第一百零六期“工学智汇”机械工程研究生学术汇报活动

第一百零六期“工学智汇”机械工程研究生学术汇报活动

（院研究生会肖凯 图/文）2024年12月3日下午，pg电子官网第一百零六期“工学智汇”机械工程研究生学术汇报活动在23幢527教室顺利举行。pg电子官方网站张腾老师莅临指导，主讲人分别为23级机械工程学硕的研究生郭云樟、黄月朋、朱达翔、许仕杰、俞泽育和黄温蔚。2024级机械工程学硕的研究生积极参与了此次活动。

郭云樟同学汇报的主题是《汽轮机叶片点云截面线提取方法研究》。基于研究叶片几何参数评估在质量监控和加工中发挥着重要作用。然而，非接触测量技术在快速获得叶片表面轮廓关键参数时，由于叶片表面反光特性和边缘高曲率区域的原因使获得的点云数据散乱且稀疏，导致叶片几何轮廓参数获取不精确。根据以上原因，提出了汽轮机叶片点云截面线提取方法研究。特征参数：叶片截面轮廓参数一般分为叶片凹、叶片凸、前缘、后缘四个部分。叶片凹面和凸面分别为向内弯曲的压力面和向外弯曲的吸力面。前缘和后缘是叶片朝向并沿着气流的边缘，用于连接叶片凹面和凸面。之后分别介绍了自适应截面切片、细化截面轮廓和B样条曲线拟合三个处理流程。最后展示了实验结果。

黄月朋同学汇报的主题是《基于静电组装的复层固液摩擦纳米发电机》，基于汽轮机叶片点云截面线提取方法、基于静电结合的复层固液接触式纳米摩擦发电机、冷冻3D打印的仿生梯度/多级孔材料制备、轨道扣件巡检机器人设计、保温杯表面缺陷视觉检测装备、以及基于介电弹性体的低阻抗高效能量输出管理策略等多个前沿课题。郭云樟的研究围绕汽轮机叶片的高精度检测展开，重点介绍了一种点云数据处理与截面线提取的算法，极大地提高了计算效率并提升了数据精度。该研究创新性地应用了新的算法处理方法，适用于复杂曲面的叶片检测，能够为汽轮机叶片的质量评估与修复提供可靠的技术支持。黄月朋的汇报则聚焦于静电结合的复层固液接触式纳米摩擦发电机，通过静电组装技术提升了发电机的能量输出和机械稳定性，展示了在纳米摩擦发电领域的重要进展。黄月朋的研究具有很强的创新性，尤其是在材料设计和结构优化方面为未来能源收集技术的突破提供了新思路。朱达翔的汇报展示了他在冷冻3D打印技术方面的最新成果，重点研究了仿生梯度和多级孔结构的材料制备及其力学性能。

朱达翔同学汇报的主题是《基于定向冷冻3D打印的仿生梯度-多级孔材料制备及性能研究》。基于针对梯度孔/多级孔材料是指材料的密度、孔径大小、孔隙率沿着某个方向进行梯度变化，且材料中孔存在不同级别的孔径大小。而这种特殊的结构，使得这种材料展现出独特的性能，如力学性能中的刚度、韧性、强度等也将会随着梯度结构的变化而变化。与非梯度多级孔的材料相比，梯度多级孔材料具有更高的比强度、比刚度、优异的抗冲击能力和韧性。梯度多级孔材料由于其独特的结构，使得其能够功能最大化和材料最小化，具有很大的应用潜力。通过对自然界中的梯度孔/多级孔的研究，我们可以对各种生物结构进行仿生制造，制备出具有各类优异性能的材料。为此，我们提出通过冷冻3D打印技术作为基础进行材料的制备与性能研究，目的制造出具有优异性能的梯度孔/多级孔材料，能对日常生活或是生产制造提供推力。

许仕杰同学汇报的主题是《基于目标检测算法的轨道扣件巡检机器人设计研究》。基于目标检测与深度相机的轨道螺栓两步定位法实验验证。根据静态定位实验可知1.在相机视野内，越靠近相机视野中心相机定位精度越高；越靠近相机视野边缘相机定位精度越低。2.相机距离检测目标的距离影响相机定位精度，在相机可正常工作范围内，目标距离相机越远定位精度越低；目标距离相机越近定位精度越高。根据动态定位实验可知两步定位法定位误差较小，满足实际工程需要。

俞泽育同学汇报的主题是《保温杯表面缺陷视觉检测装备关键技术研究》。基于保温杯表面缺陷视觉检测装备关键技术研究。研究内容包括了设计了一种单工位多相机光源组合拍摄机构，并通过偏振成像的方式对反光信息进行去除，提升图像的均匀性并降低图像噪声。对保温杯表面图像进行全方位的采集，获取高质量的表面图像数据,然后通过提出的基于CIELCH颜色空间的颜色类缺陷检测算法对杂色、透底缺陷进行提取，通过基于频域滤波与线性回归的纹理类缺陷识别算法研究对纹理类缺陷如磕碰、凹坑、凸起进行提取。最后对缺陷进行分类判定，并控制缺陷杯进入相应的返修流程。

黄温蔚同学汇报的主题是《基于介电弹性体的低阻抗高效能量输出管理策略的设计与应用》。基于在低频环境中高效运行的能量收集设备对于持续供电环境监测系统具有巨大的潜力，这些系统可应用在偏远地区，如森林、海洋，依靠能量收集器将捕获的机械能转化为可用的电能，无需更换电池。尽管传统的电磁发电机通常被用于能量收集，但在为小型化、低功耗系统供电时，其效率会有所下降。最近，研究转向了其他技术，如压电发电机、摩擦纳米发电机、介电弹性体发电机和驻极体发电机。其中，介电弹性体发电机因其高能量密度，超过了许多其他技术，为供电自供能传感器系统提供了一个解决方案。然而，与任何其他发电机一样，介电弹性体发电机也受到两个基本限制的困扰：低电荷输出和高输出阻抗，这导致在需求低阻抗的典型系统组件（如电池、传感器、电动机和通信模块）中的输出功率低，从而在实际应用中受到严重限制。在本项研究中，提出了一种单输入多输出电路，旨在使静电发电机能够在低阻抗下高效输出能量。该电路通过优化阻抗匹配，允许发电机向低阻抗负载提供更高的能量输出，以此提高介电弹性体发电机在自供电系统中的实际应用性。研究内容详细说明了电路的设计和性能评估，展示了其在实际应用中提高介电弹性体发电机效率和多功能性的潜力。

张腾老师对本次活动的所有主讲人们的汇报得到了肯定容较为扎实，选择的方向较新颖，内容较为扎实，但是还是需要继续深入挖掘学习。