金属污染土壤对生物带来的应激反应，激发学生对环境土壤学、环境微生物和环境毒理学等前沿知识的兴趣。
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