作者单位
摘要
“天琴计划”教育部重点实验室,天琴中心 & 物理与天文学院,天琴前沿科学中心,国家航天局引力波研究中心,中山大学(珠海校区),广东 珠海 519082
Overview: The space gravitational wave detection telescope is one of the core payloads of the gravitational wave detection satellite, simultaneously expanding and contracting the transmitted beam. Optical path stability is one of the core indices for the telescope, closely related to its structural stability. To meet the ultra-high path stability and structural stability requirements posed by the gravitational wave detection mission, it is essential to study the structural deformation measurement of the telescope. Currently, there are still several shortcomings in the research of multi-degree-of-freedom deformation measurement methods for gravitational wave detection telescopes, such as inaccurate selection of measurement points, inability to decouple multi-degree-of-freedom coupling, and unclear identification of error sources in multi-degree-of-freedom measurement. This paper deeply investigates the high-precision measurement of structural deformation of space-borne telescopes designed for space gravitational wave detection. It preliminarily establishes a framework and method system for measuring the structural deformation of space-borne telescopes, theoretically describing the measurement principle of the method. The feasibility of this method applied to space gravitational wave detection is verified through simulation analysis and error decomposition. The paper focuses on resolving the issue of decoupling multiple degrees of freedom, establishing a mathematical model using analytical methods, and conducting preliminary validation using Zemax. Finally, noise analysis of the measurement system is carried out, with experimental testing of the main noise components in the measurement system, validating the correctness of the theoretical noise model proposed in this paper. The experimental results show that near 1 Hz, the displacement noise background of the single-link interferometer is 100 pm/Hz1/2. At 1 mHz in the low-frequency range, the displacement noise background reaches 10 nm/Hz1/2. The noise level of the measurement system below 1 mHz is mainly limited by environmental temperature noise, while above 10 mHz, it is primarily constrained by laser frequency noise, phase acquisition background noise, and vibration noise. During the development phase of the space gravitational wave detection telescope, the research on this measurement method is expected to fulfill the telescope's multi-degree-of-freedom deformation measurement needs. It also provides data feedback for telescope design and offers guidance for the study of the telescope's optical path stability.
空间引力波探测望远镜 形变测量 多自由度 解耦研究 噪声分析 the space gravitational wave detection telescope deformation measurement multi-degree-of-freedom decoupling study noise analysis 
光电工程
2024, 51(2): 230211
陈琪 1,2秦芝宝 1,2蔡晓誉 1,2李世杰 1,2[ ... ]邰永航 1,2,*
作者单位
摘要
1 云南师范大学物理与电子信息学院,云南 昆明 650500
2 云南省光电信息技术重点实验室,云南 昆明 650500
构建了一种基于自监督的框架,该框架从单目立体内窥镜视频中提取多视图图像,利用图像中的底层三维(3D)信息构建对象的几何约束,实现软组织结构的准确重建。基于分割任意场景模型对内窥镜下的动态手术器械、静态腹腔场景及可形变软组织结构进行分割解耦。该框架利用简单的神经网络多层感知机来表示动态神经辐射场(NeRF)中运动手术器械和形变软组织结构,基于偏斜熵损失对手术场景中的手术器械、腔体场景和软组织结构进行正确分离。在通过使用单目立体内窥镜捕获机器人手术模拟器场景的数据集上,将所提方法的结果与其他方法进行定量定性比较。结果表明本文方法在处理腹腔体场景、软组织结构重建、手术器械的分割解耦,以及来自多视点的3D信息和运动对象的图像分割等方面显著优于当前的方法。
视觉光学 神经辐射场 软组织三维重建 分割任意场景模型 分割解耦 
光学学报
2024, 44(7): 0733001
Author Affiliations
Abstract
1 Research Center for Humanoid Sensing, Zhejiang Lab, Hangzhou 311100, China
2 State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation, College of Optical Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
Friction plays a critical role in dexterous robotic manipulation. However, realizing friction sensing remains a challenge due to the difficulty in designing sensing structures to decouple multi-axial forces. Inspired by the topological mechanics of knots, we construct optical fiber knot (OFN) sensors for slip detection and friction measurement. By introducing localized self-contacts along the fiber, the knot structure enables anisotropic responses to normal and frictional forces. By employing OFNs and a change point detection algorithm, we demonstrate adaptive robotic grasping of slipping cups. We further develop a robotic finger that can measure tri-axial forces via a centrosymmetric architecture composed of five OFNs. Such a tactile finger allows a robotic hand to manipulate human tools dexterously. This work could provide a straightforward and cost-effective strategy for promoting adaptive grasping, dexterous manipulation, and human-robot interaction with tactile sensing.
robotic perception adaptive grasping slip detection force decoupling polymer optical fiber 
Opto-Electronic Advances
2023, 6(10): 230076
作者单位
摘要
中国矿业大学(北京) 力学与建筑工程学院, 北京 100083
在爆破工作中, 炮孔堵塞的效果对爆破工作的效果与安全有很大的影响, 为了提高爆破效果、降低爆破成本, 确定炮孔堵塞的最佳长度很有必要。结合爆轰波理论和理论力学, 采用理论分析与LS-DYNA数值模拟相结合的办法, 进行炮孔堵塞长度对爆破效果影响的研究, 并通过现场进行验证。研究结果表明: 炮孔深度在0.6~1.4 m时, 最佳的炮孔堵塞比例为0.38~0.54, 且随炮孔深度的增大而减小, 炮孔深度在1.6~2.4 m时, 最佳的炮孔堵塞比例为0.36~0.38; 炮孔深度超过1.2 m, 同时炮孔堵塞长度≥1/2炮孔深度后, 存在炮孔堵塞过长效应导致爆破效果不佳。径向不耦合系数R对炮孔的最佳堵塞长度具有显著的影响, 当R≤1.8时, 最佳炮孔堵塞长度随着R的增大而减小, 当R>1.8时, 最佳炮孔堵塞长度不随R改变。在大同王村煤业有限责任公司8107顶回风巷进行了现场试验, 分别对1.2 m和2.2 m的掏槽孔以及2.0 m的辅助眼进行试验, 炮孔的最佳堵塞长度分别为50 cm、90 cm和80 cm, 与理论计算、数值模拟的结果相吻合。
炮孔堵塞长度 数值模拟 堵塞比例 爆破效果 径向不耦合系数 stemming length numerical simulation stemming ratio blasting effect radial decoupling coefficients 
爆破
2023, 40(3): 108
作者单位
摘要
南京航空航天大学, 南京 211000
双螺旋桨推进复合式直升机具有可变飞行模式, 过渡段是实现不同飞行模式转换的必经阶段, 且两侧螺旋桨的不对称效果加剧横航向耦合, 为保证复合式直升机过渡段的飞行安全, 设计横航向姿态解耦控制系统。针对复合式直升机过渡飞行阶段存在的控制方式转换与横航向通道间操纵耦合问题, 制定了以操纵功效为约束的控制方式线性过渡策略, 基于显模型跟踪解耦控制理论设计了控制阵解耦的姿态控制器, 构建了横航向姿态解耦控制系统仿真模型。仿真结果表明: 该控制系统可以有效保证复合式直升机控制方式平稳转换, 并实现横航向通道解耦控制。
复合式直升机 过渡策略 显模型 解耦控制 compound helicopter transition strategy explicit model decoupling control 
电光与控制
2023, 30(12): 86
作者单位
摘要
1 中国空空导弹研究院, 河南 洛阳 471000
2 航空制导武器航空科技重点实验室, 河南 洛阳 471000
随着人工智能和无人技术的发展应用, 未来制空作战的规模化对抗进程加快。分析了未来制空作战平台及制空作战**的发展情况, 梳理了规模化空战具备的参战平台高密度协同对抗、制空**饱和协同攻击、网络信息作为基础支撑的主要特点, 从作战使用、生产制造、设计研制等方面分析了规模化空战对未来空空导弹发展的需求和影响, 可为空空导弹的未来发展提供一定的技术借鉴。
规模化作战 空空导弹 低成本设计 系统架构设计 导弹解耦设计 large-scale operation air-to-air missile low-cost design system architecture design missile decoupling design 
电光与控制
2023, 30(12): 1
作者单位
摘要
1 北京师范大学 人工智能学院, 北京 100875
2 济南大学 信息科学与技术学院, 山东 济南 250002
为了解决脉冲星识别研究局限在常规分类算法的视野中而缺乏针对性的问题, 文章针对脉冲星数据集的特点, 挖掘其内在特征与其他研究领域的关联性, 发现了脉冲星数据与长尾分布之间存在的联系, 探求脉冲星数据与长尾分布的特征一致性, 首次将脉冲星数据分布看作长尾分布的一种特例。并从长尾视觉识别视角中的优化训练策略角度出发, 提出了一种基于解耦训练策略的脉冲星识别算法。算法采用解耦训练策略, 在操作上简捷高效, 具备更强的可移植性。经过数据集的验证, 算法能有效改善决策边界, 在HTRU_bands和HTRU_ints数据集的召回率相较于对比方法分别提升了11.8%和13%, 是一种性价比较高的有效识别算法。
脉冲星识别算法 长尾分布 解耦训练 pulsar recognition algorithm long-tail distribution decoupling training 
光学技术
2023, 49(6): 680
作者单位
摘要
重庆交通大学 机电与车辆工程学院,重庆400074
针对三维力传感器维间耦合干扰问题,以基于光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)的一体式三维力传感器为研究对象,提出了一种基于白鲨优化算法的优化极限学习机(White Shark Optimizer-Extreme Learning Machine, WSO-ELM)的非线性解耦算法。首先,设计了基于FBG的一体式三维力传感器,阐明该传感器波长漂移量与三维力的映射关系;然后,搭建静态标定实验系统,分析三维力耦合特征,并建立WSO-ELM算法三维力传感器解耦模型,利用白鲨优化算法(White Shark Optimizer, WSO)稳定、高效特点优化模型,寻找ELM神经网络隐含层神经元数与解耦时间的最佳参数组合,开展基于WSO-ELM的三维力传感器非线性解耦研究;最后,该传感器解耦后最大平均I类误差达到0.51%,最大平均II类误差达到0.65%,实现了基于WSO-ELM的三维力非线性解耦。为验证解耦效果,将WSO-ELM算法与极限学习机神经网络模型、反向传播神经网络、最小二乘法解耦效果进行对比实验。实验结果表明:WSO-ELM算法具有较好的解耦效果,能有效构建三维力维间耦合关系,同时降低传感器耦合干扰,提高传感器的测量精度,具有良好的非线性解耦能力。
白鲨优化算法 非线性解耦 三维力传感器 光纤布拉格光栅 极限学习机算法 white shark optimizer nonlinear decoupling three-dimensional force sensor fiber Bragg grating extreme learning machine 
光学 精密工程
2023, 31(18): 2664
孙向向 1,2周善贵 1,2,3,4,5,*
作者单位
摘要
1 中国科学院大学 核科学与技术学院北京 100049
2 中国科学院理论物理研究所 中国科学院理论物理前沿重点实验室北京 100190
3 中国科学院大学 物理学院北京 100049
4 湖南师范大学 量子效应及其应用协同创新中心长沙 410081
5 中国科学院理论物理研究所 北京航空航天大学彭桓武科教合作中心北京 100191
随着放射性核束物理的快速发展,在远离β稳定线的原子核中发现或者预言了很多奇特核结构现象,包括变形晕、变形晕核中形状退耦合等。对这些奇特核现象的研究是当前核物理的重要前沿领域。协变密度泛函理论是目前最为成功的用于描述原子核结构性质的理论模型之一。本文介绍基于协变密度泛函理论对变形晕核研究的结果和进展。考虑连续谱效应的形变相对论Hartree-Bogoliubov理论实现了变形晕核的微观自洽描述并预言了镁-44中的变形晕和核芯与晕的形状退耦合现象。之后,该理论还被用于研究硼和碳等同位素链原子核中的变形晕现象。基于该理论的角动量投影计算表明:在变形晕核的低激发转动态中依然存在晕现象以及形状退耦合现象。
协变密度泛函理论 变形晕核 形状退耦合 转动激发 Covariant density functional theory Deformed halo nuclei Shape decoupling effects Rotational excitation 
核技术
2023, 46(8): 080015
作者单位
摘要
1 南京理工大学 机械工程学院,江苏南京20094
2 吉林大学 机械与航空航天工程学院,吉林长春13005
3 上海交通大学 机械与动力工程学院,上海200240
三轴快速刀具伺服(Fast Tool Servo, FTS)具有更高的刀具空间运动柔性,逐渐用于复杂光学曲面和微纳结构表面的切削加工。针对所研制电磁-压电混合驱动三轴FTS存在的轴间耦合、高频谐振和迟滞非线性等因素对轨迹跟踪性能的影响,研究综合补偿策略实现三轴空间轨迹的高性能跟踪控制。以陷波滤波器抑制系统高频谐振,以前馈解耦补偿弱化平面轴间耦合;针对法应力电磁驱动和压电驱动的迟滞非线性,提出以线性动力学模型级联Prandtl-Ishlinskii模型描述各轴的动态迟滞特性,并构建无需直接求逆的迟滞前馈补偿模型,实现系统的迟滞非线性补偿。谐波扫频测试结果表明:所采用的陷波滤波器可以很好地消除高频谐振,前馈解耦补偿可将平面XY轴间的耦合幅值降低约14 dB。宽频域内迟滞建模结果表明:平面XY轴和Z轴的动态迟滞建模误差分别小于±2.2%和±1.8%。以PID为主控制器,对宽频谐波(10~100 Hz)的跟踪结果表明:采用综合补偿策略获得各轴的最大跟踪误差约为仅采用逆动力学前馈补偿的25%~50%,进一步对空间螺旋球面轨迹进行了跟踪测试,证明了所构建的综合补偿控制策略的有效性。
快速刀具伺服 轨迹跟踪控制 陷波滤波器 前馈解耦补偿 动态迟滞模型 fast tool servo trajectory tracking control notch filter feed-forward decoupling compensation dynamic hysteresis model 
光学 精密工程
2023, 31(15): 2236

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