1 四川大学空天科学与工程学院，四川 成都 610065
2 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，四川 绵阳 621999
利用深度学习实现视觉图像的实时检测和姿态解算是引导机器人智能抓取的重要手段。针对机器人抓取检测中对准确性、实时性和稳定性的需求问题，构建了一种基于稳定轻量级网络的新型机器人抓取检测方法。将实例归一化层用于网络的卷积层和残差块中，每次只考虑单张图片的一个通道，不仅减少了运算量，还能有效利用单张图片的每个像素信息，在提升每个图像实例之间检测稳定性的同时加快模型收敛的速度；将特征金字塔网络分层结构融入上采样，并结合多维度语义信息增加对多尺度物体检测的准确度和稳定性。所构建的轻量级模型在交并比（IOU）为0.25时准确度为94.4%，画面传输速度为40.8 frame/s，并且在IOU低于0.5时准确度仍保持在80%以上。实验证明了在轻量级网络中加入实例归一化和特征金字塔的有效性。
机器视觉 机器人抓取 轻量级网络 物体检测 姿态检测 中国激光
2023, 50(13): 1304003
1 北华航天工业学院，河北 廊坊 065000
2 河北省航天遥感信息处理与应用协同创新中心，河北 廊坊 065000
3 中国地质大学(北京)，北京 100083
以河北省廊坊市永清县整个县域为研究区，以GF1-WFV 16 m分辨率影像为数据源，选取覆盖作物完整生长期多个时相的影像数据，构建作物归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index，NDVI)时间序列。通过对研究区NDVI曲线的分析，发现利用该数据构建的NDVI时间序列可描述研究区作物的生长特性，体现当地不同作物的物候差异，能有效地区分出当地的种植模式。选取NDVI曲线上最大值、最小值、峰值的出现时间、峰值数量和阈值等特征参数构建决策树。根据研究区的物候历和对当地种植结构的调查，利用最佳时相的影像，针对某一种或特定几种作物进行分类提取。分别采用决策树分类、神经网络分类等方法进行精度验证，综合比较得出最佳的作物分类方法。研究结果表明，在永清县这一县域研究区，利用GF1-WFV 16 m分辨率多时相遥感数据进行作物分类，采用决策树分类、神经网络分类两种方法的精度分别为72.0729%、87.3%。利用决策树分类的效果最优。
多时相 NDVI时间序列 决策树 神经网络 作物分类 multi-temporal NDVI time series decision tree neural network crop classification
中国工程物理研究院机械制造工艺研究所, 四川 绵阳 621000
抛光液黏度是影响射流抛光(FJP)效果的重要因素,针对硬脆光学元件射流抛光中对抛光液黏度缺乏系统研究的现状,研究了抛光液黏度变化对材料去除函数的影响。建立射流抛光连续相、离散相模型和磨损模型,计算不同黏度下磨粒运动轨迹,分析磨料颗粒撞击速度矢量随黏度的变化规律。配置不同黏度相同质量分数的抛光液,结合BK7工件静态采斑实验研究与塑性磨损理论计算,获得不同黏度下的材料去除函数,分析黏度对去除函数的影响机制,并进一步研究由此引起的工件表面粗糙度变化。结果表明:随着抛光液黏度增大,材料去除函数的去除深度减小、去除形状及去除范围保持不变,这有利于降低工件表面粗糙度。该研究扩展了现有光学元件射流抛光材料去除理论,对实际抛光液黏度调控具有理论指导意义。
光学加工 射流抛光 抛光液 黏度 材料去除 光学学报
2018, 38(12): 1222003
中国工程物理研究院机械制造工艺研究所, 四川 绵阳 621900
提出了一种高斯型去除(GTR)函数生成过程的数学建模方法。基于环路积分的思路,建立了一种旋转扫掠生成GTR函数的数学模型,明确了喷嘴高度为决定GTR函数形貌的关键工艺参数,验证了模型的正确性。在该模型的指导下,进一步研究了生成GTR函数的喷嘴高度范围和GTR函数的形貌变化规律,发现当回转中心与定点斜入射去除函数最深点重合时,生成的去除函数最接近理想高斯型。这对实际加工中工艺参数的优化具有理论指导意义。
光学设计 射流抛光 数学模型 高斯型去除函数 光学学报
2018, 38(10): 1022002
1 信息工程大学 地理空间信息学院, 郑州 450052
2 地理信息工程国家重点实验室, 西安 710054
3 西安测绘研究所, 西安 710054
4 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119
5 武汉大学 GNSS中心, 武汉430079
6 中国地震局地震研究所 地震大地测量重点实验室, 武汉430071
7 长安大学 地质工程与测绘学院, 西安710054
为了掌握微通道板探测器的X射线脉冲信号观测能力, 利用X射线脉冲星地面实验装置, 开展了长时间的不同流强和不同背景噪声强度下的微通道板探测器脉冲信号探测实验, 并建立了一套X射线探测器脉冲观测能力评估方法, 推导出基于光子计时模式下X射线探测器的脉冲信号信噪比、脉冲轮廓相似度、脉冲到达时间精度和最小可探测功率的关系表达式.实验中, 利用面积20 cm2的微通道板探测器开展了8组10 000 s的实验, 采集到有效观测数据, 然后搜索最佳脉冲周期, 重构观测脉冲轮廓, 估计脉冲轮廓特征参数.实验表明, 微通道板探测器具备良好的X射线脉冲信号观测与恢复能力, 在较弱脉冲信号强度(光子流量密度为0.05 ph/cm2/s)和较强背景噪声(背景噪声强度是脉冲信号的16倍)下获取观测脉冲轮廓的信噪比、相似度、脉冲到达时间观测精度分别为35.73、88.38%、51.53 μs和64.89、89.72%、29.24 μs, 验证了微通道板探测器具备一定的暗弱X射线脉冲星观测能力, 且微通道板探测器的脉冲探测能力随着脉冲信号强度增加、背景噪声强度减弱、累积观测时间增加而提升.
X射线探测 性能测试 微通道板探测器 地面测试系统 脉冲信号 X射线脉冲星模拟源 脉冲轮廓 背景噪声 X-ray detector Performance testing Micro-channel plate detector Ground testing system Pulsed signal X-ray pulsar simulator Pulse Profile Pulse noise
中国工程物理研究院机械制造工艺研究所, 四川 绵阳 621900
提出了一种快速生成高斯型去除函数的实验方法。通过研究倾斜定点入射方式下射流束中心与工件的交点和材料去除形貌之间的关系,得到了对应高斯型去除函数的喷嘴高度范围。在确定的工艺参数条件下,添加主轴旋转运动,得到了对应高斯型去除函数的喷嘴高度。对高斯型抛光斑进行了对称性分析和动态去除实验。结果表明,以高斯斑为基础的动态去除过程具有较高稳定性,能满足超精密光学加工的要求,同时也证明了该方法的高效性和可靠性。
光学制造 射流抛光 快速生成 实验方法 去除函数 高斯型
1 中国科学技术大学 精密机械与精密仪器系, 合肥 230026
2 中国科学院 国家天文台 南京天文光学技术研究所, 南京 210042
3 中国科学院 天文光学技术重点实验室, 南京 210042
根据多镜面地基望远镜在近红外实现共相衍射极限成像的需求，提出了一种基于压电堆栈致动器的高分辨率倾斜镜设计方案。该方案以哑铃型柔性铰链和菱形位移缩小结构(RADS)作为倾斜镜的运动传递元件，压电堆栈致动器(PSA)作为动力元件，并使用电涡流传感器作为角度测量部件。介绍了高分辨倾斜镜的工作原理，并对哑铃型柔性铰链和菱形位移缩小结构进行设计。柔性铰链和位移缩小结构的关键结构参数均采用理论计算、实验和仿真进行优化。建立倾斜镜模型，利用理论计算和有限元仿真软件分别计算倾斜镜的倾斜角度和分辨率。实验结果表明：设计的倾斜镜角度分辨率达到0.017″，最大倾斜角度为14.6″，谐振频率为136.97 Hz，与有限元仿真结果相吻合，满足地基望远镜系统衍射极限成像的要求。
倾斜镜 高分辨率 压电堆栈致动器 地基望远镜 柔性铰链 tip/tilt mirror high angular resolution piezoelectric stack actuator ground-based telescope flexible hinge 强激光与粒子束
2018, 30(7): 074102
1 中国科学院光电研究院，北京 100094
2 中国科学院大学，北京 100090
为评价VO2光学薄膜在光电器件中的工作可靠性，搭建了可输出连续渐变激光能量密度的脉冲激光照射实验平台，运用“1对1”与“s对1”2种激光损伤测试手段进行激光辐射照射实验，采用线性外推法和测量计算法2种方法对实验结果进行了处理并得出VO2薄膜在重复频率10 kHz、中心波长532 nm、脉冲宽度15 ps脉冲激光辐射下的损伤特性。结果表明：VO2薄膜损伤几率与脉冲激光的单脉冲能量密度呈线性关系，重复辐射的激光脉冲对VO2薄膜造成的损伤具有积累效应，且重复辐射的激光脉冲次数越多损伤积累效果越明显。
激光技术 二氧化钒薄膜 损伤特性 laser technology vanadium dioxide film damage feature
