2021, 13(5):1-7.
摘要:针对织物基摩擦纳米发电机(F-TENG),提出了一种普适简易的改性方法,通过碳纳米管和聚乙烯亚胺的接枝,提升织物基摩擦纳米发电机的传感性能,并以此F-TENG为原型器件搭建振动监测平台,系统研究了其在不同应用场景的即时信号采集和响应能力,探究了织物基摩擦纳米发电机在自驱动传感及运输包装监测方面的应用。研究结果表明,F-TENG在运输包装监测方面具有巨大的应用潜力。
阳范文 , 冯泳婷 , 潘均安 , 陈志琪 , 聂羽慧 , 欧阳楚 , 宋佳奇 , 章喜明
2021, 13(5):8-15.
摘要:采用HM-531对PCL进行亲水改性,研究其用量对共混体系的熔融指数、接触角和拉伸性能的影响,再利用熔体电纺三维打印,探究了电压、驱动气压和喷头高度对纤维膜微观形态结构和接触角的影响,筛选最佳的工艺参数。结果表明,随着HM-531用量的增加,共混物的熔融指数增大,接触角不断降低,添加质量分数为3%的HM-531时,共混物的熔融指数为9.1 g/10 min,较未添加时增加了89.6%,接触角从72.92°降低到10.22°,亲水性能显著改善;共混物的拉伸强度和断裂伸长率呈现先增大后减小的变化趋势,在HM-531质量分数为3%时两者达到最大值,拉伸强度为26.8 MPa、断裂伸长率为1338.5%;在电压20 kV、气压0.08 MPa和喷头高度5 cm条件下,所制熔体电纺膜的纤维直径最均匀、接触角为10.52°。该熔体电纺膜具有纤维大小一致、外观良好和亲水性能优异等特点,在气调包装保鲜膜和药物快速释放载药膜等领域具有良好的应用前景。
杨 玲 , 朱锋利 , 谭海湖 , 王 帆 , 王正祥 , 刘跃军
2021, 13(5):16-26.
摘要:将一步合成法制备的氨基修饰类沸石咪唑酯骨架晶体原位引入水性聚氨酯(WPU)基体中,结合酮肼交联改性,制备室温自交联WPU分散液。以水热法合成的稀土掺杂NaYF4上转换晶体为颜料、改性WPU分散液为连接料,制备水性上转换荧光油墨,并探讨其在包装防伪中的应用。结果表明:综合改性WPU涂膜的抗水性能和热稳定性明显提高,三基色油墨具备良好的印刷适性和稳定性;印制的防伪标签,自然光下不可见,在980 nm激光照射下呈现出精细的多色荧光团花图案。基于高性能水性上转换荧光油墨,结合印刷工艺防伪技术实现综合防伪,为绿色高端包装防伪提供了新的思路。
2021, 13(5):27-34.
摘要:针对可回收快递包装盒的回收问题,探讨了物流公司和电商平台两种回收模式下,物流公司和电商平台的决策问题,得出了两种回收模式下的最优回收率、可回收包装盒使用比例、物流公司最优利润以及电商平台最小成本。通过算例分析讨论了可回收包装盒潜在市场规模、成本和回收努力成本系数,对物流公司利润以及电商平台成本的影响。研究表明:包装盒回收率与回收努力成本系数有关;在电商平台回收模式下,电商平台使用可回收包装盒的比例较高;在物流公司回收模式下,包装盒回收率较高,物流公司能获得更高利润。
2021, 13(5):35-41.
摘要:针对物流托盘种类多、 形体规则度复杂,以及在工业生产环境下托盘存在被遮挡、光照条件变化等因素影响托盘图像分割效果的问题,提出一种新颖的基于激励压缩空洞卷积(SEDC)改进的U-Net网络,通过对特征通道间的相关性进行建模,强化重要特征,提升物流托盘图像分割性能。在SEDC模块中使用1×1×1卷积进行数据降维与升维大幅降低计算量,利用正常卷积与膨胀率为2的空洞卷积探索不同视野下的图像特征,通过SE模块对不同层的重要程度进行自动学习。实验结果表明:相较于现有的一些经典图像分割算法,本文模型在尽可能保证图像分割性能的情况下大幅降低了模型的计算量,并提升了网络的鲁棒性,为物流托盘图像的智能分割提出了一种新的解决思路。
2021, 13(5):42-48.
摘要:针对考虑废物包装时间的车辆回收路径规划问题,建立问题数学模型,提出禁忌搜索算法与模因算法求解该问题,并与爬山算法、遗传算法进行对比。模因算法是爬山算法和遗传算法的结合。实验结果表明:在解的质量方面,禁忌搜索算法与模因算法所求出的解的质量要远远好于另外两种算法,但在运行时间上,禁忌搜索、爬山算法与遗传算法要远优于模因算法。
2021, 13(5):49-54.
摘要:为提高交流永磁同步电机伺服系统的控制精度,提出了一种基于比例切换控制策略的滑模变结构控制方法。先给出伺服系统模型,再设计滑模控制器,通过选取合适的滑模面得到系统比例切换控制输入。分别讨论了被控对象为时不变和时变情况下的系统响应情况,并与PI控制进行对比,以分析本文方法的优劣。仿真结果表明,所设计方法控制精度高,且具有较好的鲁棒性和快速性。
2021, 13(5):55-59.
摘要:目前,软胶囊生产线上瓶装托工序对标签朝向提出了更高要求,标签朝向的一致性将直接或间接影响产品包装的美观度。通常该工序以人工装托为主,耗费了大量人力且效率低下。为此,设计开发了软胶囊生产线自动装托工作站,以桁架机械手为主要执行机构,配套LR-W70色标检测传感器及其他检测元件,通过对胶囊瓶标签识别、瓶输送及定位控制、塑托输送控制,实现了产品标签的位置校正、塑托分离以及自动装托等功能,可有效减少人工投入,提高生产线自动化水平。
2021, 13(5):60-67.
摘要:为了研究纸浆模塑材料对打印机储运过程中的缓冲作用和力学性能,以打印机为研究对象,设计了打印机的缓冲单元,利用有限元分析软件对打印机缓冲单元静态堆码和动态冲击的力学性能进行了仿真分析。结果表明:打印机堆码单元的静态载荷为744.8 N时,缓冲单元最大应力出现在瓦楞纸箱上,最大应力为0.47 MPa,小于瓦楞纸板的极限应力2.38 MPa。打印机的缓冲单元以角接触跌落时的动态冲击最大,瓦楞纸箱的最大应力为6.25 MPa,超过了其极限应力,但下衬垫和打印机的最大应力分别为0.38 MPa和0.11 MPa,小于纸浆模塑材料和ABS的极限应力2.00 MPa和49.00 MPa。瓦楞纸箱吸收了冲击过程中产生的能量,对内装物起到了很好的保护作用。因此,利用纸浆模塑设计的缓冲衬垫,能够对打印机起较好的保护作用,提高了储运的安全性,更重要的是符合了可持续发展的绿色包装设计理念。
2021, 13(5):68-74.
摘要:以Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金为研究对象,分别在变形温度范围为250~400 ℃、应变速率范围为0.001~1 s-1的变形条件下,利用Gleeble-1500热模拟试验机,进行恒温等应变速率的热拉伸实验,研究该合金的高温流变行为。综合考虑温度、应变速率和应变在高温变形过程中的影响,建立了Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金改进的Johnson-Cook本构模型。实验结果表明:Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金的流变应力与变形温度、应变速率和应变呈非线性关系,应变速率的升高和变形温度的降低均会导致合金的流变应力明显升高。改进Johnson-Cook本构模型的预测数据与实验数据的平均相对误差(Δ)为4.5%,相关度(R)为0.994,所建立的本构模型能够准确地描述Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金的高温流变行为。
2021, 13(5):75-84.
摘要:为了解决无监督图像风格转换模型输出结果的局部伪影和局部特征丢失问题,提出了一种基于通道分组注意力机制的图像风格转换模型。生成器部分采用通道分组注意力残差块,以增强生成器部分对于图像特征的提取以及有效特征的利用;鉴别器部分采用双鉴别器结构,利用增加的局部鉴别器增强对于生成图像细节的鉴别,利用多分辨率尺度的全局鉴别器增强生成图像的内容合理性与结构连贯性。实验结果表明:本模型比起BicycleGAN、MUNIT等模型不但体积更小,而且可以获得更高的NIMA美观度得分以及LPIPS多样性得分;在包装类产品的平面设计迁移应用任务中,本模型同样表现良好。
2021, 13(5):85-91.
摘要:为提高电极材料性能,采用微乳液法与溶剂热法相结合制备了Fe3O4颗粒,进而制得了Fe3O4电极材料,并研究了反应温度、煅烧处理对电极材料电容性能的影响。结果表明,当反应温度为140 ℃时所制得的电极材料的电容性能优于120 ℃、160 ℃时制得电极材料的电容性能;煅烧处理对电极材料的电容性能有促进作用,在140 ℃下制得的电极材料经煅烧处理后的电容性能仍最佳,在电流密度分别为1, 2, 5 A/g时,比电容分别提升至420.5, 230.0, 142.5 F/g。