华中光电技术研究所—武汉光电国家研究中心，湖北武汉 430223
瞬断是表征精密导电滑环性能的主要性能指标，其具有出现概率低、时间短、难以检测的特点，但却又极易对系统造成不确定的影响，直接关系到系统信号传输的可靠性。对惯导设备转台调制过程中出现航姿跳变故障原因进行分析，通过搭建检测系统复现导电滑环的瞬断现象，指出外界微小异物进入环槽必定会导致具有刷丝对称双接触特点的导电滑环产生瞬断现象，从而导致航姿跳变故障的发生，且使导电滑环出现不可逆转的损伤。
惯导设备 航姿跳变 旋转变压器 导电滑环 瞬断 对称双接触 外界异物 inertial navigation equipment navigation position jump rotary transformer conductive slip ring instantaneousbreakingfailure symmetricaldoublecontact foreignmatter
兰州大学 信息科学与工程学院, 甘肃 兰州 730000
机场跑道异物探测是飞行安全的重要保障措施之一。从发展趋势看, “雷达+光电”的多源复合探测系统是机场跑道异物探测技术的发展方向, 迫切需要高集成度、高协调性的一体化设备。文章针对跑道异物探测场景, 基于光电探测和雷达原理, 通过异形天线设计, 高效分配毫米波探测和光学探测能力、合理规划毫米波天线口面和光学探测镜头布局, 进行光学成像系统和毫米波系统的协同设计和优化, 实现该复合探测系统前端最重要的一体化探测天线。该复合天线在确保最大限度发挥光电和毫米波雷达探测能力的同时, 获得紧凑、合理的一体化结构, 为高集成度、高性能的多源探测系统奠定技术基础。
多源探测技术 机场跑道异物 毫米波-光电复合 一体化设计 multi-source detection technology foreign object debris (FOD) MMW-optic composite integrated design
辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(3): 030601
1 华东交通大学机电与车辆工程学院, 江西 南昌 330013
2 载运工具与装备教育部重点实验室(华东交通大学), 江西 南昌 330013
3 北京伟创英图科技有限公司, 北京 100070
4 International Agricultural Research and Training Center (IARTC) , Menemen-zmir 35660, Turkey
茶叶是大众青睐的健康饮品之一, 但茶叶在机器采收和加工过程中, 容易混入茶梗和昆虫异物, 污染茶叶、 影响其质量安全, 是未来应防范和检测的重点。 X射线成像技术, 根据食品基质和异物的密度差实施检测, 广泛适用于金属异物并延伸至高密度塑料, 但对于茶梗、 昆虫这类低密度有机异物尚不适用, 所以迫切需要研发新型无损检测技术和方法。 针对片状茶叶重叠、 遮掩异物的问题, 提出了电磁振动上料辅助近红外光谱和荧光图像的检测方案, 进行绿茶中的内源性异物茶梗和外源性异物昆虫的在线检测研究。 通过电磁振动上料辅助近红外光谱和荧光成像系统, 采集了600～1 050 nm范围的近红外光谱600条和RGB-N四通道图像各65幅。 采用451条光谱进行建模, 其余149条光谱作为预测集, 评估模型的性能, 比较了去趋势(Detrending)、 多元散射校正(MSC)、 标准正态变换(SNV)、 变权重正态变换(VSN)、 迭代自适应加权惩罚最小二乘法(airPLS)、 不对称最小二乘法(ALS)、 光程估计与校正(OPLEC)等不同光谱预处理方法的处理效果, 其中OPLEC能较好地消除散射效应, 偏最小二乘判别分析(PLS-DA)模型的正确识别率由78%提高到85%。 结果表明, 近红外光谱结合OPLEC能够更加准确地检出茶叶中的茶梗和昆虫异物。 与近红外光谱的精确点测量相比, 图像提供了较大范围的检测手段。 对65幅蓝色(B通道)图像进行分析, 采用最大类间方差法进行阈值分割后, 对图像进行取反运算、 中值滤波、 连通区域标记和特征提取, 提取出长轴长、 短轴长、 长短轴比、 离心率四个特征变量, 采用267个感兴趣目标, 建立了线性判别分析(LDA)模型, 用未参与建模的88个感兴趣目标来评价模型的预测能力, 正确识别率达到了64%。 实验结果表明, 电磁振动上料辅助近红外光谱和荧光图像在线检测茶梗和昆虫异物具备可行性, 为食品中有机异物在线检测提供了低成本的解决方案。
近红外光谱 荧光 食品异物 茶叶 电磁振动 Near-infrared spectroscopy (NIRS) Fluorescence Food foreign body Tea Electromagnetic vibration
1 中国农业大学信息与电器工程学院食品质量与安全北京实验室, 北京 100083
3 中国农业大学工学院, 北京 100083
十四五期间, 我国渔业总产量预计持续增长, 水产品进一步成为消费者重要饮食组成, 但因销售者与消费者食品安全知识和操作过程存在差距导致的食品安全事件频频发生。 光谱技术因快速、 无损、 测试重现度高的优点, 既体现物体的光谱属性, 也体现了样品的空间信息, 已成为水产品检测技术的热点, 但多聚焦于新鲜度检测。 该文综述了近10年来光谱技术在水产品异物残留检测的研究进展, 分别从鱼骨检测、 掺伪分析、 寄生虫检测与重金属检测四方面介绍常见光谱技术应用及进展, 包括X射线技术(X-Rays)、 可见光成像(VIS)、 近红外成像(NIR), 高光谱成像(HSI)等, 介绍目前存在问题的同时, 展望光谱技术在水产品异物残留检测的发展前景: 传统检测算法进一步优化, 多光谱技术被用于水产品异物残留检测; 深度学习在特征提取的巨大优势得以应用, 光谱技术在水产品异物残留检测的应用领域研究更加深入; 光谱技术与多种检测技术的有机融合成为必然趋势, 在线实时检测成为可能。
光谱技术 水产品 鱼骨 异物检测 Spectroscopic techniques Aquietc products Fish bones Foreign object detection 光谱学与光谱分析
2022, 42(6): 1661
光学 精密工程
2022, 30(13): 1591
1 南京航空航天大学自动化学院，南京 210000
2 中国航空无线电电子研究所，上海 200000
机场跑道异物(FOD)检测对机场安全运营具有重大意义。为此，自主设计了一套基于无人机的FOD检测与定位系统，该系统采用多无人机协同的迂回式航线规划策略对机场跑道进行图像采集; 然后针对异物标记问题，采用基于RootSIFT特征点匹配的自动校直拼接算法还原机场跑道全景; 最后设计了Faster R-CNN异物检测器，实现对FOD的检测与定位。基于实测数据的试验结果表明，该系统能有效提升FOD检测效率，并获得了较为满意的FOD检测定位效果。
机场跑道异物检测 航线规划 全景拼接 拼接校直 FOD detection route planning RootSIFT RootSIFT panoramic stitching stitching and aligning Faster R-CNN Faster R-CNN
华东交通大学机电与车辆工程学院, 江西 南昌 330013
中国红茶因其悠远的文化底蕴和多种保健功效而广受推崇。 红茶经杀青、 揉捻、 晒干、 筛选、 干燥制成成品。 但复杂的加工工艺也增加了物理污染的风险, 在加工过程中难免会夹杂非茶类异物。 物理污染属于随机事件, 占食品安全投诉事件的19.8%。 降低食品污染是未来造成厂家与消费者、 进出口贸易双方争议的关键。 昆虫等有机异物尚属于X射线不可检测范畴的食品异物, 但昆虫异物混入频率较高, 容易造成消费投诉, 迫切需要开发相应的无损检测方法。 太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术作为一种新兴的检测技术, 在农产品、 食品以及药品无损检测方面均具有良好的应用潜力。 THz具有良好的低能透射和指纹光谱特性、 且无电离辐射损伤, 能透过食品基质获取潜藏异物的光谱和图像信息, 是农产品、 食品无损检测的较佳选择。 为了实现茶叶夹杂低密度有机异物的高效检测, 本文基于THz光谱技术, 探索红茶夹杂昆虫异物的无损检测新方法。 在0.2~3.0 THz范围内, 采集了红茶基质、 昆虫异物以及夹杂昆虫异物红茶的THz光谱。 分析了茶叶基质和昆虫异物的THz吸收系数和介电损耗响应特性, 从频谱图可以看出茶叶基质与昆虫异物的THz吸收系数和介电损耗存在显著的差异, 主要由昆虫异物的蛋白质和脂肪成分引起, 这奠定了红茶夹杂昆虫异物的THz光谱检测基础。 但茶叶与昆虫异物吸收系数均无明显的特征峰, 且在2.0~3.0 THz高频波段内存在较为明显的噪声。 采用主成分分析方法分别对吸收系数和介电损耗进行降维处理, 通过得分图可以判断出红茶基质与夹杂昆虫异物的红茶之间存在明显的区别, 且吸收系数的聚类效果优于介电损耗系数。 分别选取0.5~1.0 THz范围的THz吸收系数和介电损耗为输入向量, 建立了支持向量机(SVM)和线性判别分析(LDA)判别模型。 实验结果表明, 基于THz吸收系数的LDA判别模型精度最高, 新样品的正确识别率为73.68%。 这说明应用THz时域光谱无损检测红茶夹杂的昆虫异物具有可行性, 同时THz光谱结合模式识别算法为茶叶夹杂昆虫异物无损检测提供了新方法, 也可为其他农产品和食品检测提供参考。
太赫兹 光谱 茶叶 昆虫异物 判别分析 Terahertz Spectra Tea Foreign body of insects Discriminant analysis 光谱学与光谱分析
2021, 41(9): 2723
异物是TFT-LCD制程常见的顽固缺陷, 在高世代线(8.5代线)以摩擦工艺生产mobile产品时不良发生率更高。本文针对8.5代线生产Mobile产品时所产生的异物进行原因及机理分析, 发现该异物来源于摩擦制程, 产生机理为: 摩擦辊在玻璃基板上摩擦时, 布毛容易刮起配向膜而产生细小的PI碎屑。为此本文从摩擦强度、单辊摩擦和光配向工艺进行实验, 实验结果显示: 对于改善细小的PI碎屑最优工艺为光配向, 异物不良由2.34%降至0.41%。在最优的光配向工艺条件下继续优化清洗机条件: 在高压气液混合喷射(HPMJ)的压力8 MPa、清洗机速度6 600 mm/min和风刀喷淋(AK Shower)打开条件下异物不良降至0.16%, 改善效果明显。
异物 Mobile产品 单辊摩擦 光配向 清洗机 particle mobile product single roller friction optical alignment after rubbing cleaner
1 北京交通大学 机械与电子控制工程学院, 北京 100044
2 北京交通大学 载运工具先进制造与测控技术教育部重点实验室, 北京 100044
异物侵入铁路限界严重影响行车安全, 识别铁路限界内的人员侵入对保证铁路运营安全具有重要意义。由于既有铁路图像异物侵入检测系统只能检测报警图像, 无法区分是人员侵入的正确报警还是光线干扰导致的误报警, 为了降低上述误报警, 本文建立了铁路异物侵限报警样本的训练集和测试集, 提出了将改进的深度卷积网络提取的高层Alex特征和HOG特征相结合并用于深度卷积网络模型训练的分类算法。首先引入了改进的AlexNet深度卷积神经网络模型, 提取了自动学习的Alex高层特征, 然后将其与HOG特征相结合形成Alex-HOG组合特征, 最后利用组合特征对分类网络进行训练。铁路异物侵限报警测试样本库的实验表明, 该方法对1 498张测试样本图像的识别准确率高达98.46%, 时间为3.78 s, 实时性和准确率均有较大提高, 对降低系统误报率具有重大意义。
铁路异物分类识别 行人检测 深度卷积网络 HOG组合特征 railway objects classification and identification pedestrian detection deep convolutional network HOG combined features 光学 精密工程
2018, 26(12): 3040
