摘要：针对生物陶瓷在大段骨缺损的修复重建中韧性不足的问题,采用数字光处理技术和涂层工艺,制备了集高强度韧性一体化的生物陶瓷β-磷酸三钙/聚己内酯复合支架,并研究了聚己内酯涂层浓度对复合支架抗压抗弯性能和微观形貌的影响。实验结果表明:聚己内酯涂层可有效提高β-磷酸三钙陶瓷支架的力学性能,复合支架的强度和韧性均与聚己内酯涂层浓度呈正相关性;随着聚己内酯涂层浓度的提高,复合支架的可靠性显著提高,涂层效果有明显的改善,但不均匀现象也越明显;结合力学性能和微观形貌评价发现,0.20 g/mL聚己内酯增强β-磷酸三钙复合支架的综合性能最佳。该研究可为制备满足骨生长到骨强化两阶段力学性能要求的复合支架提供参考。

摘要：随着机器视觉在标准件检测中的应用,基于机器视觉的非标准件检测研究受到越来越多的关注。对符合非标准件在线检测要求的视觉检测方法进行了研究。利用视觉系统,采集非标准件的图像。通过轮廓提取算法,提取工件的轮廓和相应的计算机辅助设计(CAD)模型的轮廓。计算工件轮廓和相应CAD模型轮廓的图形不变矩。比较图像不变矩的近似程度并判断该工件是否符合造型要求。在验证试验中,随机选取19件冲压模具镶块进行了检测方法的检验并在各工件间进行交叉验证。试验结果表明,检测正确率为100%、平均检测用时为1.4 s/件。以CAD图形为基准进行检测,无需事先收集工件的图像。基于图形不变矩进行相似度匹配,对检测环境要求低,硬件的可配置性强。由于只匹配轮廓信息,检测效率高,能满足非标准件在线检测的多样化应用需求。

摘要：结合机载环境下振源激励的多向性以及安装空间的局限性,提出一种高固有频率的紧凑型三向隔振系统。该系统包含4个旋转布置的隔振器组件,每个组件由2个相互正交、刚度解耦的隔振器组成。隔振器采用了高刚度设计提高承载能力,以避免隔振对象超出规定安装空间。为降低固有频率增大对指定高频段隔振效果的不利影响,设计了三参数流体阻尼隔振器,通过增大阶数的方式提升高频衰减速率,同时流体阻尼的高损耗因子可有效抑制高频隔振下的共振放大倍数。通过子结构频响综合法建立该系统的动力学模型,并进行了有限元法(FEM)验证。在理论建模与仿真的基础上进行隔振性能测试,实测三向共振频率近似相等,约115 Hz,共振放大系数10 dB,满足指定频带的传递率设计要求。

摘要：针对服装制造业中柔性面料自动化立体缝纫加工难、加工质量稳定性差的问题,提出了一种适用于柔性面料自动化立体缝纫的随形机械手装置。首先分析了缝纫工艺,设计出一种随形机械手结构;其次对该结构进行位置、速度和加速度,以及机械手工作空间的分析;最后对该机械手结构进行力学分析和验证。结果表明:该结构形式的机械手可对袖口直径范围为200~260 mm的袖片具有自适应性,并可实现基于力反馈控制的自动撑紧功能,不会对面料产生损伤,该机械手还可实现自动调布功能,且单手指调节范围为-12.6~16.8 mm,相对误差为4.34%,最大误差值为0.7 mm,可满足实际的缝纫工艺需求。

摘要：为了促进基于光固化3D打印模具注塑工艺成型的个性化聚醚醚酮(poly-ether-ether-ketone,PEEK)植入物的临床应用,首先对PEEK下颌骨植入物与骨骼的装配安全性进行了评估,然后采用体外细胞毒性实验对PEEK原材料和PEEK注塑成型植入物材料进行生物相容性表征,最后采用该工艺方案制造出个性化PEEK全颞下颌关节,并联合数字化正颌外科技术成功治疗了一例严重“半侧颜面短小综合征”患者。研究结果表明,PEEK下颌骨植入物的设计厚度应不小于2 mm;该工艺方案所使用的PEEK原材料对细胞无毒害作用,而且在整个工艺过程中没有引入新的有毒物质;一次手术实现了颞下颌关节重建、下颌骨缺损修复和偏颌畸形的精确矫正,手术效果好、手术安全、患者满意度高。因此,采用3D打印树脂模具个性化注塑成型PEEK下颌骨植入物是治疗重度“半侧颜面短小综合征”的有效方法,本研究为个性化PEEK植入物在临床的广泛应用奠定了基础。

摘要：随着红外技术和探测器性能的进步,中波和短波红外技术在恶劣天气中具有更优秀的成像性能,在民用、军事和航空航天等领域中得到了越来越广泛的应用。读出电路作为连接探测器阵列与后级图像处理电路的关键模块,其性能对中短波红外相机系统性能具有重要影响,决定了最终的成像质量。文章综述了中短波红外图像传感器读出电路的发展现状,分析了读出电路中噪声、动态范围、帧频等问题,重点探讨了针对以上问题的解决方案。最后对读出电路未来设计的改进方向进行了讨论。

摘要：为了降低零模波导照明系统的成本、缩小尺寸,设计并完成衍射光栅、光波导以及零模波导的片上集成,并对集成化芯片的微纳结构及性能进行验证。采用时域有限差分法对集成化芯片进行了仿真设计,基于微纳加工手段制备出片上衍射光栅、光波导以及零模波导阵列结构,对微观结构进行表征,并借助荧光微球对芯片的性能进行验证。通过荧光微球测试,制备的集成化芯片可以实现荧光微球的有效激发;通过微观结构表征,衍射光栅周期为(352.8±2.6)nm,齿宽为(155.3±2.4)nm,刻蚀深度为(67.8±3.5)nm;光波导芯层的宽度为(504.05±10.35)nm,高度为(184.9±8.9)nm;零模波导直径为(200.2±6.4)nm,深度为(301.3±7.6)nm,满足设计要求。芯片尺寸为22 mm×22 mm,最小线宽为155 nm,通过8个衍射光栅、约1000条光波导以及数十万个零模波导阵列结构的片上集成,为零模波导的照明提供了一种紧凑且有效的解决方案。

摘要：压电驱动装置具有纳米级/微米级定位的特性,被广泛应用于精密控制运动平台中,故对压电驱动装置的速度和精度的要求越来越高。根据步进式压电马达驱动原理,结合四足压电驱动装置动力学模型,设计了一种用于新型叠堆结构的四足压电驱动装置的驱动电源。该电源是高电压为±250 V和高频率为1.5 kHz的线性电源,且采用硬件阻抗补偿和信号切换两种策略,进一步解决了容性负载对信号频宽影响的问题,使四足压电驱动装置高精度恒速输出。同时应用硬件在环仿真与测试的方法搭建了实验平台。实验结果表明,在精度为1 nm分辨率的激光干涉仪采集设备中,实现了点对点50.7 nm的四足压电驱动装置的运动测试。

摘要：为了解决聚己内酯(PCL)在骨修复领域存在的力学性能不足、降解时间过长、表面疏水和骨诱导性不足的问题,文中通过在PCL基底内引入镁(Mg)粉末颗粒,采用溶液共混的方式,制备了Mg/PCL复合材料。采用熔融挤出增材制造技术制造了用于骨修复的多孔支架。设计了体外降解实验,从降解液的pH可以看出,Mg/PCL的pH升高,纯PCL的pH降低,说明复合材料降解产生了碱性物质;从结晶度和压缩强度测试结果可以看出,Mg颗粒的加入降低了纯PCL的结晶度和压缩强度;通过观察多孔支架的微观形貌,可以看到Mg/PCL多孔支架表面附着的Mg颗粒随着降解时间的延长逐渐脱落,支架表面形成了更为明显的降解裂纹;测量了降解后2种材料的相对分子质量,其中Mg/PCL复合材料的相对分子质量下降更为明显。结果表明,Mg颗粒的加入,加快了PCL的降解速度,降解产生的Mg离子对骨缺损部位的修复有促进作用。通过实验结果可知,与其他生物材料相比,改变Mg/PCL复合植入物中Mg的含量,能够调控PCL的降解速度,使降解过程与骨再生过程相匹配,在骨软骨领域有着良好的应用前景。

摘要：传统的数字PCR检测仅针对扩增终点的核酸样本执行终点式的荧光分析,依据反应后的荧光图像进行阴阳性统计及样本浓度计算,分析结果极易受假阳性及非特异性扩增影响。本文提出了一种基于过程的实时微孔式数字PCR芯片阴阳性分析方法,从时间维度对数字PCR结果进行定量分析,提高数字PCR检测的准确性。设计支持实时数字PCR分析的硬件系统并与终点式数字PCR仪进行对比,验证系统性能。在此系统上检测不同浓度的人类Ⅳ型疱疹病毒样本,获取实时扩增曲线,采用支持向量机算法对扩增曲线的特征进行学习并应用于检测曲线分类。实验结果表明,所设计的实时数字PCR系统与终点式数字PCR仪扩增结果具有高度一致性。本文所述的基于支持向量机的分类算法对扩增曲线的分类准确率达到98%以上,能准确识别假阳性及非特异性扩增微孔。相比于传统阈值分割法,本方法对阳性点识别的平均准确率提高了17.60%,并且目标模板拷贝数越低,效果越明显。与传统的终点式数字PCR相比,本文提出的基于实时数字PCR系统的数据分析方法具有准确性更高的优势,尤其在低拷贝数检测下可以获取更为精确的定量结果。