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    • 1  超精密测量是支撑光刻机技术发展的基石
    谭久彬
    2023, 44(3):1-7.
    [摘要](1709) [HTML](0) [PDF 976.07 K](5887)
    摘要:
    光刻机是尖端装备的珠穆朗玛峰。 超精密测量是支撑光刻机产品研发与制造,保证光刻机产品制造精度等级与质量水 平的基石。 本文综述了光刻机产业的特点与发展趋势。 在此基础上,从零部件、分系统、整机集成、整机性能层面阐述了超精密 测量对光刻机技术发展的支撑作用。 分析了光刻机产品精密能力提升的途径和超精密光刻机产业测量体系建立的必要性,包 括管控超精密光刻机产品制造质量的工业测量体系和管控光刻机产品工业测量体系量值准确可靠的计量体系。 提出了建设光 刻机产业计量测试中心的必要性。
    2  我国海洋观测仪器设备体系化发展研究
    彭 伟，厉运周，高艳波，薛彩霞，王军成
    2023, 44(12):88-100.
    [摘要](1874) [HTML](0) [PDF 1.37 M](3082)
    摘要:
    海洋观测仪器设备是国家海洋综合实力的重要体现,是确保业务化海洋观测网有效运行的重要手段。 虽然近年来我国 海洋观测仪器设备在海洋观测网建设中发挥了重要作用,但与世界先进海洋国家相比仍存在一定差距。 本文以海洋发展需求 为牵引,建立了天空基、岸基、海基、海底基的多层级海洋观测仪器设备体系框架;梳理了我国各类海洋观测仪器设备的发展现 状,阐述了我国海洋观测仪器设备发展在体系建设、传感器建设、测试验证平台、标准等方面存在的问题,提出了加大装备国产 化研发力度、建立评价标准和方法、开展现场比测及加强高技术成果应用建议,为我国业务化海洋观测网建设发展提供参考和 借鉴。
    3  软体机械臂控制方法研究现状及展望
    耿 鹏，何彦霖，杨 溢，历文宇
    2023, 44(11):85-98.
    [摘要](1987) [HTML](0) [PDF 12.40 M](5352)
    摘要:
    软体机械臂由于具有多自由度、高灵活性、较强的环境适应能力以及安全可交互性高等优势,近年来在生物医疗和海洋 勘探等诸多领域得到广泛应用。 软体机械臂采用高度可变形的柔性材料制作而成,由于其材料的非线性特征,软体机械臂的精 确控制一直是该领域的研究重点和难点,国内外研究人员针对软体机械臂的控制方法开展了大量研究并取得了较大进展。 但 是目前仍然存在若干问题,亟待探讨解决方法。 为此,本文梳理了近十年来国内外研究人员在软体机械臂的运动控制方法上取 得的研究成果,分析总结了目前软体机械臂常用的控制方法和最新技术等,指出了软体机械臂控制面临的难题与挑战,并对软 体机械臂控制方法的未来发展方向进行了探讨和展望。
    4  智能化带式输送机健康监测技术研究综述
    周 坪，马国庆，周公博，马天兵，李远博
    2023, 44(12):1-21.
    [摘要](2315) [HTML](0) [PDF 27.09 M](2572)
    摘要:
    作为各类离散物料连续化、长距离、大运量运输的关键装备,智能化带式输送机近年来受到高度重视,对其健康监测技 术的研究对促进带式输送机深度智能化、确保稳定高效运行、实现全面智能保护和安全生产有着重要意义。 本文首先将带式输 送机的输送带、托辊、滚筒、减速器等关键部件作为研究对象,从信息感知与处理、故障诊断、状态评估与预测 3 个方面分析了相 关健康监测技术的研究进展。 然后,总结了现有智能化带式输送机健康监测技术的优缺点,分析了现存问题及其可能遇到的挑 战。 最后,从多源状态感知与预处理技术、早期故障诊断技术、健康评估与预测技术、全状态网络化监测技术、数字孪生监测技 术等方面,提出了未来具有研究价值的潜在方向。
    5  基于深度学习的三维点云分析方法研究进展
    陈慧娴，吴一全，张 耀
    2023, 44(11):130-158.
    [摘要](1576) [HTML](0) [PDF 2.25 M](5058)
    摘要:
    点云是目前自动驾驶、机器人、遥感、增强现实(AR)、虚拟现实(VR)、电力、建筑等领域最常用的三维数据处理形式,深 度学习方法能够处理大型数据,且可自主提取特征,因此点云深度学习方法已逐渐成为研究热点。 本文综述了近十年来基于深 度学习的三维点云分析方法的研究进展。 首先给出了三维点云深度学习的相关概念;然后针对点云目标检测与跟踪、分类分 割、配准和匹配以及拼接这 4 种任务,分别阐述了相应的深度学习方法的原理,分析并比较了各自的优缺点;随后整理了 18 种 点云数据集和 4 种点云分析任务的性能评价指标,并给出了性能对比结果;最后总结了点云分析方法目前存在的问题,对进一 步的研究工作进行了展望。
    6  变分模式分解方法研究与应用综述
    江星星，宋秋昱，杜贵府，黄伟国，朱忠奎
    2023, 44(1):55-73.
    [摘要](1819) [HTML](0) [PDF 5.21 M](9648)
    摘要:
    自适应信号分解领域一个十分活跃的分支———变分模式分解(VMD)已经成为信号处理与检测技术学界一个热门的研 究方向。 VMD 对非平稳、非线性信号具有良好的处理效果。 针对 VMD 模型及其参数选择,发展了许多拓展模型及参数优化方 法。 本文回顾近十年来 VMD 的研究进展,对相关的文献进行总结与分析。 首先,分析 VMD 的原理性优势及其在各个领域的应 用潜力;其次,根据模型对不同信号类型的匹配能力,分类总结 VMD 拓展模型的不同特性和适用场景;然后,归纳 VMD 及其拓 展模型参数优化方法的研究现状,探讨与分析不同模型参数优化方法的特点和最新研究趋势;最后,对 VMD 的未来发展提出 6 点展望,为后续的研究指明方向。
    7  基于机器视觉的 PCB 缺陷检测算法研究现状及展望
    吴一全，赵朗月，苑玉彬，杨 洁
    2022, 43(8):1-17.
    [摘要](3781) [HTML](0) [PDF 3.57 M](9311)
    摘要:
    印刷电路板(PCB)是电子零件的基板,需求量极大,承载着电路元件和导线的布局,其优良与否对电子产品的质量有着 重要影响。 由于电子产品的制作逐渐趋于轻薄、精小,基于机器视觉的 PCB 缺陷检测已成为一个具有挑战性的问题。 为了加 深研究人员对 PCB 缺陷检测的理解,本文从传统图像处理方式、传统机器学习及深度学习 3 大维度全面回顾了近 10 年基于机 器视觉的 PCB 缺陷检测算法,并分析其优缺点;介绍了 9 个 PCB 数据集,给出了评价 PCB 缺陷检测算法的性能指标,且在 PCB 数据集及流行的小目标数据集上分别对典型的算法进行了对比分析;最后指出了 PCB 缺陷检测算法目前存在的问题,展望了 未来可能的研究趋势。
    8  基于机器视觉的表面缺陷检测方法研究进展
    赵朗月，吴一全
    2022, 43(1):198-219.
    [摘要](4031) [HTML](0) [PDF 2.30 M](25942)
    摘要:
    在半导体、PCB、汽车装配、液晶屏、3C、光伏电池、纺织等行业中,产品外观与产品性能有着千丝万缕的联系。 表面缺陷 检测是阻止残次品流入市场的重要手段。 利用机器视觉的技术进行检测效率高、成本低,是未来发展的主要方向。 本文综述了 近十年来基于机器视觉的表面缺陷检测方法的研究进展。 首先给出了缺陷的定义、分类以及缺陷检测的一般步骤;然后重点阐 述了使用传统图像处理方式、机器学习、深度学习进行缺陷检测的原理,并比较和分析了优缺点,其中传统图像处理方式分为分 割与特征提取两个部分,机器学习包含无监督学习和有监督学习两大类,深度学习主要囊括了检测、分割及分类的大部分主流 网络;随后介绍了 30 种工业缺陷数据集以及性能评价指标;最后指出缺陷检测方法目前存在的问题,对进一步的工作进行了 展望。
    9  电感式角位移传感器技术综述
    秦 毅，王阳阳，彭东林，陈锡侯，武 亮
    2022, 43(11):1-14.
    [摘要](2226) [HTML](0) [PDF 9.38 M](9894)
    摘要:
    电感式角位移传感器具有良好的环境适应力、较高的测量精度和稳定性的优点,该类型的角位移传感器广泛应用于高 端装备、电动汽车、机器人、飞行器、武器等领域。 本文介绍了 3 种电感式角位移传感器,包括旋转变压器、感应同步器这两种典 型的电感式角位移传感器以及我国学者自主研发的磁场式时栅位移传感器。 对它们的测量原理及关键技术做了详尽的综述, 并分析了这些技术的优点与局限性。 根据近年来电感式角位移传感器的发展现状,详细论述了电感式角位移传感器在机械、汽 车、工业机器人、航空、航天和国防等领域的应用情况。 最后,分析得出电感式角位移传感器技术应往高精度、高可靠性、嵌入式 测量、复合功能测量、智能化等方向发展。
    10  飞机机电系统部件数据驱动健康状态 在线估计方法综述
    张玉杰，彭 宇，刘大同
    2022, 43(6):118-130.
    [摘要](1702) [HTML](0) [PDF 1.57 M](3263)
    摘要:
    飞机机电系统的机电部件(飞机机电系统部件)处于良好的健康状态是飞机机电系统安全运行重要前提,对于保障飞 机正常飞行和成员安全具有重要意义。 飞机机电系统部件健康状态在线估计可以实现部件健康状态的在线估计,有效支撑部 件的视情维修,进而为飞行任务保障提供决策参考。 本文以代表性飞机机电系统部件机电作动器和辅助动力装置为具体研究 对象,在对该领域健康状态估计方法进行充分调研基础上,阐述飞机机电系统部件健康状态估计基本概念及内涵,并针对飞机 机电系统部件数据驱动健康状态在线估计方法体系进行系统地分析,进而归纳总体发展动态并展望未来发展方向,以此为相关 研究者提供参考。
    11  3D 激光雷达 SLAM 算法综述
    周治国，曹江微，邸顺帆
    2021(9):13-27.
    [摘要](1647) [HTML](0) [PDF 15.78 M](4138)
    摘要:
    无人平台在大范围环境中实现自主定位与导航的能力需求日益严苛,其中基于激光雷达的同步定位和绘图技术 (SLAM)是主流的研究方案。 在这项工作中,本文系统概述了 3D 激光雷达 SLAM 算法框架和关键模块,分析阐述了近年来的 研究热点问题和未来发展趋势,梳理了 3D 激光雷达 SLAM 算法性能的评估标准,并据此选取目前较为成熟的具有代表性的 6 种开源 3D 激光雷达 SLAM 算法在机器人操作系统(ROS)中进行了测试评估,基于 KITTI 基准数据集,从 KITTI 官方精度标准、 SLAM 算法精度指标、算法耗时和处理帧率 3 方面进行了横向比较,结果表明,所选 6 种算法中 LIO-SAM 算法性能综合表现突 出,其在 00 序列数据集的测试中,绝对轨迹误差(ATE)和相对位姿误差(RPE)的 RMSE 数据分别为 1. 303 和 0. 028,算法处理 的帧率(fps)为 28. 6,最后依据 CiteSpace 分析讨论了 3D 激光雷达 SLAM 技术的应用趋势。
    12  基于视觉的采摘机器人目标识别与定位方法研究综述
    郑太雄，江明哲，冯明驰
    2021(9):28-51.
    [摘要](1915) [HTML](0) [PDF 6.44 M](11477)
    摘要:
    目标识别和定位的精度直接关系到采摘机器人采摘效率、质量和速度。 本文对近年来采摘机器人的目标识别和三维定 位的研究工作进行了系统性的总结和分析,综述了果蔬识别和定位的几种主要方法:目标识别:数字图像处理技术、基于机器学 习的图像分割与分类器和基于深度学习的算法;三维定位:基于单目彩色相机、基于立体视觉匹配、基于深度相机、基于激光测 距仪和基于光基 3D 相机飞行时间的三维定位。 分析了影响果蔬识别和定位精度的主要因素:光照变化、复杂的自然环境、遮 挡以及动态环境干扰下成像不精确。 最后对采摘机器人目标识别与定位的未来发展作了几点展望。
    13  面向脉诊客观化的脉搏传感器研究综述
    罗静静，左晶晶，季仲致，陈启亮，周 鹏
    2021(8):1-14.
    [摘要](1854) [HTML](0) [PDF 10.37 M](3410)
    摘要:
    脉诊客观化是利用现代仪器和设备,客观记录脉象信息、提出分析方法与参数指标,并结合中医脉象信息量化原理服务 中医病证辨识的过程。 由于脉搏信号质量直接影响脉象分析的方法和结果,脉诊客观化研究的重要内容是脉象信息的采集和 处理,关键在于脉搏传感器的选择。 本文从脉诊客观化的国内外研究进程以及目前所面临的客观化标准不统一、无法广泛应用 于临床等问题出发,列举分析了压力式、光电容积式、光纤式传感器等几种典型的脉搏传感器及其在脉搏监测系统中的应用现 状。 本文重点介绍了脉诊仪的柔性、面阵式压力传感器,及其在多位点脉搏检测性能上的优势,并展望了脉搏传感器的发展方 向及应用领域,为中医脉诊传感器及客观化的进一步研究提供了新的思路。
    14  电磁式扭矩传感器原理、研究现状及发展趋势
    李志鹏，王博男，孟 旭，张 超
    2021(1):1-14.
    [摘要](1836) [HTML](0) [PDF 2.68 M](3575)
    摘要:
    电磁式扭矩传感器可实现对扭矩的非接触式测量,该传感器具有精度高、抗干扰能力强、无需额外电源和易于安装的诸 多优点,非常适合高温、高湿、粉尘极端环境下的扭矩测量。 介绍并围绕电磁式扭矩传感器的工作原理,明确归纳了电磁式扭矩 传感器的涵盖类别并给出了几款具有代表性的电磁式扭矩传感器。 结合国内外 30 年来电磁式扭矩传感器的发展情况,根据测 量扭矩量程大小的技术特点分类阐述,详细论述了其在传统汽车、船舶、航空等行业的应用及研究现状,并对新兴行业:生物医 学、医疗器械、机器人行业的应用及研究现状进行了阐述。 分析了制约电磁式扭矩传感器发展所存在的问题及其改进方向,最 后归纳并阐述了此类电磁式扭矩传感器的发展趋势。
    15  钢轨缺陷无损检测与评估技术综述
    张辉，宋雅男，王耀南，梁志聪，赵淼
    2019, 40(2):11-25.
    [摘要](2233) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    钢轨缺陷的检测对于保障铁路安全具有重要的意义。在研究钢轨无损检测与评估技术的背景下，对国内外采用的钢轨缺陷检测方法进行了全面的综述，包括物理检测方法和机器视觉检测方法。阐述并分析了钢轨缺陷评估方法在机器视觉方面的应用情况，同时对所采用的钢轨无损检测与评估技术进行对比，论述和总结了包括射线检测在内的物理检测及包括图像处理在内的机器视觉检测两类检测方法的差异性。分析和研讨了现代无损检测与评估技术及其在发展中涉及的相关技术问题，并对钢轨缺陷无损检测与评估技术的未来发展给出设想。
    16  深度学习在设备故障预测与健康管理中的应用
    陈志强 ,  陈旭东 ,  José Valente de Olivira ,  李川
    2019, 40(9):206-226.
    [摘要](3284) [HTML](0) [PDF 11.13 M](3692)
    摘要:
    在智能制造背景下，大数据驱动的设备故障预测与健康管理日益受到各界重视。深度学习能够在层次结构的特征提取过程中发现更多的隐藏知识，在领域自适应方面具有良好的数据适应性，近年来逐渐成为设备故障预测与健康管理的研究热点，并在设备故障诊断和预测中得到了广泛的应用。通过系统回顾近年来深度学习在设备故障预测与健康管理中应用，总结、分类和解释关于这一热点主题的主要文献，讨论了各种体系结构和相关理论。在此基础上，阐述了深度学习在设备故障诊断和预测方面所取得的主要成果、面临的挑战、以及未来的发展趋势，为设备故障预测与健康管理领域选择、设计或实现深度学习架构，提供明确的方向。
    17  风力发电机组故障诊断与预测技术研究综述
    金晓航 ,  孙毅 ,  单继宏 ,  吴根勇
    2017, 38(5):1041-1053.
    [摘要](5009) [HTML](0) [PDF 3.01 M](13211)
    摘要:
    随着风力发电机组装机容量的快速发展，累计运行时间的持续增长，风电机组的维护问题日益突出，迫切需要研发有效的风电机组故障诊断与预测系统。从故障诊断和故障预测两个方面，归纳风力发电机组的主要故障特点；针对故障诊断难点问题，分析和总结基于振动、电气信号分析和模式识别算法的故障诊断方法的研究现状，指出各种方法的技术特点、局限性和今后的发展趋势；针对风电机组中机械结构和电子系统性能退化的各自特点，归纳当前的研究进展，提出物理失效模型和数据驱动模型融合的故障预测方法；最后，归纳了利用风力发电机组数据采集与监控系统（SCADA）数据进行故障诊断与预测的最新进展及需要进一步研究的问题。
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