摘要：具有可调控气体渗透的薄膜对包装保鲜领域发展具有重要意义,而设计具有pH响应性渗透和高力学性能的薄膜仍然是一个挑战。设计琥珀酸酐酯化与二乙烯三胺酰胺化的两步取代反应,实现纤维素纳米晶表面胺基(A-CNC)与羧基(S-CNC)功能化修饰,进一步与聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)复合,制备具有互反pH响应性气体渗透的复合薄膜。结果表明,通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)和核磁共振^(13)C谱(^(13)C NMR)对纤维素纳米晶及其功能化修饰进行表征,证实改性成功。对复合薄膜性能表征:在力学性能方面,S-CNC/PBAT(3/97)与A-CNC/PBAT(5/95)复合薄膜拉伸强度达到最高,比PBAT分别增加40.44%与50.56%,但断裂伸长率下降,断裂模式由韧性向脆性断裂转变。在气体渗透性方面,复合薄膜展现出互反pH响应渗透特征。S-CNC/PBAT(5/95)复合薄膜渗透性出现正响应变化趋势,随着缓冲液pH(3~12)升高,CO_(2)与O_(2)渗透性分别增加67.98%和48.34%,水蒸气渗透性从2.467×10^(-13)变化到3.039×10^(-13)g·cm/(cm^(2)·s·Pa);而A-CNC/PBAT(5/95)复合薄膜渗透出现pH负响应性现象,CO_(2)与O_(2)渗透性分别降低63.00%与54.61%,水蒸气渗透性从2.747×10^(-13)变化到2.043×10^(-13)g·cm/(cm^(2)·s·Pa)。这种具有pH响应性渗透的复合薄膜在智能包装领域具有广阔的前景。

摘要：在保持果蔬包装内气氛的条件下,通过优化并控制包装内的相对湿度,减少了果蔬袋内凝水和失水,试验结果对果蔬采后品质影响显著。通过对果蔬冷藏期间的气体传递、果蔬蒸腾以及薄膜透湿过程进行分析建模,确定包装贮存气氛环境条件,近一步利用所建模型设计微孔参数和薄膜面积,从而使果蔬在贮藏时保持适宜的气氛和相对湿度条件。以双孢菇为试验对象,通过测定双孢菇呼吸速率,设计合适的微孔数量、直径以及薄膜面积;通过贮藏试验对比多种薄膜面积包装内气体组分、失重率、亮度和相对湿度,对模型进行试验验证。结果表明,在5℃、100 g的双孢菇根据模型计算得出的微孔参数(n=4,d=50μm)、薄膜面积(442~553 cm^(2))条件下,与其他组相比能够保持较好的气氛范围[O_(2)为(5±2)%,CO_(2)为(17±4)%]和相对湿度(93%~100%),显著抑制双孢菇的多酚氧化酶活性,在贮藏10 d后的亮度值为83.48±0.61,失重率为(3.86±0.44)%,保鲜期可达12 d,试验数据与模型预测值具有较高的吻合度。

摘要：针对工业场景下密集相似目标检测过程中,容易出现定位误差和伪目标等问题,提出一种基于阵列分布信息引导的密集目标检测算法。从密集目标图像中提取种子目标,根据目标阵列排布规则设计四方向搜索匹配策略,以种子目标的四邻域构建候选目标匹配区域,利用重索引算法更新目标位置索引,不断遍历实现所有目标的精确定位;针对相似目标检测困难的问题,在卷积神经网络前引入Transformer自注意力结构,提取样本间位置和类别的相关性特征,设计基于组图孪生卷积Transformer的分类网络,增强相邻目标图像结构化信息,实现密集相似目标的精确分类,最终完成稳健的目标检测任务。对大量密集目标图像数据集进行实验,结果表明,所提算法在精度上优于对比算法,检测分类准确率达到98.71%,可以完整提取目标并进行精确分类。

摘要：[目的]针对苹果无损检测过程中表面缺陷检测精度低的问题,提出一种基于DSCS-YOLO的苹果表面缺陷检测方法。[方法]首先为提高网络对表面缺陷细节特征的提取能力,设计一种基于Dense模块以及SE模块的深浅特征选择模块DSCS(deep and shallow feature selection module),采用DSCS替换Backbone中的C3模块,在保留表面缺陷浅层信息的基础上强化对重要特征的学习,并起到削弱冗余特征的作用;针对Backbone与Neck部分输出信息过多导致的参数耦合问题,利用解耦头原理对Head层部分进行分层预测。其次采用ELU激活函数改进原有解耦头,简化末端结构,使网络训练更加容易。最后针对表面缺陷标注困难的问题,采用Wise-IoU损失函数代替CIoU损失函数,为不同质量的标注提供非线性增益,实现网络的动态聚焦学习。[结果]DSCS-YOLO提高了对小目标的检测能力,在苹果表面缺陷测试集上平均精度均值达到90.9%,相较于YOLOv3-tiny、YOLOv5s、YOLOX-s以及SSD分别提高了4.5%、1.9%、6.3%、16.3%,检测效果最优。同时模型参数量为9.54 M,推理时间仅为2.8 ms,检测速度快,满足实际应用需求。[结论]改进后的DSCS-YOLO提高了YOLOv5s算法的精度,实现了苹果表面缺陷的精准识别。

摘要：面向微小多功能支架结构设计与原型制造需求,开展了基于数字光处理(Digital Light Processing,DLP)快速成形工艺的柔弹性点阵支架设计与制备研究。以胞元结构几何拓扑设计为主线,利用Timoshenko梁理论对胞元结构建立等效力学模型,得到预测能量吸收的数学模型,聚焦分析胞元几何尺寸和承载方向对其影响规律。配置新颖柔弹性光敏树脂为成形材料,选用DLP成形工艺,实现对应点阵结构的高精、高效制备。结合数值模拟和物理实验,着重探究了杆径、胞元边长、点阵层数对点阵结构吸能特性的影响。结果表明,该点阵结构面外压缩较面内压缩具有显著优越的吸能特性,且胞元边长越小,杆径越大,点阵层数越多,吸能特性越佳。理论分析、数值模拟和物理实验所得规律基本一致,可为后续皮肤组织工程支架的研制提供相关理论参考。

摘要：设计并制备不同亲疏水相间表面结构的转盘反应器,基于碘化物-碘酸盐平行竞争反应体系,研究不同相间结构、转速以及流量对微观混合性能的影响,分析亲疏水临界次数对混合的影响。结果表明,提高转盘转速可以有效降低离集指数,且转速越高,微观混合效果越好;随着反应物流量增加,微观混合性能均具有最佳流量点;增加亲疏水相间层数能够增加液体流经亲疏水间隔临界处次数,有效强化微观混合性能;建立了亲疏水相间表面结构离集指数X_(S)预测关联式。研究结果有助于深入理解反应器表面非均匀浸润性对微观混合性能的影响机理,为反应器结构设计与优化提供理论与应用基础。

摘要：针对现阶段电火花小孔加工数控系统兼容性差、实时性低、模块冗余的缺点,设计开发了一款基于嵌入式ARM+FPGA架构的电火花小孔加工数控系统。将上位机的功能合理划分成多个功能模块,设计成不同的软件进程,并合理分配CPU资源,提高系统可靠性和实时性。上位机使用RS485总线直接与伺服驱动器通信,并直接计算出电机控制指令,通过工业以太网传输至FPGA输出脉冲信号控制电机和硬件设备,形成软数控系统。通过电火花小孔加工和电火花铣削试验表明,设计的软数控系统稳定可靠,加工效果良好。

摘要：针对振动筛减振弹簧在长时间工作后会出现失效的问题,在分析减振弹簧动力学特性和有限元仿真的基础上,提出一种运用混沌理论分析检测减振弹簧故障工况的方法。首先设计振动实验监测减振弹簧在不同故障工况下的振动信号,然后通过时频分析研究不同工况下的信号差异,最后运用混沌理论计算振动信号的混沌特性参数。由此发现减振弹簧故障时系统处于混沌状态,且不同工况下最大李普诺夫指数、关联维数等具有明显差异,可以用于减振弹簧的故障检测研究。

摘要：数字光处理(Digital Light Process,DLP)成型方法具有成型速度快、成型精度高的特点,能够较好用于微小尺寸结构的制备。因此,设计了一种以人工拓扑优化的正方体网格为单胞,并将该单胞沿空间进行周期性扩展,获得新型三维多孔点阵结构。配制了一种具有柔弹性的光敏树脂,选择DLP成型法进行实验制备。探究了DLP打印对该点阵结构成型的影响因素和成型效果,制备出了结构完整、无淤塞的样品,并通过该结构样品的单轴拉伸实验,研究其拉伸力学性能。结果表明,DLP打印所制备的该新型多孔结构,其内部孔隙清晰、连通性好,且孔隙率均达到了80%以上,拉伸断裂伸长率也均在85.6%以上,其中点阵结构3的拉伸韧性最大,其综合拉伸特性最优。该结构可广泛应用于皮肤组织工程支架、柔性电极、易碎品装夹夹具等。

摘要：为解决传统三轴打印在曲面领域制备能力不足的瓶颈,克服阶梯效应等缺陷,本文设计研发了一种基于多自由度机械臂的直写式3D打印平台,并采用硅橡胶材料开展打印实验,系统研究了喷头打印角度对线条几何形状和多层线条成型效果的影响,最终制备出高保形性的结构样品。研究表明:改变喷头引导角进行打印时,随着喷头引导角度的增大,硅泡沫线条宽度的一致性更高,且引导角大于0°时所打印的线条横截面形状规则,多层结构的成型效果良好,并可改善大跨距下的线条塌陷问题。本文实验结果揭示了打印高保形性硅泡沫的多角度工艺规律,与传统的竖直方向或法线方向相比,喷头引导角大于0°时打印的硅泡沫结构保形性更高,可为曲面传感器、共形天线等对保形性要求较高的应用场合提供借鉴指导。