基于二维光学相干层析的多层薄膜结构无损定量评价

1

作者 陈丹阳 童俊海 +3 位作者 钟舜聪 张秋坤 林杰文 伏喜斌 《机电工程》 CAS 2017年第8期847-850,共4页

为了实现对多层薄膜结构厚度进行快速准确的测量和无损定量评价,研制了二维光学相干层析(Optical Coherence Tomography,OCT)系统,避免了传统一维OCT系统逐点扫描导致成像效率低下的问题。阐述了去除OCT共轭镜像理论,采用了五步相移干涉... 为了实现对多层薄膜结构厚度进行快速准确的测量和无损定量评价,研制了二维光学相干层析(Optical Coherence Tomography,OCT)系统,避免了传统一维OCT系统逐点扫描导致成像效率低下的问题。阐述了去除OCT共轭镜像理论,采用了五步相移干涉法,具体由压电驱动器驱动参考镜实现,做到了对OCT共轭镜像的去除,避免出现OCT图像的混叠。所研制的OCT系统具有极高的系统分辨率和较好的信噪比,可以实现对手机钢化玻璃薄膜内部四层结构厚度(钢化玻璃、静电胶层1、防爆贴膜和静电胶层2)进行准确测量。实验结果表明:自研制的系统可快速高精度地对多层薄膜结构厚度进行测量,可以推荐使用在多层薄膜的无损定量评价中。 展开更多

关键词 干涉条纹 光学相干层析 多层薄膜结构 厚度测量

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基于金属阵列等离子体共振增强的太赫兹光电导天线设计 被引量：2

2

作者 孔姣 钟舜聪 +1 位作者 姚海子 黄异 《机电工程》 CAS 2017年第8期880-884,共5页

针对传统太赫兹光电导天线输出功率较低的问题,设计了一种基于金属阵列等离子体共振增强的太赫兹光电导天线,以提高太赫兹光电导天线的输出功率。通过对电磁波和半导体的物理场进行了理论分析,并建立了太赫兹光电导天线模型,利用COMSOL... 针对传统太赫兹光电导天线输出功率较低的问题,设计了一种基于金属阵列等离子体共振增强的太赫兹光电导天线,以提高太赫兹光电导天线的输出功率。通过对电磁波和半导体的物理场进行了理论分析,并建立了太赫兹光电导天线模型,利用COMSOL多物理场有限元软件进行了仿真实验研究。仿真计算了金属阵列等离子体共振增强结构不同周期宽度与高度下半导体基底对800 nm激光的光吸收量,得到了一种优化的金属阵列等离子体共振增强结构,然后计算该结构的太赫兹光电导天线的光电流,同时仿真计算了传统太赫兹光电导天线的光电流。研究结果表明:设计得到的金属阵列等离子体共振增强太赫兹光电导天线比传统太赫兹光电导天线光电流增强了约20倍,为等离子体共振增强的太赫兹光电导天线提供了依据。 展开更多

关键词 太赫兹光电导天线 等离子体共振 光电流

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轴承圆锥滚子外观缺陷检测研究 被引量：4

3

作者 陈丹阳 曹丽 +2 位作者 林一高 张秋坤 钟舜聪 《机电工程》 CAS 2015年第8期1084-1087,共4页

针对目前基于目视法的轴承滚子表面缺陷检测效率低且容易受人为因素影响的问题,基于光学单缝衍射原理搭建圆锥滚子外观缺陷检测系统。利用CMOS摄像头采集轴承滚子表面的衍射条纹图像,与无缺陷衍射条纹图像进行了差分运算,实现了对由于... 针对目前基于目视法的轴承滚子表面缺陷检测效率低且容易受人为因素影响的问题,基于光学单缝衍射原理搭建圆锥滚子外观缺陷检测系统。利用CMOS摄像头采集轴承滚子表面的衍射条纹图像,与无缺陷衍射条纹图像进行了差分运算,实现了对由于圆锥滚子表面存在缺陷引起衍射条纹局部弯曲导致图像变化的检测。采用形态学运算有效去除噪点并增强衍射条纹,达到了改善图像质量的目的,便于实现对轴承滚子表面缺陷有效检测和识别。利用了旋转圆柱体的摩擦力带动圆锥滚子的转动,实现了圆锥滚子锥面所有区域的缺陷。研究结果表明,基于单缝衍射原理的检测系统为轴承外观缺陷检测提供了一种高效、可靠、实时性好的工具,可推荐应用于轴承工业中圆锥滚子外观缺陷的在线检测。 展开更多

关键词 单缝衍射 圆锥滚子 形态学算法 衍射条纹

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基于光电容积脉搏波的血压测量实验研究 被引量：7

4

作者 吴育东 钟舜聪 伏喜斌 《机电工程》 CAS 2017年第8期865-869,共5页

针对电子血压计不能实现血压的无创连续测量的问题,提出了一种基于光电容积传感技术和平稳小波算法的无创血压测量方法。利用搭建的光电容积脉搏波采集系统采集人体指尖的脉搏波信号,并进行了分析。通过SWT对脉搏波信号进行了分解,重构... 针对电子血压计不能实现血压的无创连续测量的问题,提出了一种基于光电容积传感技术和平稳小波算法的无创血压测量方法。利用搭建的光电容积脉搏波采集系统采集人体指尖的脉搏波信号,并进行了分析。通过SWT对脉搏波信号进行了分解,重构了第5层高频信号,提取了该重构信号的10个特征参数作为ANN的矢量输入,脉搏波对应的收缩压和舒张压作为ANN的矢量输出进行了训练拟合。实验总共分析了不同人群的10 700个脉搏波信号,利用其中的10 000个信号建立了特征参数与血压的模型,通过剩余的700个信号对建立的模型进行了测试,并且将测试误差与美国医疗器械促进协会(AAMI)规定的标准进行了比较。实验结果表明:通过该方法可实现血压的无创连续测量,为智能穿戴等健康监护设备中进行血压的实时监测提供一定的参考价值。 展开更多

关键词 血压 光电容积脉搏波 平稳小波 神经网络

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基于Matlab/ActiveX控件的光学相干层析成像系统开发 被引量：1

5

作者 罗曼婷 游腾飞 +2 位作者 张秋坤 钟剑锋 钟舜聪 《机电工程》 CAS 2015年第4期443-446,452,共5页

为了推进光学相干层析系统的研究,采用Matlab/ActiveX控件开发了时域光学相干层析成像系统,实现了被测样品深度方向按预定的时序和参数(比如速度和位移等)进行扫描;利用计算机驱动NI数据采集卡同步采集样品干涉信号;采用平稳小波变换去... 为了推进光学相干层析系统的研究,采用Matlab/ActiveX控件开发了时域光学相干层析成像系统,实现了被测样品深度方向按预定的时序和参数(比如速度和位移等)进行扫描;利用计算机驱动NI数据采集卡同步采集样品干涉信号;采用平稳小波变换去噪模块等信号处理方法对所采集的数据进行了分析处理,并对系统采集到的干涉图形求取了半峰全宽和系统的分辨率;将采集到的数据矩阵进行重构成像显示,实现了对材料内部结构的精确检测。研究结果表明,该光学相干层析系统软件集成化高、界面友好、维护及升级方便,便于光学相干层析系统的研究和开发,能够实现对多层薄膜的无损检测和评价。 展开更多

关键词 MATLAB TOOLBOX 光学相干层析 ACTIVEX控件

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基于自适应滤波的超声TOFD的近表面缺陷检测 被引量：5

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作者 汪俊 伏喜斌 +4 位作者 张金梅 黄学斌 钟舜聪 范学腾 林起本 《机电工程》 CAS 北大核心 2018年第6期618-622,共5页

为了解决超声衍射时差法图像近表面盲区直通波与缺陷信号混叠的问题,提出了一种基于自适应滤波的近表面缺陷信号处理方法。采用Comsol软件建立了TOFD近表面缺陷的二维有限元模型,根据超声波传播过程及A扫描信号分析了近表面盲区产生的原... 为了解决超声衍射时差法图像近表面盲区直通波与缺陷信号混叠的问题,提出了一种基于自适应滤波的近表面缺陷信号处理方法。采用Comsol软件建立了TOFD近表面缺陷的二维有限元模型,根据超声波传播过程及A扫描信号分析了近表面盲区产生的原因;通过RLS自适应滤波算法分别对距离上表面3 mm和10 mm的仿真信号进行了处理,有效分离出了一维混叠信号中的缺陷信号,经过数值计算得到了误差较小的缺陷长度信息;利用自适应滤波技术对TOFD图像进行了处理,完整地将隐藏在直通波下的缺陷信号提取了出来。研究结果表明:RLS自适应滤波能够有效解决近表面盲区问题,提取混叠在直通波下的近表面缺陷信号。 展开更多

关键词 超声衍射时差法 Comsol 自适应滤波 近表面盲区

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基于区域生长法的自适应图像分割的网眼织物瑕疵检测 被引量：4

7

作者 兰瑜洁 钟舜聪 《机电工程》 CAS 2015年第11期1513-1518,共6页

为了解决网眼织物在织造过程中的实时检测问题,提出了一种基于频域滤波和区域生长法的瑕疵区域自适应分割方法。通过分析傅里叶变换后的功率谱获得网眼织物纱线分布特征后,通过设计滤波器自动滤除了与织物纹理背景相关的频率成分以削弱... 为了解决网眼织物在织造过程中的实时检测问题,提出了一种基于频域滤波和区域生长法的瑕疵区域自适应分割方法。通过分析傅里叶变换后的功率谱获得网眼织物纱线分布特征后,通过设计滤波器自动滤除了与织物纹理背景相关的频率成分以削弱织物自身纱线分布结构对瑕疵检测精度的干扰。利用滤波后图像的灰度分布特点自适应地求取了分割参数,并使用区域生长法实现了对瑕疵区域的自动分割。利用对获得的二值图像进行形态学运算,得到了最终的瑕疵区域分割图像。实验结果表明,该算法能较准确地对瑕疵进行定位,瑕疵区域分割精度较高,自适应性和抗干扰能力较强,可以满足工业检测的要求。 展开更多

关键词 网眼布 瑕疵检测 机器视觉 自适应分割 频域滤波

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基于单类支持向量机的织物瑕疵检测研究 被引量：4

8

作者 兰瑜洁 钟舜聪 《机电工程》 CAS 2016年第2期237-241,共5页

为了实现在工业环境下的织物瑕疵在线检测,提出了一种基于单类支持向量机(OCSVM)的织物异常纹理检测方法。通过利用CCD采集织物图像,滤除图像噪声后提取了图像小区域窗口子图像特征;通过实验寻找了两组有效的特征向量,对特征值进行了归... 为了实现在工业环境下的织物瑕疵在线检测,提出了一种基于单类支持向量机(OCSVM)的织物异常纹理检测方法。通过利用CCD采集织物图像,滤除图像噪声后提取了图像小区域窗口子图像特征;通过实验寻找了两组有效的特征向量,对特征值进行了归一化和主成份分析降维后导入支持向量机分类器中进行了训练,利用单类SVM对异常区域进行了定位和标记。通过对分别利用两组特征向量识别出的图像结果进行组合得到了最后的瑕疵区域。实验结果表明,该算法能够正确地对多种瑕疵进行识别,并能较大程度降低误检率和漏检率;同时,能够有效解决生产实际中瑕疵训练样本难以获取的问题,对未知的待测样本有较好的推广性,可以适应工业检测的要求。 展开更多

关键词 织物 瑕疵检测 机器学习 支持向量机

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基于Hessian矩阵的手指静脉图像分割 被引量：7

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作者 林剑 钟舜聪 张翔 《机电工程》 CAS 2016年第12期1517-1522,共6页

针对灰度不均匀、对比度低、边缘信息较弱的图像中的手指静脉纹路提取问题,提出了一种基于Hessian矩阵的手指静脉图像分割方法。该方法首先将高斯滤波器的二阶导数与原图像卷积得到了各像素点的Hessian矩阵,通过Hessian矩阵的迹初次滤... 针对灰度不均匀、对比度低、边缘信息较弱的图像中的手指静脉纹路提取问题,提出了一种基于Hessian矩阵的手指静脉图像分割方法。该方法首先将高斯滤波器的二阶导数与原图像卷积得到了各像素点的Hessian矩阵,通过Hessian矩阵的迹初次滤除了非静脉区的像素点,接着求出了余下像素点Hessian矩阵的特征值,利用静脉区特征值所要满足的条件二次滤除非静脉区像素点,最后选取了多尺度下静脉区各像素点的最大特征值作为输出特征值,将区间内所有尺度下的特征值图进行了融合,经过二值化处理、形态学滤波处理得到了手指静脉纹路。研究结果表明,该算法能够较完整地提取宽度不一的手指静脉纹路,将静脉区域和非静脉区域分开,伪静脉像素点较少;同时,不需要遍历所有像素点的Hessian矩阵求其特征值,手指静脉图像分割速度比未优化静脉纹路提取算法快了0.036 5 s。 展开更多

关键词 手指静脉识别 图像分割 HESSIAN矩阵

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聚乙烯管道电熔接头的超声相控阵成像及缺陷特征 被引量：17

10

作者 黄跃鑫 钟舜聪 +2 位作者 伏喜斌 黄学斌 涂善东 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期119-123,134,共6页

为了提高基于超声相控阵的聚乙烯管道电熔接头的图像特征识别和自动缺陷检测效率,提出采用K均值聚类算法和数学形态学相结合的图像处理方法,实现了对超声相控阵检测图像的处理.K均值聚类算法可以有效地实现图像的整体分割,数学形态学处... 为了提高基于超声相控阵的聚乙烯管道电熔接头的图像特征识别和自动缺陷检测效率,提出采用K均值聚类算法和数学形态学相结合的图像处理方法,实现了对超声相控阵检测图像的处理.K均值聚类算法可以有效地实现图像的整体分割,数学形态学处理能够平滑图像边缘,得到相对完整独立的缺陷成像区域.结果表明,所提出的方法不需要训练样本,只需根据数据本身的属性进行自我训练,可靠性较高.K均值聚类算法和数学形态学相结合能较完整地将多种缺陷信息从图像中分离出来,为聚乙烯管道电熔接头缺陷的自动评价提供了新方法,具有较好推广价值. 展开更多

关键词 超声相控阵 无损检测和评价 缺陷识别 聚类算法 数学形态学

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基于改进自适应遗传算法和二维最大熵的超声红外热像缺陷识别 被引量：7

11

作者 唐长明 钟剑锋 +3 位作者 钟舜聪 陈曼 伏喜斌 黄学斌 《红外技术》 CSCD 北大核心 2020年第8期801-808,共8页

根据超声红外热像检测图像的特点,为实现图像中缺陷的识别,提出了一种结合改进的自适应遗传算法和二维最大熵的分割方法,以实现准确、快速地分割出目标缺陷区域。该方法首先对超声红外图像进行预处理,得到了去噪后的图像,然后通过二维... 根据超声红外热像检测图像的特点,为实现图像中缺陷的识别,提出了一种结合改进的自适应遗传算法和二维最大熵的分割方法,以实现准确、快速地分割出目标缺陷区域。该方法首先对超声红外图像进行预处理,得到了去噪后的图像,然后通过二维最大熵算法选取阈值将图像分为目标区域和背景区域,并结合改进的自适应遗传算法,提高分割速度。实验结果表明,该方法可以有效地滤除图像噪声,相比于穷举法和基于简单遗传算法的二维最大熵分割,本算法具有较好的分割速度和分割精度。 展开更多

关键词 超声红外热像法 自适应 遗传算法 二维最大熵

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离岸风机导管架式基座的动态响应研究 被引量：2

12

作者 蔡捷发 钟舜聪 +1 位作者 钟剑锋 伏喜斌 《机电工程》 CAS 2017年第6期573-576,595,共5页

为了保证风力发电机组的安全运行,针对离岸风机导管架式基座在服役过程中受到恶劣海洋环境的影响易产生损伤的问题,提出了一种通过单点响应测量以监测离岸风机导管架式基座健康状态的方法。基于线性莫里森方程和随机波浪理论,建立了随... 为了保证风力发电机组的安全运行,针对离岸风机导管架式基座在服役过程中受到恶劣海洋环境的影响易产生损伤的问题,提出了一种通过单点响应测量以监测离岸风机导管架式基座健康状态的方法。基于线性莫里森方程和随机波浪理论,建立了随机波浪栽荷模型,并通过耿贝尔(Gumbel)概率分布来预测极值波浪载荷的波高。以5 MW离岸风力发电机基座为算例,建立了完好的和损伤的离岸风力发电机基座的有限元模型,计算了离岸风机基座在极值随机波浪载荷作用下的动态响应。通过对动态响应信号的频域分析,获得了风机基座前3阶的固有频率,对完好和损伤两种状态下的离岸风机基座的动态响应的频率变化作了对比分析,得出了损伤对动态响应的影响规律。研究结果表明,通过该方法可以对基座健康状况进行分析,为离岸风机基座健康监测提供了一种可行的参考方案。 展开更多

关键词 离岸风机基座 随机波浪力 动态响应 固有频率

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基于干涉条纹的光谱仪光谱标定方法研究 被引量：1

13

作者 童俊海 钟舜聪 +2 位作者 张秋坤 林杰文 伏喜斌 《机电工程》 CAS 2017年第8期856-859,905,共5页

为了在光学相干层析(optical coherence tomography,OCT)系统中实现快速精准标定光谱仪的光谱带宽和确定光谱横坐标的变化规律,提出了用干涉条纹标定光谱带宽和确定波长非线性分布规律,从而实现了光谱仪光谱标定。先用单频激光确定了某... 为了在光学相干层析(optical coherence tomography,OCT)系统中实现快速精准标定光谱仪的光谱带宽和确定光谱横坐标的变化规律,提出了用干涉条纹标定光谱带宽和确定波长非线性分布规律,从而实现了光谱仪光谱标定。先用单频激光确定了某一特定波长在CCD中像素点位置,然后根据光程差与干涉光谱周期数之间的关系确定了光谱仪的光谱带宽范围;再运用多项式函数拟合干涉光谱,将光谱强度平滑处理并对干涉条纹的峰值间距做了插值处理。根据峰值间距与波数的比例关系,确定了波长在横坐标的分布规律。两个对照实验结果表明,运用该方法标定的光谱带宽误差在±0.15 nm以内,标定误差优于传统汞灯等标定方法。研究结果表明:光谱横坐标校正后明显提高了系统分辨率和信噪比,因此验证该标定方法是可行的。 展开更多

关键词 光谱仪 干涉条纹 非线性 光谱标定 单频激光

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基于内聚力单元与XFEM的热障涂层失效分析 被引量：3

14

作者 戴晨煜 钟舜聪 +2 位作者 唐长明 伏喜斌 黄学斌 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期138-143,I0007,共7页

为了更好的理解热障涂层的失效机理,文中运用ABAQUS有限元软件来分析热障涂层的失效情况,使用内聚力单元和扩展有限元(XFEM)两种方法研究热障涂层TGO界面开裂与陶瓷涂层(TC)和氧化层(TGO)内随机裂纹的萌生与扩展,研究竖直裂纹与水平裂... 为了更好的理解热障涂层的失效机理,文中运用ABAQUS有限元软件来分析热障涂层的失效情况,使用内聚力单元和扩展有限元(XFEM)两种方法研究热障涂层TGO界面开裂与陶瓷涂层(TC)和氧化层(TGO)内随机裂纹的萌生与扩展,研究竖直裂纹与水平裂纹的关系.结果表明,热障涂层TGO界面的开裂首先出现在TGO/TBC波谷处.陶瓷涂层和氧化层内随机裂纹的萌生同样发生在TGO/TBC波谷处.竖直裂纹的存在可以抑制水平裂纹的萌生与扩展,且其在TGO/TBC波谷处的扩展长度比在TGO/TBC波峰处的扩展长度更长,说明TGO/TBC波谷区域是个危险区域,在此区域容易引发裂纹的萌生与扩展. 展开更多

关键词 热障涂层 内聚力单元 扩展有限元

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