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第二章
2012年北京工业大学科技节科技成果

在 2011 年成功举办首届科技节的基础上,本届科技节在内容和形式上都有所创新。首先,在科技成果展中设立了核心展区——卓越之蓝,汇聚工大师生近年来创作的科技极品,共同分享卓越的创意、点亮创新之灯。各参展学院选取优秀作品进行重点演示,由作品设计者与观众互动、深度挖掘作品背后的故事以激发学生的创新意识。其次,在活动内容上,将以往的“学校组织、学生参与”形式变为自下而上的“学生组织、学校资助”的形式,以更好地调动学生的积极性、满足广大学生的不同需要。科技成果展作为科技节的重头戏,汇集了从 14 个院所、10 个工程实训室、6 家校外产学研合作基地、“益泰牡丹”杯LED光源灯具设计创意大赛等活动中精选的百余件作品。

2.1 新型遥控三足玩具

所在学院 :机械工程与应用电子技术学院

作品名称 :新型遥控三足玩具

指导教师 :余跃庆

展品编号 :2012 - ECAST -001

作品摘要

新型遥控三足行走玩具具有新颖行走方式,可以进行多种直线、曲线行走和转弯及跳跃。无线遥控,极具可玩趣味性。

获奖情况:2012 年 6 月,首都高校第六届机械创新设计大赛北京市一等奖。

作品原理及特点

本作品设计并制作出了一种新型遥控三足行走玩具。三条腿分别采用电机驱动方式,以齿轮传动实现减速,以四杆机构为执行机构,将转动变成腿的摆动,通过控制四杆机构的杆长来实现对摆动幅度的控制,从而使该玩具能实现行走功能。

特点:1.采用新型三足行走方式,有效地克服了两足和多足步行机的不足;2.应用空间RSSR四杆机构,巧妙地将两个垂直平面的运动进行了转换;3.采取三足独立驱动方式,通过遥控实现了上下升降、行走、转弯等多种功能,增加了趣味性。

作品背后的故事

团队从 2011 年 10 月组建至今已经将近 1 年了,从一开始的不了解到现在的默契,这中间经历了很多磨合阶段。现在我们分工明确,每个人各司其职,保证了团队可以以更好的状态完成每一项任务,迎接每一个挑战。在作品制作过程中遇到的困难不计其数,但是我们会共同商讨解决方案,每个人都提出自己的想法和建议,然后选出最优的方案具体落实。

设计人 :李清清(09010130)、崔昊天(10020208)、杨旺(09010327)、马利政(09010131)、王语莫(09010102)

作品图片

2.2 畅泳体验机

所在学院 :机械工程与应用电子技术学院

作品名称 :畅泳体验机

指导教师 :赵京、张乃龙

展品编号 :2012 - ECAST -002

作品摘要

通过相关机构设计,实现在陆地上进行蛙泳,同时约束运动轨迹、规范动作。

获奖情况:2012 年 5 月,首都高校第六届机械创新设计大赛北京市一等奖。

作品原理及特点

1.应用创新:对于蛙泳练习者,该器械可以规范蛙泳划水动作、训练手腿配合,同时体会换气时机;2.机构创新:该机构由人臂与一空间机构两部分组成,体现了人机合一的设计思想。该空间机构利用机构轨迹综合方法,基于蛙泳手部划水的空间曲线和换气动作设计得到,可以精确实现蛙泳的手臂划水动作,自动实现蛙泳的手臂与腿的协调配合。

作品背后的故事

之所以设计畅泳体验机是为了满足现在人们对游泳的青睐和解决现在人们蛙泳运动中存在的一些问题。具体阐释如下:1.游泳的娱乐趣味性;2.规范蛙泳动作;3.利于身体健康;4.健美形体。

设计人 :刘润田(10010427)、果晓东(09010228)、别晓锐(09010129)、赵鹏飞(09010225)

作品图片

2.3 两用助力轮滑鞋

所在学院 :机械工程与应用电子技术学院

作品名称 :两用助力轮滑鞋

指导教师 :高国华

展品编号 :2012 - ECAST -005

作品摘要

两用助力轮滑鞋是一种纯机械的娱乐产品,它有普通鞋和轮滑鞋两种状态,并拥有助力功能,方便快捷。

获奖情况:2012 年 6 月,首都高校第六届机械创新设计大赛北京市二等奖。

作品原理及特点

本作品可通过一个卡死机构实现普通鞋和轮滑鞋之间的切换和锁死,并在轮滑鞋状态通过助力机构实现助力功能。

特点:1.纯机械的娱乐型产品,可达到锻炼身体并节能环保的目的;2.通过一个较简单的卡死机构,改进了传统两用轮滑鞋的不足,增强了实用性;3.新增的助力功能,缓解了两用轮滑鞋笨重的通病。

作品背后的故事

身为机电学院的学生,我们都对机械方面有着浓厚的兴趣,通过这次参加比赛,我们收获颇多。首先,在设计方面我们获得很多的经验,把在书本上学习的知识运用到了实际当中,也了解到了理论和实际之间的差别和内在联系。其次,在加工方面感触更加深刻,这次的比赛让我深刻意识到了加工工艺性对于整个机构的重要性和必要性。

设计人 :冯天翔(09010103)、李福(09010119)、吴尚儒(09010132)、侯有越(09010121)、杨之仪(09010108)

作品图片

2.4 污水水质参数智能检测系统

所在学院 :电子信息与控制工程学院

作品名称 :污水水质参数智能检测系统

指导教师 :韩红桂

展品编号 :2012 - ECAST -010

作品摘要

本系统可以实现对污水处理过程中的多个关键水质参数的实时测量和显示,并融合智能系统研究所开发的软件系统和先进的神经网络算法实现对污水处理过程中某些不易测量的关键参数的软测量。

作品原理及特点

本作品通过测量污水处理过程中的一些重要参数,发明了一种污水处理软测量系统,该仪器能够很好预测出水的水质参数COD和BOD,从而为实时控制提供实时信息,实现污水处理过程的智能优化控制。特点:1.实现污水处理过程中多个水质参数的同时在线测量和显示;2.自主开发了水质参数的处理软件,可以实现对水质参数的记录,处理和查看;3.首次将神经网络应用于污水处理过程建模,实现出水水质COD和BOD的软测量。

作品背后的故事

北京工业大学智能系统研究所多年来一直致力于污水处理过程建模、控制和优化的研究,已经取得了阶段性的成果,在利用神经网络建模以及控制方面的成果尤其突出。此次参展的污水水质智能检测系统就是多年创新性工作的凝结,也是国内第一台能够实现COD和BOD软测量的仪器。

设计人 :郭楠(S201102106)、蒙西(S201102108)、许少鹏(S201102176)

作品图片

2.5 后浪大桥

所在学院 :建筑工程学院

作品名称 :后浪大桥

指导教师 :陈华婷、杨洪

展品编号 :2012 - ECAST -011

作品摘要

后浪大桥,四跨连续飞燕式异型钢管混凝土系杆拱桥,桥跨布置:60m+410m + 100m + 60m。

获奖情况:2011 年 5 月,第十届北京高校建筑结构设计联赛,获奖级别:省级。

作品原理及特点

后浪大桥拟建于北京市长安街西延长线上,横跨永定河,连接西六环,建成后将成为北京市重要交通枢纽。与传统的锚固于墩台的形式有所不同,第二跨拱肋左端与主拱肋连接,以模拟浪连浪的造型。

作品背后的故事

创作目的:借由本次比赛,把所学的知识应用到实践中,提高自身能力。团队组建:3 名建工学院成员、2 名建规学院成员。制作过程:分析设计资料,初步桥型拟定,利用Midas建立有限元模型,计算分析,绘制设计图纸,制作实体模型。

设计人 :陈冉(08040523)、裴凯(08040521)、刘三谷(08040512)、钱雪娜(09121228)、邴卓(09121227)

作品图片

2.6 丹凤桥

所在学院 :建筑工程学院

作品名称 :丹凤桥

指导教师 :陈华婷

展品编号 :2012 - ECAST -012

作品摘要

丹凤桥的桥型设计取之于中国传统文化元素——凤凰。主体结构主要由斜拉结构和异形拱结构组成,斜拉结构为自锚式单侧双索面独塔斜拉结构。

获奖情况:2011 年 5 月,荣获北京高校建筑结构设计联赛(桥梁组)三等奖。

作品原理及特点

主体结构主要由斜拉结构和异形拱结构组成,斜拉结构为自锚式单侧双索面独塔斜拉结构。异形拱部分,我们采用两个抛物线和一个圆弧形组成异形拱轴线。桥主塔结构都采用钢混组合结构。斜拉桥结构部分使左跨主桥跨越永定河,异形拱结构部分使右跨主桥跨越丰沙铁路。该桥不仅满足造型和结构的要求,还满足地理、建筑物及行车的需要。

作品背后的故事

2011 年第十届北京高校建筑结构设计的主办方是北京工业大学,当时我们团队一致决定,一定要把作品做好并在母校拿奖,这是一个难得的机会,也是一个挑战的机会。时间紧,任务重,加之困难重重,团队成员夜以继日奋战直到答辩前一天晚上。成功和荣誉总是非常短暂的,而走向这个目标的路途总是漫长和艰辛的。我们更应该珍惜这坚持的过程,更应该珍藏那一份辛酸而甜美的回忆。

设计人 :陈壮(08040223 )、李连娜(08121211 )、程亮(08040327 )、刘欢(08040427)、米德拉、迟啸起(S200904076)

作品图片

2.7 Open - LIO交通信号控制实验系统

所在学院 :建筑工程学院(智能交通信息与控制技术实训室)

作品名称 :Open - LIO交通信号控制实验系统

指导教师 :赵晓华

展品编号 :2012 - ECAST -013

作品摘要

完成交通仿真软件与交通信号机的连接交互,实现信号机对仿真环境的控制,为信号控制策略学习评估提供平台。

获奖情况:2012 年 5 月全国大学生交通科技大赛一等奖。

作品原理及特点

系统提供的学习功能包括信号机的学习监控、控制策略的效果展示及评价、控制策略的优化评价、感应控制算法学习及流程设置等,其中效果评价主要包括延误、行程时间、排队长度、路网性能等常用参数。基于此系统,学生可对信号机及控制策略的设置、使用方法及适用条件进行全面学习。

作品背后的故事

作品开发过程中,由于专业上的差异,必然存在团队成员之间的知识及沟通障碍,而通过不断的共同学习与交流讨论,各成员对关于系统的各方面知识均有一定程度的认识理解,研发的过程,也成为大家共同学习不同专业知识的过程。为实现系统的实用性、美观性、便捷性、专业性等特征,系统经过多次修改、调整、试用,最终完成终版,充分考虑实用的需求,为使用者提供多方面便捷学习的平台。

设计人 :张兴俭(B201104012)、杜洪吉( S201104188)、袁荣亮(09046115)、袁野(09022136)、尹海真(09062224)、刘思彤(09070229)

作品图片

2.8 基于压电陶瓷的能量回收及无线输电系统

所在学院 :环境与能源工程学院

作品名称 :基于压电陶瓷的能量回收及无线输电系统

指导教师 :冯能莲

展品编号 :2012 - ECAST -014

作品摘要

本装置采用压电材料制作的压电发电片,通过踩踏、按压等冲击发电的方式产生电能,通过整流可为小型用电器提供电能。

获奖情况:2012 年 5 月,北京工业大学节能减排大赛一等奖。

作品原理及特点

系统基于压电材料的正压电特性,即受到压力后其表面的电荷会产生极化,通过整流电路将极化后的电荷导出,并通过无线输电装置实现电力的无线传输,多余的电量存储于电容或者可充电电池中,减少电能和电池的消耗,达到节能环保的目的。特点:1.采用双片压电振子串联的方式,一方面具有简单可靠的接线线路,另一方面相对于两单片并联占有更小的体积;2.通过压电装置和无线输电装置的匹配,能够同时实现能量的回收、传输、存储和利用;3.另外,通过无线传输的方式,电能能够更简洁、方便地进行传输,减少了用电设备的空间限制。

作品背后的故事

系统的搭建和调试过程中,碰到了各种各样的问题。整个项目进行过程中,团队成员分工明确,相互协助,整个团队交流气氛活跃,频繁的讨论使得大家的想法得以被团队所共享,这为所得出的成果打下了牢固的基础。

设计人 :占子奇(S201105097)、董昊龙( S201005012)、高翔( S201006007)、李静(S201105096)

作品图片

2.9 高效制备自组装特种膜的方法及自动控制装置

所在学院 :环境与能源工程学院

作品名称 :高效制备自组装特种膜的方法及自动控制装置

指导教师 :张国俊

展品编号 :2012 - ECAST -015

作品摘要

喷涂法克服了传统制膜工艺烦琐耗时等缺点,大幅提高成膜效率,为自组装技术的工业化应用提供了可能性。

获奖情况:2012 年 5 月,北京工业大学节能减排大赛一等奖。

作品原理及特点

设计团队采用逻辑控制程序(即PLC)制备了自动喷涂成膜的数控系统。分别对制膜材料浓度的选择、喷涂制膜液时间、喷涂层数和热处理等主要技术指标进行考察。最后,将所制得的复合膜应用于乙醇脱水、丙酮脱水、乙酸乙酯除水等不同的分离体系分离中,实验测试结果优良。

本设计的自动成膜系统,可大幅度提高自组装发成膜效率,简化制膜过程,因此具有重要的科学价值和广阔的工业应用前景。

作品背后的故事

首先很感谢学校为我们提供了一个很好的实验平台和支持,能够让我们有机会自己来主要负责一个独立的课题研究。其次感谢张国俊老师给予我们的大力帮助和支持,在实验设计和方法上给了我们很多的建议,使得实验中的难题能够顺利地解决。这个过程中让我感受最深的就是团队合作的必要性,这一年来在实验过程中所经历的各种曲折和困难,能够在最后的时候取得一点点的成绩,和我们这个团结的整体是密不可分的!

设计人 :唐海齐(S201005052)、李杰(S200805091)、董阳阳(S201005057)

作品图片

2.10 村镇污水一体化处理设备研发及其智能控制

所在学院 :环境与能源工程学院

作品名称 :村镇污水一体化处理设备研发及其智能控制

指导教师 :彭永臻、杨庆

展品编号 :2012 - ECAST -016

作品摘要

基于智能控制的一体化设备,构建了融合新型脱氮工艺,过程控制技术,按需定制服务等理念的村镇污水处理新模式。

获奖情况:2012 年 6 月,第七届首都挑战杯创业计划大赛,金奖。

作品原理及特点

原理:1.一体化缺氧/好氧生物膜反应器:将缺氧/好氧的运行方式融入连续流生物膜工艺,通过发挥不同种群微生物的协同作用,强化低碳氮比污水的脱氮性能,辅以化学除磷,实现同步脱氮除磷;2.智能控制系统的建立与运行,寻求水质指标与控制参数(如DO,pH,ORP等)的对应关系,并形成相应的控制策略,并设定预警值,对处理后的水源根据不同的用途进行分类,并制定相应的处理模块,实现再生水资源的就地利用。

特点:1.理念创新:引入“污水分散处理”,绿色环保;2.技术创新:将传统的污水处理流程集成到一体化设备中;将智能控制技术融入污水处理过程;3.模式创新:建立处理设备运营维护的远程控制和定期响应系统,实现无人化管理。

作品背后的故事

在创作过程中,我们在技术保障,实物制作,系统构建等方面遇到了困难,通过自主学习、团队合作、导师指导等方式进行解决,取得了良好的效果。创作体会:科技源于生活,创新点亮未来,细心寻找,科技就在你我身边。

设计人 :龚灵潇(S201005090)、朱如龙(S201005091)、冯超(S201025003)

作品图片

2.11 嵌入式快门控制器

所在学院 :应用数理学院

作品名称 :嵌入式快门控制器

指导教师 :江竹青

展品编号 :2012 - ECAST -017

作品摘要

快门在光学实验中较为常用。本控制器基于嵌入式技术,使用可视化交互界面控制快门,简单易用,成本低廉。

作品原理及特点

本控制器为基于ARM嵌入式系统的快门控制器。控制器使用ARM处理器作为控制核心,使用独立键盘、TFT液晶屏幕与用户进行信息交互,同时内部集成有快门驱动电路。用户通过可视化的方式对快门的运行方式及顺序进行设定,系统将按照用户设定的方式对快门进行控制,实现用户所需要的功能。本控制器创新点在于使用ARM嵌入式系统实现对快门的控制,思路新颖,切合实际。未来本控制器还将整合其他常用仪器的控制功能,为光学实验室提供更加便捷的仪器控制方式。

作品背后的故事

在本作品的设计制作过程中,我们意识到对于我们来说,创新是有着多种形式的,有时可能并不需要很高水平的原创性以及技术手段,就可以在自己了解的领域进行创新。我们的作品从光学实验室的实际需求出发,结合了嵌入式系统的基本技术,实现难度并不很高,但是却解决了实验室中的实际问题,做出了一定的创新。

设计人 :邹如飞(S201106051)、王喆(S201106049)

作品图片

2.12 便携式线驻波演示器

所在学院 :应用数理学院

作品名称 :便携式线驻波演示器

指导教师 :杨旭东

展品编号 :2012 - ECAST -018

作品摘要

本仪器用频率可调的闪光照射以频率可调的振动电机作振子所产生的线驻波,使线驻波“缓慢运动”或者“定格”,便于清晰观察驻波运动状态,以演示驻波的机理。

获奖情况:2012 年 3 月,北京市大学生物理实验竞赛三等奖。

作品原理及特点

利用LED充电手电,加装频率可调振子,用于使绳子振动形成驻波;并改造手电本身的LED灯,使其周期点亮,且频率可调、占空比可调。特点:1.操作简单,驻波产生和频闪产生集于一体,便于观察驻波波形的视觉形象;2.直接充电,便于维护;3.小巧,便于携带。

作品背后的故事

本次的竞赛使我更加意识到团队合作的重要性,俗话说,三个臭皮匠赛过诸葛亮,我们小组成员各有所长,通过分工合作,高效率地把事情做好。杨老师在这次比赛期间为我们小组花了很多的心思,也耽误了不少的暑假休息时间,为我们细心地指导,并尽可能为我们解决困难,通过跟杨老师讨论,我们产生了不少的新想法。

设计人 :聂需辰(09061125)、徐润亲(09061124)、李学飞(0961224)

作品图片

2.13 可编程彩灯

所在学院 :应用数理学院

作品名称 :可编程彩灯

指导教师 :王吉有、彭月祥

展品编号 :2012 - ECAST -021

作品原理及特点

利用数字电路芯片和存储器芯片,搭建一个动态LED显示电路,显示内容可现场输入,保存在RAM中,切换到输出状态后,刚输入的内容在 8 ×8 二维阵列上显示出图案。特点:1.设计巧妙;2.现场编程。

作品背后的故事

超声波声速测量仪是在 51 单片机的学习过程中完成的,在作品研发阶段,意想不到的难题就像魔鬼般缠绕,我想,如果没有勇气,也不会有这么一点可怜的成绩。电子时钟作品在参考了别的程序之后,完成了本次设计,也算是对所学专业课程的一个总结。

设计人 :高小强(09061123)

作品图片

2.14 频率测量显示仪

所在学院:应用数理学院

作品名称 :频率测量显示仪

指导教师 :王吉有

展品编号 :2012 - ECAST -022

作品摘要

利用单片机的计数功能定时对信号脉冲计数,达到测量信号频率的功能,只需要单片机,不需要附加电子元器件,用单片机IO口对 18B20 进行访问,测量频率,都采用 12864 液晶屏显示,通过键盘可以设置显示方式。作品设计简洁,功能灵活。

作品原理及特点

我们使用自己绘制电路板制作简单的单片机,并通过单片机的两个定时器实现对脉冲的测量。将需要测量的信号接入单片机的一个IO,然后中断扫描这个IO。用定时器零进行计时,即每隔一秒钟访问一次。用定时器一进行计数,即测量一秒内的脉冲个数,进而算出待测频率。

作品背后的故事

这次频率显示仪的制作,我们历时半个学期,这段时间的实践和体验,让我们综合那些理论知识来运用到设计和创新,还让我们知道了一个团队凝聚在一起时所能发挥出的巨大潜能!在这次制作过程中,我们运用到了以前所学的专业课知识,虽然过去从未独立应用过它们,但在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高,这是我们做这次课程设计的又一收获。

设计人 :平源峰(09061212)、刘腾(09061210)

作品图片

2.15 颜色测量与显示仪

所在学院 :应用数理学院

作品名称 :颜色测量与显示仪

指导教师 :王吉有

展品编号 :2012 - ECAST -023

作品摘要

本作品可以将采集来的颜色,划分为三原色的RGB颜色比例,通过液晶屏显示出来具体的数值与对应的颜色。

作品原理及特点

把物体和印刷品上的颜色测量出其红绿蓝的混合比例,同时用显示屏显示出来。特点:1.形象地测量出颜色;2.利用三基色原理分解出被测量颜色的合成比例。

设计人 :陈曲(09061209)、张丽(09062216)

作品图片

2.16 基于kinect的行人检测

所在学院 :计算机学院

作品名称 :基于kinect的行人检测

指导教师 :段立娟

展品编号 :2012 - ECAST -024

作品摘要

我们基于kinect进行深入研发,把它的强大功能扩展到室内行人检测,判断人的身高,姿态,运动速度,衣服颜色等各种信息。

作品原理及特点

kinect是微软最新发布的一种 3D体感摄影机,同时它导入了即时动态捕捉、影像辨识、麦克风输入、语音辨识、社群互动等功能。我们基于kinect进行深入研发,把它的强大功能扩展到室内行人检测,可以很好地判断出人的身高,姿态,运动速度,衣服颜色等各种信息。

作品背后的故事

本项目是北京工业大学星火基金支持的项目,在段立娟副教授的指导下,我们 6 个人组成了该研发团队,在研发过程中,我们经常讨论,深刻地体会到了团队合作的强大力量。实在不明白的问题,也在导师指导下得以解决。最后实现了好多传统行人检测功能根本无法实现的新异特色,例如:判断出人的身高,姿态,运动速度,衣服颜色等各种信息。

设计人 :谷继力(S201007064)、高然(09072212)、周宗源(09072204)、王赛(09072205)、柴雨帆(08072103)、魏仁敬

作品图片

2.17 英语发音口型学习平台

所在学院 :计算机学院

作品名称 :英语发音口型学习平台

指导教师 :贾熹滨

展品编号 :2012 - ECAST -025

作品摘要

本平台实现了一个学习者发音与标准发音的口型的学习平台,有助于学习者对英语发音进行直观分析。

作品原理及特点

本平台利用语音识别系统中的音素分割子系统从音频中得到基础发音音素序列,然后输出到动画合成系统中,控制二维和三维口型模块运动,最后使动画和音频同步播放出来,从而给学习者直观的感受。学习者发音是通过录制和回放发音口型视频进行实现。

作品背后的故事

平台是我本科毕业设计完成的项目。平台中的标准发音口型子系统是采用基于HMM的语音分析音素分割的方法完成的,这方面的知识对于我来说一片空白,所有的都是从头学起,我的导师其间帮助我提供了许多有益的理论知识和建议。

设计人 :杜华(08070428)

作品图片

2.18 生长优质大尺寸KDP晶体方法的探索研究

所在学院 :材料科学与工程学院

作品名称 :生长优质大尺寸KDP晶体方法的探索研究

指导教师 :常新安

展品编号 :2012 - ECAST -030

作品摘要

制备特色籽晶架和测定pH值对溶液稳定性和生长习性的影响来改进晶体生长工艺,提高KDP晶体的生长效率。

作品原理及特点

KDP(磷酸二氢钾,KH2PO 4 )晶体是一类性能优良的非线性光学材料。它具有压电、铁电、电光、非线性等多种功能,并因其具有较大的电光和非线性光学系数,高的光损伤阈值,低的光学吸收,高的光学均匀性和良好的透过波段等特点而被广泛应用于激光变频、电光调制和光快速开关等高技术领域。本课题通过制备特色籽晶架和测定pH值对溶液稳定性和生长习性的影响来改进晶体生长工艺,提高KDP晶体的生长效率。

设计人 :廖攀(S200909092)

作品图片

2.19 TbH3 纳米粉末渗镀处理高性能NdFeB永磁体

所在学院 :材料科学与工程学院

作品名称 :TbH3 纳米粉末渗镀处理高性能NdFeB永磁体

指导教师 :刘卫强

展品编号 :2012 - ECAST -031

作品摘要

本样品是经过TbH3 纳米粉末晶界扩散处理的NdFeB永磁体,剩磁温度系数α和矫顽力温度系数β均降低,温度稳定性明显提升;矫顽力较原始磁体提高 28%,提升效果明显。

获奖情况:2011 年第四届“挑战杯”创业计划大赛北京工业大学三等奖。

作品原理及特点

采用蒸发冷凝法制备TbH3 纳米粉末,对烧结NdFeB磁体纳米粉末表面涂覆,进行晶界扩散热处理,制备TbH3 纳米粉晶界扩散磁体。利用B -H回线仪、SEM等分析测试手段,研究了TbH3 和DyH3 纳米粉末晶界扩散烧结NdFeB磁体的磁性能、显微组织及成分分布。

作品背后的故事

在实验初期,我们先尝试了微米级的TbH3 粉末,发现微米粉末的渗透深度不是很理想,对晶界的修复效果也很差。随着纳米技术的不断成熟,我们尝试自己制备纳米级的TbH3 粉末。通过蒸发冷凝的方法,我们制备出了粒径在 50~ 200 纳米的粉末,并通过涂覆进行实验。

设计人 :常诚(S201109102)、孙超(S201009099)、李超(S201109013)

作品图片

2.20 悬索结构设计——建筑结构设计模型

所在学院 :建筑与城市规划学院

作品名称 :悬索结构设计——建筑结构设计模型

指导教师 :夏葵

展品编号 :2012 - ECAST -032

作品摘要

力求在有限的土地上创造更加开敞的空间,因而将其做成大跨度自重又轻的悬索结构,且省材料,易施工。

作品原理及特点

通过麻绳使两侧倾斜支架与拱形密度板达到受力平衡的状态,同时利用细小的空洞不会对拱形面的力造成破坏的特点再次利用麻绳将结构稳稳固定,另外增强其美观性。这个结构模型最大亮点是利用简单的原理、简单的材料创造了美观实用的结构空间。

作品背后的故事

想象与现实的差距让我们不得不常常往返于学校与建材市场之间,为了达到预期的效果,更换材料也在所难免,所以奔波着、抱怨着,同时也快乐着,我们没有借助外力,完完全全自己纯手工,好在大家配合非常默契,每个人都在尽力、在坚持,看着自己的作品完成的那一刻,心中溢满了成就感。

设计人 :陈思佳(09121226)、侯春芳(09121215)、刘琛(09121211)

作品图片

2.21 编织生活——建筑结构设计模型

所在学院 :建筑与城市规划学院

作品名称 :编织生活——建筑结构设计模型

指导教师 :夏葵、黄培正

展品编号 :2012 - ECAST -033

作品摘要

本作品尽量减小结构自重,即自重与承重之比达到最小值。这也就决定了在解决承重问题的同时,必须选择轻量的材料,采取简洁的形式。同时结构设计的外观必须给人以舒适的感受,形式上的美感必须体现结构体系本身的特征和构造美感,不能矫揉造作。

作品原理及特点

本结构装置采取插接、绳结为主的混合结构,采取PVC作为主要材料,牛皮纸绳和铝塑管作为辅助材料。此结构设计作品具有很好的工艺感和精细程度,这就给人以赏心悦目的感觉。在材料的选择上色彩清新,又有深浅的对比、颜色的对比、质感的对比。单体上开出的梯形抹圆角的洞降低了结构的整体重量,同时在形式上更轻盈。整个形式平衡、稳定、美观、清新、亲和,是一种平和的低调的恬淡的生活之美。

作品背后的故事

在最初的设计中,我们考虑在顶部和底部用铝塑管做成圆环,串联起 24 个单体,这样结构强度更大,稳定性更强。但是,在实施过程中发现,这样的设计几乎不能被实现。经过反复的试验,决定果断放弃原设计,重新构造节点。如此一来,解决了施工难度的问题,但是也降低了结构的强度。我们以为这个挫折不是坏事,反而在今后的学习生活中能够时时提醒我们注意这些问题,是有益的。

设计人 :曾睿之(09020125)、戴言(09121115)、张雨萱(09121104)

作品图片

2.22 城市太阳伞——建筑结构设计模型

所在学院 :建筑与城市规划学院

作品名称 :城市太阳伞——建筑结构设计模型

指导教师 :王树京、夏葵、黄培正

展品编号 :2012 - ECAST -034

作品摘要

本结构模型以西班牙古城塞维利亚的奇特建筑“Metropol Parasol”——“城市太阳伞”为原型,通过简化、提取元素、重新组合,形成了此次设计。

设计人 :李扬、高悠然、杨紫惺

作品图片

2.23 基于指端容积脉搏波的血液黏度自动测量装置

所在学院 :生命科学与生物工程学院

作品名称 :基于指端容积脉搏波的血液黏度自动测量装置

指导教师 :张松、杨益民

展品编号 :2012 - ECAST -035

作品摘要

通过采集人体指端容积脉搏波,并对脉搏波信号进行处理分析,得到人体全身的血液黏稠程度的量化指标。

作品原理及特点

大量的临床实验证实,通过指端容积脉搏波提取人体血液黏度信息是一种科学而又有效的无创测量血液黏度的方法。本项目的创新点在于应用无创血液黏度检测方式代替传统的有创血液黏度测量方式,利用指端容积脉搏波的理论来测量血液黏度值,检测装置整体体积小,适用于临床医疗和家庭医疗保健。

作品背后的故事

团队成员具有相同的学术背景和理论基础,并且具有同样的目标,经过一段时间的讨论,最终成立了我们的团队。在底层的软件编写上,遇到了比较大的问题,由于该作品需要实时采集指端容积脉搏波,并分析和计算,所以对时间的要求比较严格。为了简化这个问题,最终采用μC/ OS- II嵌入式实时操作系统作为基础平台,既能满足实时性的要求,又简化了程序的设计。

设计人 :李洋(S201015042)、李硕( S201115047)、丁宇龙( S201115056)、王薇薇(08101105)

作品图片

2.24 一种可监测人体脉搏波及心率的健康鼠标

所在学院 :生命科学与生物工程学院

作品名称 :一种可监测人体脉搏波及心率的健康鼠标

指导教师 :杨琳

展品编号 :2012 - ECAST -036

作品摘要

将健康概念引入鼠标,本鼠标不仅具备所有标准功能,还增加了监测人体生理参数的功能,帮助计算机使用者实时监测自己的健康状况。

作品原理及特点

用户使用该鼠标时,自动测量用户的脉搏波数据,经鼠标内部电路处理,传至电脑端显示,可随时记录人体的生理参数,便于用户随时监测心率及脉搏波,对自己的健康状况及时了解,尤其对于经常使用电脑的工作人员更加适合。本项目的创新点在于将脉搏波检测与鼠标功能结合。在正常使用鼠标时,大拇指触摸到的鼠标位置安置反射式脉搏波光电传感器对脉搏波进行无创检测,适用于经常使用电脑的工作人员。

作品背后的故事

本组成员对课题的研究内容有强烈的兴趣,并且拥有较强的自主学习能力。成员吃苦耐劳、对科学研究抱有无限的热忱,信念坚定。指导老师杨琳对本课题有很深入的研究,可以指导和帮助我们顺利完成预期任务。通过对本项目的研究,锻炼和提高自身的科研和创新能力,从而可以提高自身的综合素质。

设计人 :柴波(08101117)、邵常哲(08101124)、黄淼(08101118)

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2.25 智能公路列车

所在学院 :软件学院

作品名称 :智能公路列车

指导教师 :严海蓉

展品编号 :2012 - ECAST -038

作品摘要

智能公路列车采用的控制方式是一种针对大物资、超长车身运输形式下的控制方式,车头和车厢采用独立动力、物理上完全分离,智能控制系统分布在车头和若干车厢上,组成一个控制网,控制车头和所有车厢的运行。

获奖情况:第八届Digilent电子设计大赛中国区决赛三等奖。

作品原理及特点

智能公路列车采用的控制方式是一种针对大物资、超长车身运输形式下的控制方式,其很好地解决了传统以拖拽为动力的拖车在运动中安全系数低、对运动路径要求苛刻的问题。通过将整个车列组成一个小型局域网,每个车厢独立驱动,并通过相互之间的无线通信保持虚拟连接,在运动过程中采用传感器和速度反馈进行微调,实现了对超长车身运动中智能、灵活的控制方式,同时提高了车列的安全性。

作品背后的故事

在开发过程中,我深刻地体会到了团队合作的重要性,在面对困难的时候,团队的集思广益是解决问题的最好办法,最终,我们形成了自己的团队理念。我们的团队以乐于尝试学习新的知识为基础,并努力将这些知识运用到实际应用中,同时在实践中去创新,最终我们相信,我们的创造力一定会改变我们的生活。

设计人 :张杰(S201125017)、曹群生、李振中(S201125042)

作品图片

2.26 基于FPGA的情绪检测程序与相关职能宠物的开发

所在学院 :软件学院

作品名称 :基于FPGA的情绪检测程序与相关职能宠物的开发

指导教师 :严海蓉

展品编号 :2012 - ECAST -039

作品摘要

采集脑电数据,无线通信到板卡上,对数据包解码、识别,读取情绪数据,控制外围“宠物”设备进行不同运动。

获奖情况:2012 年 6 月,第三届OpenHW开源硬件与嵌入式大赛全国二等奖。

作品原理及特点

本系统由于在FPGA板卡上实现,无法运行传感器自带的读取通信程序,故而参照传感器通讯协议与数据格式,自行实现了控制及读取逻辑,相对于标准计算机平台,更加适合对于原始脑电信号进行滤波、运算、特征值提取及模式识别,便于实现对脑电所反映出的情绪及运动想象指令的识别。

作品背后的故事

取得成绩后,回首才发现我们的项目在各种充满了时下热门的尖端技术的项目中毫不起眼,但到了最后,我们想起了一个已经毕业了几年的前辈曾经说过的话:大学是你最后一个能尽情做自己想做的事情的地方。在这里,你可以把你所有的时间都放在一些你自己热爱,但并不一定是有多大实际用途或经济利益的东西上。所以,只要你想尝试,努力地坚持,你会发现世界上的知识总有途径去学习,只要你能下定决心,勇敢地踏出第一步。

设计人 :易文(09082101)、曹群生、鲍爽(10080020)、栗文雨(08570114)

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2.27 精美的激光水晶内雕

所在学院 :激光工程研究院

作品名称 :精美的激光水晶内雕

指导教师 :陈继民

展品编号 :2012 - ECAST -042

作品摘要

“无激光不创意,无激光不生活”,激光水晶内雕是送亲朋好友最有创意的礼品,它科技含量高,上档次,备受年轻人的追捧。

作品原理及特点

激光水晶内雕是制作高档水晶礼品的有效工具。激光内雕技术是将激光聚焦辐照于水晶内部,在该点形成微裂痕,根据点云分布移动光点在水晶内部形成多个微裂痕,这些裂痕组成线与面从而构成图像。

作品背后的故事

受点云密度分布,激光参数等因素的影响,水晶内部热应力并不均匀,很容易产生裂纹。本作品就是在多次尝试,选择最优激光参数下,并根据设计对象的特点,制作而成。

设计人 :胡星(S201113036)

作品图片

2.28 2012 年水晶台历

所在学院 :激光工程研究院

作品名称 :2012 年水晶台历

指导教师 :陈继民

展品编号 :2012 - ECAST -043

作品摘要

2012 年,龙年,一份精美的年历必不可少,晶莹剔透的水晶年历定会让你眼前一亮。

作品原理及特点

年历是人们日常生活中必不可少的物品之一,将激光内雕技术与年历相结合,加上晶莹剔透的水晶,呈现不一样的艺术与科技。

设计人 :黄超(S201113025)

作品图片

2.29 校徽

所在学院 :激光工程研究院

作品名称 :校徽

指导教师 :陈继民

展品编号 :2012 - ECAST -044

作品摘要

激光内雕技术,配合一种全新的玻璃切割方法,实现了对水晶玻璃内雕、切割一体化过程,制作水晶校徽。

作品原理及特点

激光内雕技术,配合一种全新的玻璃切割方法,实现了对水晶玻璃内雕、切割一体化过程,其过程分为内雕、切割两步,其中玻璃切割属于异形(圆形)切割,应用的是一种全新的基于微裂纹控制的激光切割技术。

作品背后的故事

玻璃因为其特殊的材料性质,受到广泛应用,玻璃的加工备受关注,玻璃切割一直是一大难题,传统的机械切割质量差,且难以完成异形切割。新兴的激光切割技术提高了玻璃的切割质量,但是在异形切割方面仍然具有局限性。该作品中玻璃切割原理有别于以往的“控制裂纹法”,而是一种全新的“微裂纹控制法”,成功实现异型切割。

设计人 :黄超(S201113025)

作品图片

2.30 校球

所在学院 :激光工程研究院

作品名称 :校球

指导教师 :陈继民

展品编号 :2012 - ECAST -045

作品摘要

2012 年,羽毛球被我校定为校球,特此纪念。

作品原理及特点

2012 年,北京工业大学将羽毛球定为校球,为此激光创意实验室特地制作了“校球”这一内雕作品。该作品利用激光对水晶玻璃的刻蚀作用,将预设的3D图形雕刻在水晶内部,形成精美图案,纪念校球的诞生。

设计人 :袁建文(S201013015)

作品图片

2.31 廊坊新区会所景观设计

所在学院 :艺术设计学院

作品名称 :廊坊新区会所景观设计

指导教师 :王今琪

展品编号 :2012 - ECAST -048

作品摘要

通过对植物塑造空间的基本特征、基本手法、营造方式的研究使得景观与周围环境条件既统一又有特点。

作品原理及特点

通过对植物塑造空间的基本特征、基本手法、营造方式的研究使得景观与周围环境条件既统一又有特点。研究了新古典主义风格景观的全新表达,强调了轴线的仪式感,特别运用植物造景,塑造了丰富有趣的小空间。

作品背后的故事

由于作品完全通过手绘图纸、手绘效果图及实物模型完成,方案阶段需要绘制大量的草图,完成方案的推敲、调整,直至定稿,工程量很大,经常熬夜操作,非常辛苦。实物模型在学院木工工作室加工完成,机器切割,手工制作,为模拟真实的夜景照明效果,特在模型中加入LED灯带,很好地表达了方案效果。

设计人 :陈晨

作品图片

2.32 基于DSP的平板电脑与无线智能家电控制系统

所在学院 :实验学院

作品名称 :基于DSP的平板电脑与无线智能家电控制系统

指导教师 :刘军华、王卓峥

展品编号 :2012 - ECAST -052

作品摘要

实现具有基本功能的嵌入式掌上平台,同时利用其实现家庭视频监控及无线智能家电控制(智能家居)。

获奖情况:2012 年 5 月,2011—2012 年TI DSP及嵌入式大奖赛。

作品原理及特点

本课题基于TI(德州仪器)高性能ARM + DSP双核处理器OMAP3530 处理器,实现具有基本功能的嵌入式掌上平台,完成了触摸屏显示、串口通信、SD卡通信、音频输入输出、复合视频输出、按键控制等多种扩展功能,以及Android、Linux、WinCE操作系统的移植及相关应用程序的开发,同时利用“平板电脑”实现家庭视频监控及无线智能家电控制(智能家居)。

设计人 :卞婷婷、李玖伟、邱健康

作品图片

2.33 节能技能车“实验之星II号”

所在学院 :实验学院

作品名称 :节能技能车“实验之星II号”

指导教师 :郭瑞莲

展品编号 :2012 - ECAST -053

作品摘要

使用Honda低油耗单缸 4 冲程发动机,根据选手构思动手设计,制作赛车,创造出以表达环保为主题的车身,达到限用一升汽油行驶更远距离,并最大限度地降低废气排放。

获奖情况:2012 年 11 月,第 6 届Honda中国节能竞技大赛。

作品原理及特点

此作品是为了宣传节能环保理念,由Honda总公司提供的 0.125L发动机为动力,自己设计组装赛车。在技术设计上,学生采用前二后一轮的底盘设计、无纹赛车轮胎、在原发动机上换装节能化油器、轮轴加工成顺向转动式、离合器为离心式等技术,使得车辆在保持其原有性能的同时能最大地节省燃料,在同样的油耗下跑出更远的距离。

作品背后的故事

在制作过程中,全力以赴克服遇到的各种困难,特别是在经费紧张、自我储备知识有限、平时学习时间紧张的情况下。终于,在指导教师们的激励下,在机械师和车手的共同努力下,在校外师傅们的帮助下,经过项目的调研和设计、开发、论证、修改,最终完成了作品的加工、组装和调试。

设计人 :张锦硕、冷朝阳、孙丽坤

作品图片

2.34 LED旋转显示屏

所在学院 :实验学院

作品名称 :LED旋转显示屏

指导教师 :邱菊、严峰

展品编号 :2012 - ECAST -054

作品摘要

LED旋转显示屏 51 单片机AT89S52 作为系统控制处理器,以电机带动上方电路板高速旋转,高亮度LED灯在高速的旋转下引起人眼的视觉停留,可看到类似于显示屏的效果。二极管测量装置可以测量发光二极管的伏安特性。

获奖情况:2011 年北京市大学生物理实验竞赛一等奖。

作品原理及特点

底座部分为木质手工打造,内有电机和电源部分电路,用两个三极管产生交变信号,通过两个互感线圈将电源无线输送至上方电路板。线圈加一铁磁芯使互感现象更加明显,显著增加电源的传输效率。上方电路主要就是稳压模块,控制模块和LED灯组模块,文字由汉字取模工具生成点阵图像,用自主编写的算法程序进行输出显示,结合一个红外中断,达到稳定显示滚动文字的效果。

作品背后的故事

在一次科技馆的参观中,我和我的组员看到了类似于我们做的旋转灯的模型。起初我们还以为它是一个球面的屏幕,等我们看过介绍之后才知道这个这是由一排LED高速旋转并利用人眼的视觉停留效应,看到的类似显示屏的效果。回学校之后我们查阅了相关的详细介绍。通过这次制作旋转灯,我们增强了团队合作精神,学习了专业知识,将书本上的内容实现在现实中,非常有成就感。

设计人 :王晓萌、李元申、袁芳

作品图片 vL39xRBXnJ1m8X1JylnJ8fbNqTpsBmfYzzT7Cw8+LBjg7/TZdj9tj8leUbMr8lpt

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