摘要：为解决自动售药机中药盒传统机器视觉算法检测正确率低的问题,提出一种改进的YOLOv5-CBE算法。通过Imgaug数据增强方法对现有682张自动售药机拍摄的药品图片数据集进行数据增强,训练前采用Mosaic算法,对数据集裁剪、拼接,生成新的样本图片。在YOLOv5的backbone中嵌入CA机制提升对药盒特征的提取能力;在head层中使用BIFPN结构,实现双向跨尺度连接和加权特征融合;采用EIOU替代CIOU提升算法的收敛速度和检测精度。经过682张数据样本150轮的测试,改进后的YOLOv5-CBE算法平均精度达到了98.7%,相比于YOLOv5s准确率提高了3.0%,召回率提高了2.6%。

摘要：为提高微半球陀螺仪分时控制系统输出信号的测量精度,提出了一种在系统开关切换通道中增加卸荷通道的降噪方法。通过建立陀螺工作状态切换等效模型,对降噪方法的有效性进行理论分析和仿真验证,然后设计相应数字测控电路进行噪声性能测试。实验数据显示,改进后的分时系统输出信号均方差降低了67%,角度随机游走降低了52%,噪声性能有效提升。

摘要：由于微半球谐振陀螺在常规角度解算方法下角度信号会发生突变,导致角速度信号存在周跳现象,针对这一现象,采用一种基于偏导法的角速度解算方法消除跳点,并通过仿真和实验进行了验证。由于硬件噪声以及差分输出等因素,陀螺输出角速度信号噪声较大,针对这一问题,利用自抗扰控制算法抑制噪声,从理论上分析了降噪算法的可行性,并通过仿真和实验进行了验证。设计相应的测控电路进行性能测试,实验结果显示,使用偏导法进行角速度解算消除了原始信号中的跳点现象,使用自抗扰控制算法明显降低了角速度信号的噪声,改进后的零偏稳定性提高了25.63%,角度随机游走降低了83.89%。

摘要：针对硅微陀螺仪数字控制系统,为了有效控制陀螺仪的驱动模态,采用离散域(Z域)分析方法,全面分析、研究并实现了基于数字锁相环(DPLL)和数字自动增益控制的(DAGC)驱动模态控制。分别建立了基于离散域分析的相位控制模型和幅度控制模型,给出了相应稳定控制的参数条件,并且进行了仿真验证。最后设计了一种基于FPGA的数字化双闭环驱动控制电路。试验结果表明,室温条件下,驱动检测幅度相对变化量小于2′10^(-5),在温度变化-40℃~60℃条件下,驱动频率与自然频率的最大相对误差为8′10-6数量级,频率跟踪特性和幅度控制稳定性均达到了良好的效果。试验验证了硅微陀螺仪驱动模态全数字化分析的可行性。该数字控制系统方案实现了陀螺驱动模态的高精度控制。

摘要：由于加工误差的存在,硅微陀螺仪驱动和检测模态之间不可避免会产生正交耦合误差,对性能造成了一定影响。为了提高硅微陀螺仪性能,提出了正交误差校正的控制方案。首先,分析了硅微陀螺仪正交误差的产生原因,指出了对正交误差校正的重要性;其次,阐述了在结构上增加电极抑制正交误差的原理;然后,设计了正交误差信号提取电路和正交误差反馈控制校正系统,分析了闭环控制系统性能;最后,设计了实验验证方案。结果表明,零偏电压从校正前的5.14 mV减小到校正后的1.43mV,零偏稳定性从校正前的18.22(o)/h减小到校正后的15.45(o)/h。因此,该正交误差校正方案能够有效地消除零偏信号中解调残余正交分量,从而提高硅微陀螺仪性能。

摘要：基于参数化的计算机辅助设计 (CAD)软件 ,对硅微机械梳齿静电谐振器进行了实体建模 ,以有限元分析软件为工具 ,进行了谐振器的模态分析、静态分析和谐响应分析 ,初步揭示了谐振器的静、动态特性 ,有助于改善设计效率和质量 ,展示了计算机辅助工程 (CAE)技术在微机电系统 (MEMS)研究中的重要作用。

摘要：根据二阶质量-弹簧-阻尼系统的幅频特性和相频特性关于谐振频率对称的特点,提出了一种低频振荡激励的实时模态匹配技术,根据检测模态的输出响应来判别驱动模态和检测模态的匹配程度。首先简要介绍了带频率调谐功能的双质量线振动硅微陀螺仪,该陀螺利用负刚度效应来调节检测模态的谐振频率;然后通过理论推导以及系统仿真验证了基于低频调制激励的自动模态匹配技术的可行性和有效性;最后设计了一种基于现场可编程逻辑阵列(FPGA)的数字控制电路,并且对同一测试陀螺进行了模态匹配和模态不匹配下的性能对比。试验结果表明,相比模态不匹配条件下,陀螺零偏稳定性从5.89(°)/h提高到1.26(°)/h,角度随机游走从0.36(°)/√h提高到0.079(°)/√h,性能分别提高了4.7倍和4.6倍。

摘要：为了使动力调谐陀螺仪从加电至工作至完全停止的全过程均有效工作,设计了动基座上的锁定回路,其解耦网络的交叉轴项随着陀螺转速一起动态变化。仿真表明:此动基座锁定回路能够较好地将动力调谐陀螺仪在静止→正常工作→静止的整个过程中都能锁定在零偏角附近。

摘要：为了提高硅微陀螺仪性能,分析了驱动和检测模态方程。提出了一种新型的方案,通过傅里叶变换算法计算驱动振荡幅值,通过自动增益控制算法将幅值稳定在设定值。设计了基于FPGA的控制电路,进行了相关实验。结果表明该方法能准确地检测驱动幅值,在温度25℃时的幅值相对误差小于2×10-5,在–40℃到60℃的温度变化过程中幅值相对误差小于3×10-5。因此,提出的方案是可行的和有效的。

摘要：为了提高MEMS陀螺仪的温度性能,基于东南大学自主设计的TC10号温控陀螺表头,设计了一种芯片级温控系统.首先,研究了微加热丝和微热敏电阻的材料、结构以及表头的加工工艺,分析了温控系统的工作原理.然后,建立了表头内部的温度模型,利用Ziegler-Nichols经验参数法,确定了PID参数并进行系统仿真,验证了控制系统的快速性和稳定性.最后,结合模型和仿真参数设计了温控电路,并通过温度实验得到了微热敏电阻的温度特性曲线.结果显示:温控系统可将表头内温度控制在设定温度点附近;表头腔内温度和驱动模态谐振频率在-20～60℃范围内的变化量分别由温控前的78.453℃和3.76 Hz下降到温控后的4.949℃和0.48 Hz,由此验证了芯片级温控技术的可行性.