我只能告诉你结构.毕竟我不懂这行 一、毕业论文(设计)撰写结构要求1、题目:应简洁、明确、有概括性,字数不宜超过20个字。2、文献综述:一般不少于1000字。3、摘要:要有高度的概括力,语言精练、明确。同时有中、英文对照,中文摘要约300—400汉字;英文摘要约200—300个实词。4、关键词:从论文标题或正文中挑选3~5个最能表达主要内容的词作为关键词,同时有中、英文对照,分别附于中、英文摘要后。5、目录:写出目录,标明页码。6、正文:(1)毕业论文正文:包括前言、本论、结论三个部分。前言(引言)是论文的开头部分,主要说明论文写作的目的、现实意义、对所研究问题的认识,并提出论文的中心论点等。前言要写得简明扼要,篇幅不要太长。本论是毕业论文的主体,包括研究内容与方法、实验材料、实验结果与分析(讨论)等。在本部分要运用各方面的研究方法和实验结果,分析问题,论证观点,尽量反映出自己的科研能力和学术水平。结论是毕业论文的收尾部分,是围绕本论所作的结束语。其基本的要点就是总结全文,加深题意。(2)毕业设计说明书正文包括前言、本论、结论三个部分。前言(引言):说明本设计的目的、意义、范围及应达到的技术要求;简述本课题在国内外的发展概况及存在的问题;本设计的指导思想;阐述本设计应解决的主要问题。本论:①设计方案论证:说明设计原理并进行方案选择。说明为什么要选择这个设计方案(包括各种方案的分析、比较);阐述所采用方案的特点(如采用了何种新技术、新措施、提高了什么性能等)。②计算部分:这部分在设计说明书中应占有相当的比例。要列出各零部件的工作条件、给定的参数、计算公式以及各主要参数计算的详细步骤和计算结果;根据此计算应选用什么原器件或零部件;对应采用计算机的设计还应包括各种软件设计。③结构设计部分:包括机械结构设计、各种电气控制线路设计及功能电路设计、计算机控制的硬件装置设计等,以及以上各种设计所绘制的图纸。④样机或试件的各种实验及测试情况:包括实验方法、线路及数据处理等。⑤方案的校验:说明所设计的系统是否满足各项性能指标的要求,能否达到预期效果。校验的方法可以是理论验算(即反推算),包括系统分析;也可以是实验测试及计算机的上机运算等。结论:概括说明设计的情况和价值,分析其优点和特色、有何创新、性能达到何水平,并应指出其中存在的问题和今后改进的方向。7、谢辞:简述自己通过做毕业论文(设计)的体会,并应对指导教师和协助完成论文(设计)的有关人员表示谢意。8、参考文献:在毕业论文(设计说明书)末尾要列出在论文(设计)中参考过的专著、论文及其他资料,所列参考文献应按文中参考或引证的先后顺序排列。9、注释:在论文(设计说明书)写作过程中,有些问题需要在正文之外加以阐述和说明。10、附录:对于一些不宜放在正文中,但有参考价值的内容,可编入附录中。例如,公式的推演、编写的算法、语言程序等。二、毕业论文(设计)撰写格式要求1、毕业论文一律打印,采取A4纸张,页边距一律采取:上、下,左3cm,右,行间距取多倍行距(设置值为);字符间距为默认值(缩放100%,间距:标准),封面采用教学管理部统一规定的封面。2、字体要求论文所用字体要求为宋体。3、字号第一层次题序和标题用小三号黑体字;第二层次题序和标题用四号黑体字;第三层次及以下题序和标题与第二层次同;正文用小四号宋体。4、页眉及页码毕业论文各页均加页眉,采用宋体五号宋体居中,打印“河北大学工商学院XXXX届本科生毕业论文(设计)”。页码从正文开始在页脚按阿拉伯数字(宋体小五号)连续编排,居中书写。5、摘要及关键词中文摘要及关键词:“摘要”二字采用三号字黑体、居中书写,“摘”与“要”之间空两格,内容采用小四号宋体。“关键词”三字采用小四号字黑体,顶格书写,一般为3—5个。英文摘要应与中文摘要相对应,字体为小四号Times New Roman。6、目录“目录”二字采用三号字黑体、居中书写,“目”与“录”之间空两格,第一级层次采用小三号宋体字,其他级层次题目采用四号宋体字。7、正文正文的全部标题层次应整齐清晰,相同的层次应采用统一的字体表示。第一级为“一”、“二”、“三”、等,第二级为“”、“”、“”等,第三级为“”、“”等,具体格式要求详见模板(模板从教务处主页下载专区下载)。8、参考文献参考文献要另起一页,一律放在正文后,在文中要有引用标注,如××× [1],具体格式要求详见模板(模板从教务处主页下载专区下载)。9、外文资料及译文外文资料可用A4纸复印,如果打印,采用小四号Times New Roman字体;译文采用小四号宋体打印,格式参照毕业论文(设计)文本格式要求,译文一般不少于2000字。10、图、表、公式图: a. 要精选、简明,切忌与表及文字表述重复。b. 图中术语、符号、单位等应同文字表述一致。c. 图序及图名居中置于图的下方,用五号字宋体。表: a. 表中参数应标明量和单位的符号。b. 表序及表名置于表的上方。c. 表序、表名和表内内容采用五号宋体字。公式:a.编号用括号括起写在右边行末,其间不加虚线。b.公式中的英文字母和数字可以采用默认的字体和字号。图、表与正文之间要有一行的间距,公式与正文之间不需空行;文中的图、表、附注、公式一律采用阿拉伯数字分章编号。如:图2-5,表3-2,公式(5-1)(“公式”两个字不要写上)等。若图或表中有附注,采用英文小写字母顺序编号。11、量和单位要严格执行GB3100—3102:93有关量和单位的规定(具体要求请参阅《常用量和单位》,计量出版社,1996);物理量用斜体,单位用正体;单位名称的书写,可以采用国际通用符号,也可以用中文名称,但全文应统一,不要两种混用。12、标点符号注意中英文标点符号的区别,不能混用。三、毕业论文(设计)装订存档要求1、毕业论文(设计)资料应包括任务书、开题报告、毕业论文(设计)文本、外文资料及译文、毕业论文(设计)成绩评定表等。2、毕业论文(设计)按以下顺序侧面用铁质装订夹装订归档:封面→任务书→开题报告→文献综述→中、英文摘要(含关键词)→目录→正文→谢辞→参考文献→注释→附录→外文资料及译文→毕业论文(设计)成绩评定表。
毕业设计是指工、农、林科高等学校和中等专业学校学生毕业前夕总结性的独立作业。是实践性教学最后一个环节。旨在检验学生综合运用所学理论、知识和技能解决实际问题的能力。在教师指导下,学生就选定的课题进行工程设计和研究,包括设计、计算、绘图、工艺技术、经济论证以及合理化建议等,最后提交一份报告。应尽量选与生产、科学研究任务结合的现实题目,亦可做假拟的题目。 学生只有在完成教学计划所规定的理论课程、课程设计与实习,经考试、考查及格后始可进行。是评定毕业成绩的重要依据,学生通过毕业设计答辩,成绩评定及格才能毕业。 毕业设计不同于毕业论文,它的组成部分不只是一篇学术论文,我们拿“机械毕业设计”举例:随着科技发展的进步,各大高校对机械毕业设计的内容提出了一定的要求,2004年以前设计内容一般包括:毕业设计图纸+说明书(毕业论文),2005年以后国家教育部门提出新的要求,结合工厂需求加入了三维设计,模拟仿真,及程序分析研究。其中包括:毕业设计图纸(三维“UG ,PRO/E,CAM,CAXA,SWOLIDWORD”+CAD二维工程图)+开题报告+任务书+实习报告+说明书正文。这足够的说明了做一份优质的毕业设计是要付出相当的努力。
智能三维虚拟试衣模特仿真系统设计* 摘要:针对服装物理仿真通常计算量庞大、在低端硬件平台或交互式环境进行高质量模拟的挑战,将人工生 命思想引入服装纹理生成,基于混合虚拟现实技术研究开发了智能三维虚拟试衣模特仿真系统。通过在三维空 间中构建与真实人体类似的三维虚拟模特作为消费者的试穿替身,同时设计实现了场景屏风功能,这样不但便 于根据着装场合自由切换服装纹理,而且可以让消费者通过这一虚拟平台更为直观、自由地观察着装效果为了 使三维试衣系统更为智能化,还建立了服装搭配合适度智能评价系统。 关键词:虚拟试衣模特;人工生命;混合虚拟现实技术 引言 近几年,虚拟服装是虚拟现实和计算机图形学领域的研究 热点之一,国外的服装电子商务发展较早,不少服装网站已能 提供产品的三维视图、购买历史记录、虚拟试衣间及配套设施 等多种服务。例如著名的试衣网站MyVirtuaMl odel就提供了 进行人体测量的网上试衣服务[1];德国弗劳恩霍夫学会的科 学家与其他科研小组共同开发出一套试衣系统[2]。 相对于国外试衣系统,国内相关研究也取得了一定的进 展。近期代表性的研究包括:文献[3]介绍了虚拟服装的发展 历史和现状,并着重了介绍当前各个研究机构的研究工作;文 献[4]通过分析服装虚拟仿真的基本步骤,给出了改进的质 点—弹簧模型和服装真实感模拟方程,并对动态系统进行了求 解;文献[5]对虚拟人动画中的三维服装仿真技术进行了研 究,包括虚拟人体建模、角色动画、布料物理模拟以及可变形体 碰撞检测与响应,总体目标是构建一个完整的三维服装仿真环 境,并且围绕系统实时性能完成高效算法的开发。纵观虚拟服装的研究现状,主要集中在四个方面: a)参数 化人体形态建模问题; b)三维服装动态展示提供角色动画持问题; c)布料物理建模的计算效率和真实感问题; d)实时交 互性问题。服装物理仿真通常计算量庞大,如何在低端硬件平 台或交互式环境(如普通PC或视频游戏)进行高质量模拟是 一个新的挑战[6]。本文将人工生命思想引入进服装纹理生 成,基于混合虚拟现实技术研究开发了智能三维虚拟试衣模特 仿真系统,通过在三维空间中构建与真实人体类似的三维虚拟 模特作为消费者的试穿替身,同时设计实现了场景屏风功能, 可让消费者通过这一虚拟平台更为直观、自由地观察着装 效果。 1 系统总体设计 1·1 系统框架结构 网络虚拟服装协同设计系统的总体框架结构如图1所示。 整个系统包括模型生成、场景设置、人工纹理、3D渲染四个部 分。其中,模型生成包括三维建模、模型参数选择、导入模型三 个部分;场景设置包括场景导入和光照选择两个部分。系统首 先进行三维人体的建模,并根据模型特征的不同保存多个副 本;然后根据用户的参数选择从中选择合适的模型导入系统 中;之后系统根据用户的选择设置好场景;最后, 3D渲染将人 体模型和试衣场景显示在屏幕上。 系统流程 根据系统框架,程序被分成三个模块来实现。模型导入模 块首先接收用户输入控制模块传来的选择参数,然后根据选择 参数分析并导入Maya生成相应的模型文件(. x文件),在系统 中创建相应的模型对象。场景生成模块首先接收用户输入控 制模块传来的参数,之后生成特定的场景图片。最后,系统将 模型导入模块生成的模型对象和场景生成模块生成的场景对 象一起显示出来。系统设计流程如图2所示。
机械设计的用solidwords就行,如果是复杂的曲线建模就要用UG和pro/E了,都是三维的,solidwords比较好上手
楼上那位 强悍!你文章需要多少字数。具体的还有什么要求吗?
这个领域能写的课题有很多的,像软件工程与应用这本刊,接收以下这些领域的文章:软件架构、软件设计方法、软件领域建模、软件工程决策支持、软件工程教育、软件测试技术、自动化的软件设计和合成、基于组件的软件工程、计算机支持的协同工作、编程语言和软件工程、计算机网络、信息与通信安全、计算机图形学与人机交互、多媒体技术应用、人工智能与识别、嵌入式软件与应用、自动控制、分布式计算与网格计算、云计算技术、存储技术、数据库技术研究、计算机辅助设计与应用技术等
1、介绍设计背景(SW基于CAD...)2、设计原理3、设计过程中怎么运用SW对Z512-2台钻进行建模4、如何进行装配5、如何生成爆炸图6、生成动画7、结束语
论文题目:虚拟设计与虚拟装配技术的研究 设计任务与内容(论文要阐述的主要问题) 虚拟设计及虚拟装配技术是当今设计领域采用的重要手段,通过在计算机上作出数字化模型,通过虚拟仿真,验证方案的可靠性,缩短了设计周期,降低生产成本。本次毕业设计主要要求学生了解掌握虚拟设计与虚拟装配技术在本行业内的应用,并对其发展前景作出展望,内容如下: 1、 虚拟设计虚拟装配技术的产生与发展。 2、 设计领域常采用的虚拟设计与虚拟装配软件介绍。 3、 虚拟设计与虚拟装配技术的关键技术简介。 4、 虚拟设计与虚拟装配技术的应用举例。 5、 虚拟设计与虚拟装配技术的应用前景分析。 6、 其它按《2009届毕业生毕业设计(论文)规范要求》的有关规定执行。论文题目:虚拟加工及虚拟成型仿真技术的研究 设计任务与内容(论文要阐述的主要问题) 虚拟加工及虚拟成型仿真技术是当今机械加工及材料成型领域采用的重要手段,通过在计算机上作出数字化模型,通过虚拟加工及成型过程仿真,验证方案的可靠性、可行性,对于机械加工而言,仿真后可直接生成加工代码,用于数控机床完成零件的加工;对于材料成型仿真而言,可以验证成型方法的可行性及可靠性,进而缩短了设计周期,降低生产成本。本次毕业设计主要要求学生了解掌握虚拟加工及虚拟成型仿真技术在本行业内的应用,并对其发展前景作出展望,内容如下: 1、 虚拟加工及虚拟成型仿真技术的产生与发展。 2、 机械加工计材料成型领域常采用的虚拟加工及虚拟成型仿真软件介绍。 3、 虚拟加工及虚拟成型仿真技术的关键技术简介。 4、 虚拟加工及虚拟成型仿真技术的应用举例(虚拟加工和虚拟成型仿真各举一例)。 5、 虚拟加工及虚拟成型仿真技术的应用前景分析。 6、 其它按《2009届毕业生毕业设计(论文)规范要求》的有关规定执行。
汽车连杆加工工艺及夹具设计 种子丸化机的设计与研究残膜回收装置的设计 甜菜收获机的设计 倒立摆建模及仿真分析 垃圾车翻倒机构的设计及其仿真葡萄埋藤机的设计 国际通行棉包堆垛机的设计番茄种子除芒机的设计 棉花机械特性试验装置设计前支棉杆装配在线检测及其工艺装备的设计 玉米秸秆青贮型收获机的设计自走式番茄收获机割台机构的设计 简式龙门钻铣床的结构设计采棉机采摘装置关键零件 ——摘锭的分析 仿生海豚的推进机构与运动研究 城市道路破冰清雪机的设计 夹持式棉花精量点播器多功能保健床的设计 仿生两栖机器蛇的结构设计及优化微型棉花衣分试轧机的设计 哈密瓜糖度无损检测方法研究4ZT-8型摘棉桃机——摘桃装置及输送系统三维造型设计 辣椒干燥试验装置设计自动转向玩具小车的机构与运动研究 多模态仿生两栖机器鱼的推进机构与运动研究籽棉抓斗机构设计 洋葱收获机的设计单轮吊椅的改进设计 多模态仿生两栖机器鱼的推进机构与运动研究拖把甩干装置的机构设计 玉米秸秆还田机库尔勒香梨自动分级机 控制系统设计 线椒取种机的设计胶棒式软摘锭采棉机采摘头试验台设计 球形果采摘机器人设计及其三维仿真基于PMAC控制卡的开放式数控系统 仿生两栖机器蛇的结构设计与优化食品盒模具的三维设计及仿真加工 高压磨料水射流切割装置机械部分设计苗床育苗播种机的研究与设计 马铃薯种植机具的设计孔式穴播器核心部件取种器的模具设计 小型扫地车设计除雪机的系统设计 连杆加工工艺及夹具设计“珍爱生命”防震担架的研究与设计 挖坑机的设计葡萄籽皮分离机 倒立摆机械系统设计多控制面仿生机器鱼机构设计及优化 箱体工艺规程及卡具设计库尔勒香梨自动视觉检测分级装置设计 番茄翻秧机设计型孔式膜上精量排种器设计 切割试验台的结构设计大容量籽棉自卸拖车造型设计 倾斜圆盘玉米排种器的设计全位置焊接辅助器的设计 马铃薯种植机的设计数控线切割机床电参数采集系统设计 健身洗衣机机构设计四行集排型孔式精量排种器的设计玉米收获机割台的机构设计基于Pro/E的液力传动变速箱设计与仿真分析
纵观人类历史,每一次人类生产力水平的飞跃都离不开创新, 创新思维 的培养有利于我国自主创新水平的提高,由中国制造向中国创造转变,从而提高我们的国际竞争力。下面是我为大家推荐的机械设计制造及其自动化 毕业 论文,供大家参考。
机械设计制造及其自动化毕业论文 范文 一:农业机械自动化建设
一、我国农业机械自动化的发展现状
农业机械自动化的定义:农业机械或者装备在自身运行期间或运作状态下不依靠人手操作或感官而独立的将其完成。农业机械自动化可以大幅度降低农副产品的生产本金、减少农民劳作带来的疲劳、提高农副产品的生产效率等,而且还可以整体提升农产品的质量与产量,因此,农业机械的改善应从降低生产本金、提升生产效率与质量出发,不断的进行设备的完善,以达到高尖精的目的。随着我国农业经济的逐渐繁荣,机械自动化技术也为现代化农业的发展起着一定的推动作用。农业机械自动化水平的提升,农业机械自动化的范围应该得到进一步发展与扩大,使农业机械化水平保持整体发展的良好趋势。农业机制水平的不断提高,增强了我国农业厂家的生产能力,随着农业机械能力的不断加强,其涉及的领域也在不断的拓展,主要的市场有农机销售、设备维护与田间作业等。随着农业机械自动化市场的不断扩宽,促进了国际间的技术沟通与合作,我国的一部分大型企业用市场交换技术的形式,来学习国外的先进技术与 企业管理 经验 ,从而提高国产农业机械的质量与生产效益。但由于多方面的因素,同发达国家相比较,我国的农业机械自动化仍有许多需要提高的地方,在农业机械自动化的进程当中也存在着一定的问题。
1.农业机械制造水平低
同发达国家相比我国的农业机械制造水平较低,有多种农业机械产品是仿造发达国家的机械产品。在农业机械自动化设备中,仅仅对农业机械做了部分改进或是增加设备来降低生产农业机械设备的成品,这在一定程度上限制了产品的应用与推广。所以,开发符合生产需要的农机设备应作为我国农业机械设备主要的发展方向[1]。
2.我国农业机械自动化发展不稳定
因为我国的农业自动化发展水平相对偏低,在相关农业机械科学技术方面未能得到应有的利用,例如:全球定位系统、检测监控系统与动态控制系统等有利于我国农业发展的软件技术水平较低,无法满足我国农业机械自动化水平的发展需要。我国相关农业管理部门对精准农业方面的研究管理强度还不够,导致我国农业发展不够成熟稳定。
二、我国农业机械自动化的发展模式
通过对当前我国农业机械自动化所面对的实际问题出发,想要改善我国农业机械自动化进程主要应从以下几个方面来分析:
1.政府加强对农业机械技术方面的引导与扶持
我国政府可以通过一系列政策来鼓励农民购买农业机械,对购买农业机械的农民进行补贴等政策,使农业机械的应用得到更大范围的推广。并通过科技创新等奖励政策来鼓励生产机械的企业与科研机构。政府应该结合我国各个地区的自然情况出台相应的政策,因地制宜才能更好的推进我国农业机械自动化发展,加强我国农业机械质量监督与管理工作,促进我国农业机械的科研成果得到实际的应用。相关农业机械企业同样需要加强科研技术的投入,并积极主动的参与到国内的农业机械产品方面的竞争[2]。
2.提高我国农业机械自动化控制水平
在我国农业机械自动化技术的研发与制造的发展过程当中,值得注意的是提高我国农业机械自动化水平的可靠性。想要提高我国农业机械自动化水平,首先要提高农机自动化控制技术。企业在生产农业机械产品的同时应该考虑的主要因素有:农民当前对农机产品的要求、农民的购买农机产品能力、采用的农业机械自动化技术、农业产品质量改善、农民保养农机产品的方便性[3]。
3.如何推动精准农业的发展进程
目前,我国精准农业的发展进程相对不够稳定,与一些成熟的发达国家相比,我国的农业机械自动化水平相对较低,进一步提升我国精准农业机械自动化的发展进程,不但能够促进我国农业机械自动化相关技术的发展与完善,更能够展示出我国农业科技水平的提升,从而提高我国在农业机械自动化技术在国际上的地位与话语权。近年来,国际上的精准农业发展着重点在节约用水与节肥等相关农业技术方面,节约用水与节约用肥可以通过精准农业技术来有效实现,从而达到节约资源的目的,这是我国实现可持续发展战略的具体表现。我国相关人员在学习国外先进技术的同时,更要集中科学研发知识,实现精准灌溉与精准施肥技术,从而推进我国精准农业机械自动化水平的发展。随着国际智能化发展与加强,农业机器人与智能化系统在一些发达国家已经得到很大程度的推广,由此可以看出,我国在农业机械方 面相 对于发达国家已有了很大距离。所以,我国应该抓住新时代的机会,坚持科学发展观与自主研发精神,大力发展我国农业自动化技术。
三、 总结
目前,我国农业排名世界第二,成为仅次于美国的农业大国,但是我国农业机械化设备的技术与其他农业大国差距较大。农业机械化扩散程度和农机设备使用率与美国等先进国家相比也相差较远,但是伴随着我国经济的快速发展,现代化农业的脚步也在不断加快。同时也要加快我国科技技术的创新与管理,按照市场走向来运作,把握好机会,实现农业机械化的跳跃式进步,为我国农业的整体实力提升做贡献。
机械设计制造及其自动化毕业论文范文二:农业机械数字化设计的研究
一、数字化设计技术在农业机械设计中的应用现状
传统的设计技术只是简单满足使用者的需求,数字化设计技术则是运用计算机技术来缩短产品的设计周期、降低产品的设计成本并进行后期的维护。对于农业机械的设计来说,它有着广阔的市场,而且可以设计的种类非常多,但是农业机械的设计一般都没有使用数字化设计技术,所以长期以来农业机械的设计水平相对较低。而运用数字化设计技术可以使农业机械设计有着更好的发展前景,使设计出来的农业机械更加完善。目前,农业机械的种类相对固定,功能没有太大的改变,而且没有过多的创新。比如,在播种机的设计中应该考虑根据不同的播种对象来进行相应的设计,即可以分为条形播种机和精密播种机,要根据不同的播种条件来进行相关的设计。另外还可以按照播种机工作原理的差异设计机械式和气力式播种机,数字化设计技术能够将这些种类进行区别设计。将数字化设计技术运用于农业机械的设计过程中将会使农业机械的种类更加丰富,使同一种类的产品有不同的功能区分,完善目前农业机械设计的不足之处,使农业机械能够得到更广泛、更有效的运用。
二、数字化设计技术应用于农业机械设计的前景
由于现今农业机械的设计水平相对落后,所以数字化设计技术必然在农业机械的设计过程中有更广阔的应用前景。比如,可以将虚拟技术运用于农业机械设计中、数字化设计技术与农业机械设计协同设计以及在农业机械的设计中注重增强创新意识,下面将对这些数字化设计技术在农业机械设计中的运用前景进行详述。
将虚拟技术运用于农业机械设计中
虚拟技术是利用计算机技术来生成产品的三维图像设计,通过虚拟技术可以使设计人员更加清楚地了解产品的形状,另外虚拟技术可以对机械运动进行仿真模拟,即可以模拟所设计的产品的功能,这样就便于设计人员对产品进行改进,更大程度上保障了产品设计的可行性。通过虚拟技术还能够加快产品设计的速度,完善产品的质量。
数字化设计技术与农业机械设计协同设计制造
在农业机械的制造过程中运用数字化设计技术能够最大程度提升产品的可靠性,降低产品设计过程中的成本费用和设计时间。利用这一技术能够使设计方案得到较快地更改,避免不够完善的计划造成生产成本浪费。
农业机械数字化设计过程中更加注重创新设计
现今的农业机械种类和样式差异不大,没有较大的改良,所生产的农业机械不能完全满足农民的需要,而且作用较单一,如果能够对农业机械进行创新设计,那么将会使农业产品的种类更加完善,并且能够更大限度的提高农业生产率。数字化设计技术可以较快捷、可靠地帮助研发人员设计出不同的农业机械,这将是未来农业机械的设计的必然发展方向。
三、小结
我国是一个农业大国,农业机械对于我国农业的发展而言有着非常重要的作用。数字化设计技术的运用将使我国的农业机械发展更加完善,促进我国农业的快速发展。
论文最好能建立在平日比较注意探索的问题的基础上,写论文主要是反映学生对问题的思考, 以下就是由小编为您提供的标准论文格式要求。(一)标题论文(设计)标题应简短、明白,把毕业论文的内容、专业特性概括出来。标题主标题字数普通不宜超越20个字,能够设副标题。主标题用宋体三号字加粗;副标题用宋体小三号字,均在文本居中位置。(二)摘要及关键词(中文在前,英文在后)论文摘要字数要恰当,中文摘要普通以300字左右为宜,“中文摘要”字样为黑体四号字,居中格式。另起一行打印摘要内容。关键词是反映论文(设计)主题概念的词或词组,普通每篇可选3~5个,多个关键词之间用分号分隔。摘要内容和关键词与正文字体字号相同,均为宋体小四号字,行距为倍,但“关键词”三个字字样要加黑,其后要加冒号,左对齐。另起一页打印英文摘要和关键词,英文摘要的内容应与中文摘要相符,普通以200个英文单词左右为宜。空一行后打印英文标题,再空一行居中位置打印四号加黑“ABSTRACT”字样,另起一行小四号打英文摘要。运用的英文应该精确、通畅。“Key Words”加黑并加冒号,左对齐,多个关键词之间用分号分隔。英文全部采用Times New Roman字体。(三)正文毕业论文正文中各级标题次第为:一、(一)、1、(1)、①。毕业设计可采用下列标题次第:1、、、①。一级标题即“一”用四号黑体打印,每一局部完毕后另起一页开端下一局部。正文内小标题力图简短、明白,题末不用标点符号。。二级标题(一)用黑体小四号字。三级标题1后用点“.”,宋体小四号字加黑。四级标题(1),字体字号同正文,为宋体小四号字,行距为倍。文中如有插图和照片,应比例恰当,分明美观;插图应标明图序和图题,序号和图题之间空一格;图序以阿拉伯数字连续编号,图题普通居中位于图的下方。文中如有表格,应构造简约,表格应有表序和表题。序号和表题居中位于表格上方,两者之间空一格。表序以阿拉伯数字连续编号。假如表格援用别处,要注明表格的出处和相关信息。文中一行不占页,一字不占行。(四)注释毕业论文注释统一采用页下注的方式,在所需援用或注释处用上标①、②、③……表示,注释内容包括作者、出处、出版年份、页码等信息。注释也可是解释性语句。一切注释采用小五号宋体。(五)参考文献按正文参考文献呈现的先后次第用阿拉伯数字在方括号中连续编号。文献中假如有三位以上作者时,只罗列前三位作者,中间以逗号隔开,其他以“等”字表示。在正文后另起一页采用四号黑体打印“参考文献”四字,空一行,采用小四号宋体打印参考文献的内容。“参考文献”字样和内容均采取左对齐格式。每篇论文的参考文献不得少于15条,要注重文献的时效性和权威性。(六)页眉论文的页眉内容为论文标题,宋体小五号字,居中。(七)附录(必要时可加,不用要时,无需附录)关于一些不宜放在正文中,但又具有参考价值的内容能够编入毕业论文(设计)的附录中。依照文中呈现的次第依次列出附录的内容。(八)页码论文页码一概采用页下居中方式。正文前的目录和摘要局部单独编排页码,页码采用罗马文字“Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ”等标示,正文独立编排页码,用阿拉伯数字“1、2、3、4、5……”等标志。(九)电子文档请求毕业论文的电子文档,学生应存成以学号和姓名为名字的.doc文件,如一个学生学号035272001叫王波的学生,其文件名为035272001王波.doc。
毕业设计论文格式 一、毕业设计论文的基本结构① 前置内容应包括封面、任务书,中、外文摘要和目录页。② 主体内容应包括引言或绪言,正文、结论、致谢和参考文献。③ 附条内容应包括设计图纸、实验所用仪器、设备性能简介,照片和翻译论文、资料的原文、计算机程序。④ 指导教师评阅(审)意见和答辩委员会意见。 二、毕业设计前置内容部份的基本要求 ①前置部份的封面应有以下内容:学校、系、专业和学生姓名、毕业设计完成日期,专业应写设计作者的主修专业名称。 ②毕业设计任务书是设计任务要求的唯一依据,其内容包括学生姓名、专业年级,设计题目、设计的主要内容,也可有设计专题要求,毕业设计的工作进度和起止时间,下达任务书的时间,指导教师签名和系主任签名等。 ③中、外文摘要是设计的内容不加注释和评论的简短陈述,具有独立性。其内容应说明设计的主要实验方法、结果、结论等。中文摘要一般不少于400字,并译成外文。 ④关键词应选择3~5个规范的词作为关键词以显著字符另起一行,排在摘要的左下方。关键词的下方放置中国图书资料分类号,分类号按规定查取和引论。 ⑤目录由设计的章、节、附录等序号、名称和页码组成。章节既是设计组成部份的标题.,也是设计的提纲。三、主体内容部份的基本要求 ①引言或绪言应简要说明工作的目的、意义、范围、研究设想、方法、选题依据等。应当言简意赅,不要与摘要雷同。②正文是设计的核心部分,应占主要篇幅。不得少于10000字。正文一般包括设计(实验)方案的论证,设计(实验)方法手段与结果,主要仪器设备规格型号及材料,计算方法,编程原理,数据处理,设计说明与依据,加工整理和图表,形成的论点和导出的结论等。正文内容必须实事求是,客观真实、准确完备、合乎逻辑、层次分明、语言流畅、结构严谨、书写工整,符合学科、专业的有关要求。设计中的用语、图纸绘制,表格、插图应规范准确,符合国家标准。正文中出现的符号和缩写语言应采用本专业学科的权威机构或学术团体公布的。引用他人资料要有标注。③毕业设计的结论应当准确、完整、明确精炼。但也可在结论或讨论中提出建议、设想和尚待解决问题等。 ④参考文献应按引用文献的顺序进行标注。参考文献的书写格式应按规定书写。四、附录的主要内容有某些重要的原始数据、数学推导、计算程序、框图、结构图、零件图、装配图及仪器设备图表等。五、论文版面格式论文要求全部使用电子文稿形式,上交论文应包括打印文稿、*.doc文件,软盘、邮件等均可。具体格式如下:①封面由系里给出统一格式。②目录统一由文字处理软件自动生成。③正文格式:字体:宋体、字号:小4。④论文分级标题应使用标题格式定义。⑤论文名称格式:班号 姓名.doc。⑥页边距:左:4 右:2 上: 下:2。
(一)毕业论文开题报告一律使用A4白纸单面打印
(二)字符间距:标准(中文封面和英文封面除外)
(三)行距:倍(中文封面和英文封面除外)
(四)页边距:上下厘米、左3厘米、右2厘米
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基于Proteus的智能交通灯设计与仿真实现论文
交通灯有两种,给机动车看的叫机动车灯,通常指由红、黄、绿(绿为蓝绿)三种颜色灯组成用来指挥交通通行的信号灯。给行人看的叫人行横道灯,通常指由红、绿(绿为蓝绿)二种颜色灯组成用来指挥交通通行的信号灯,红灯停,绿灯行。下面是我为你带来的 基于Proteus的智能交通灯设计与仿真实现论文,欢迎阅读。
摘要:针对现实中越来越严重的城市交通拥堵现象,文章介绍了一种十字路口交通信号灯智能控制系统。该系统实现了正常时段交通信号灯的轮换,解决了十字路口车辆的正常行驶;并可通过外部中断或手动设置解决一些紧急事件或由于某方向车道车流量不均衡所造成的十字路口交通资源浪费或堵塞问题。通过在Proteus 仿真平台中运行,系统具有较强的可靠性。
关键词:Proteus;智能交通灯;仿真实验
随着现代化社会经济的快速发展,城市车辆大幅度增加,交通拥挤、道路阻塞、车辆通行缓慢等问题受到了人们极大的关注,特别是早晚交通高峰时的十字路口,因此智能交通控制就显得尤为重要。传统的交通灯控制,是根据一定时间段的各车道车流量的调查而分配出的相对合理的固定周期换灯的控制方式,不管是车流高峰还是低谷;也有一些交通灯能根据简单划分的时间段来调整时间,但控制起来不是很灵活,这使得城市车流的调节不能达到最优,经常出现通行时间与车流量不相适应的'情况,特别是特定时间的十字路口,会出现某一方向车辆早已通行完,而另一方向车辆排队等绿灯的情况[1]。本文介绍的是一种采用8086 CPU和8259中断控制器配以7段数码管设计实现的十字路口智能交通灯控制系统,其能根据实时车流量对路口的绿灯时间进行动态调节,大大加强了其灵活性和实时性,并通过Proteus仿真软件平台实现了仿真。
一、总体设计方案
本文以十字路口单行车辆通行为研究对象,东南西北四个方向对应路口都设绿、红、黄三色圆灯信号(东西为一向,南北为一向),正常工作状态见表1,具体控制思想如下:(1)车辆流量的采集;(2)分析计算停止车辆排队长度,计算车流量比值,以1为基值判断双方车流量大小;(3)车辆输出量确认,根据各个方向车辆排队长度给定每个路口的红、绿灯时间值;(4)根据比值,增减另一方向车辆红、绿灯时长;(5)以3秒钟为单位,最大变化不超过18秒;(6)检测采用每周期循环一次,从而实现对整个信号灯的智能控制。
按照此思想,系统主要包括6个模块,如图1所示。以8086 CPU为主控制器,控制其他模块协调工作。其中信号灯模块显示各车道的通行情况;数码管倒计时模块显示信号灯燃亮时间;闯红灯报警模块实时监测车辆违规行为;紧急通行模块用于处理非正常通行,以外部中断方式控制[2];时间手动设置模块以通过键盘进行手动设置,增加人为的可控性,用于在紧急状态下,通过设置所有灯变为红灯以避免自动故障和意外发生。
二、Proteus仿真设计
仿真平台简介。Proteus是英国Labcenter electronics公司研发的多功能EDA软件,其由ISIS原理图编辑与仿真软件包和ARES布线编辑软件包组成,是目前世界上唯一将电路仿真、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。Proteus SP3以上的版本中增加了对8086 CPU及相关接口芯片的仿真功能。另外,Proteus还提供有示波器、逻辑分析仪、信号发生器、交直流电压/电流表、数字图案发生器、定时器/计数器、逻辑探头、虚拟终端等很多虚拟仪器,是一个全开放性的仿真实验平台,相当于一个设备齐全的综合性实验室。本文介绍所使用的为Proteus 软件。Proteus本身未提供8086编译器,而是通过添加外部代码编译器,将编写好的源程序加入工程,编译并生成可执行程序。本文介绍的采用EMU8086提供的编译环境进行程序的编写和汇编。EMU8086是一可在Windows环境下运行的8086 CPU汇编真软件,其集成了文本编辑器、编译器、反编译器、真调试、虚拟设备和驱动器为一体。Proteus仅支持8086最小模式,8086模型可直接加载BIN、COM和EXE格式的文件到内部RAM中,不需要DOS,而且允许对Microsoft(Codeview)和Borland格式中包含了调试通过的程序可以进行源程序或反汇编后的调试,因此源码汇编和链接过程的参数相当重要[3]。
2.信号灯电路设计。信号灯组由红、黄、绿三色灯组成,4组共12盏灯,其亮灭及闪烁方式与十字路口的红、黄、绿灯同步,由8255A芯片的A口通过方式0控制6个开关量(12盏灯);七段数码管采用共阴极接法,由8255A芯片的B口通过方式0输出控制,其中低四位控制个位显示,高四位控制十位显示。8259中断控制器的IR0接8253的OUT2,实现对于紧急情况的外部中断处理。譬如控制红绿信号灯,实现相应车道通行、另一车道禁行,同时熄灭所有的数码管;或者遇有某方向路段忙时,信号灯的燃亮时间可根据车流量情况设置时间。
3.软件设计。程序主要包括“jjsj”和“zcsj”两个子程序。系统正常运行都在执行“zcsj”子程序,初始化十字路口的交通信号灯状态及燃亮时间,启动8253定时器数码管开始倒计时。在倒计时期间,当遇有某方向车辆特别多或遇忙等其他紧急情况时,通过外部中断请求执行“jjsj”子程序模块。绿灯倒计时完毕后,转换黄色信号灯,持续到规定时间后,东西和南北方向路口信号灯互换,如此一直循环运行[4]。程序设计流程如图2所示。
三、Proteus仿真实现
初始化。从图3所示的硬件原理图得知,8255A芯片的片选端连接在74HC154译码器的输出端,74HC154的4个引脚D、C、B、A分别与锁存器74LS273输出的A12、A11、A10、A9相连,当A12、A11、A10、A9=0001时8255A有效,所以8255A的4个端口地址分别为0200H、0202H、0204H、0206H;初始化方式选择控制字为89H(A、B口方式0输出,C口方式0输入)。
2.实际问题处理。①定时时间的动态调整。定时时间设计为倒计时,用两位七段数码管显示,倒计时小于等于5秒时黄灯每秒亮和灭切换一次,倒计时显示0秒时两个方向的红色灯和绿色灯切换。定时时间可以通过软件设计实现动态调整。方法为:将8253A计数器0工作在方式2,CLK0接2MHZ的时钟频率,设一计数初值(假设为2000),OUT0接CLK1,8253计数器1工作在方式0,设一计数初值(假设为500),则OUT1的输出频率为:2MHZ/2000/500=2HZ脉冲,相应周期为秒。根据实际路况,通过改变计数初值可调整倒计时间。②时间差异。Proteus中利用8253A表示的时间和真实时间有差异,设定的时间比实际时间要长很多。所以,在仿真实验中为了看到与实际相符的交通灯变化,本应是秒的时间需在源程序中将延时时间设置为秒,这样运行起来更贴近实际[5,6]。
3.仿真效果。如图4所示为东西路口绿灯燃亮,南北路口红灯燃亮倒计时运行在18秒时的仿真结果图。
本系统以8086 CPU为核心,程序调试阶段采用EMU86进行在线编程及修改,设计的交通灯可控制十字路口的车辆及行人的交通管理,采用3个7段数码管,可以直观地显示红绿灯的开放和关闭时间。实际交通中的每个路口不完全一样,所以交通灯显示也没有固定规则,通常会根据具体情况设置相应的程序。由于Proteus没有提供箭头标志,本系统按单行道设计,指示灯不是专门的箭头指向灯,只是红、黄、绿三色圆灯信号灯,所以系统只考虑并实现了简单的十字路口交通行驶,即红灯亮时不能直行也不能左转,但可以右转;绿灯亮时,直行、左转、右转都可以,当遇有某方向车辆多或其他紧急情况时,通过中断可加以灵活性控制[7]。另外,系统在实现了十字路口基本的交通灯控制基础上,还引用了外部中断技术和时间手动设置,这可避免因无序和抢行等无控制原因造成的不必要阻塞甚至瘫痪情况发生。Proteus从V8版本开始支持ARM/Cortex-M3,这样,将会给交通灯系统增添更多现代化功能。
参考文献:
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[7]赵金亮.自适应交通路口控制系统设计与实现[J].太原理工大学学报,2013,44(4):531-535.
光学实验心得转眼间,这学期的物理光学实验就要结束了,回想开学时刚开始接触光学实验时,感觉它不像上学期做的实验那样简单,而且必须准备很长时间,得自己查阅资料写好预习报告,包括原理,实验步骤等。刚开始的时候觉得不是很适应,但是当逐渐适应之后发现自己做实验的时候不想以前一样照本宣科了,而是做的很有计划有自己的想法,而且对实验理解比较全,印象也比较深。这学期我们总共做了12个实验,从607的“应用最小偏向角法测三棱镜的折射率”到603的“偏振光的产生,检验及强度的鉴定”,我们穿梭于不同的楼层不同的实验室,和许多位热心负责的或严格或亲切的老师。我认为在这么多次实验中,最辛苦的该数各位老师,他们不厌其烦的接纳每一组同学,并为其耐心讲解,有时有些同学实验不成功,便一遍遍带着他重做。我就有一次,重做实验到9点半,比其他同学多做了两个小时,老师就在那儿指导了我两个小时,一直没能回家。更有甚者,听说有的同学做到了十一点,老师还在那儿陪着,当时我就感动了。其次,我认为各组的组长也是很辛苦的,特别是每次洗照片时,总是染的满手药水,而且还得万般小心,因为器械根本见不了光。而且每次收作业,清点人数,也是格外的繁琐和麻烦。另外,这学期的光学实验,我认为有很多可以供其他实验教学所借鉴,首先,它要求课前预习,并完成预习报告,这个很重要,便于你更好的理解实验内容,我觉得像我们生物这种实验性比较强的学科可以借鉴这个方法;其次,课后完成实验报告时要求按课上所学到的适当修改实验报告,若有什么在预习中写错了的或写漏了的,这是就要及时补起来。这样有助于我们查漏补缺,更好的理解实验内容,印象更深刻。最后,感谢老师和组长的辛勤付出!百度文库VIP已帮您省395元现在恢复最低仅需元/天立即续费光学实验心得光学实验心得转眼间,这学期的物理光学实验就要结束了,回想开学时刚开始接触光学实验时,感觉它不像上学期做的实验那样简单,而且必须准备很长时间,得自己查阅资料写好预习报告,包括原理,实验步骤等。刚开始的时候觉得不是很适应,但是当逐渐适应之后发现自己做实验的时候不想以前一样照本宣科了,而是做的很有计划有自己的想法,而且对实验理解比较全,印象也比较深。
高分辨率光学显微术在生命科学中的应用【摘要】 提高光学显微镜分辨率的研究主要集中在两个方面进行,一是利用经典方法提高各种条件下的空间分辨率,如用于厚样品研究的SPIM技术,用于快速测量的SHG技术以及用于活细胞研究的MPM技术等。二是将最新的非线性技术与高数值孔径测量技术(如STED和SSIM技术)相结合。生物科学研究离不开超高分辨率显微术的技术支撑,人们迫切需要更新显微术来适应时代发展的要求。近年来研究表明,光学显微镜的分辨率已经成功突破200nm横向分辨率和400nm轴向分辨率的衍射极限。高分辨率乃至超高分辨率光学显微术的发展不仅在于技术本身的进步,而且它将会极大促进生物样品的研究,为亚细胞级和分子水平的研究提供新的手段。【关键词】 光学显微镜;高分辨率;非线性技术;纳米水平在生物学发展的历程中显微镜技术的作用至关重要,尤其是早期显微术领域的某些重要发现,直接促成了细胞生物学及其相关学科的突破性发展。对固定样品和活体样品的生物结构和过程的观察,使得光学显微镜成为绝大多数生命科学研究的必备仪器。随着生命科学的研究由整个物种发展到分子水平,显微镜的空间分辨率及鉴别精微细节的能力已经成为一个非常关键的技术问题。光学显微镜的发展史就是人类不断挑战分辨率极限的历史。在400~760nm的可见光范围内,显微镜的分辨极限大约是光波的半个波长,约为200nm,而最新取得的研究成果所能达到的极限值为20~30nm。本文主要从高分辨率三维显微术和高分辨率表面显微术两个方面,综述高分辨率光学显微镜的各种技术原理以及近年来在突破光的衍射极限方面所取得的研究进展。1 传统光学显微镜的分辨率光学显微镜图像的大小主要取决于光线的波长和显微镜物镜的有限尺寸。类似点源的物体在像空间的亮度分布称为光学系统的点扩散函数(point spread function, PSF)。因为光学系统的特点和发射光的性质决定了光学显微镜不是真正意义上的线性移不变系统,所以PSF通常在垂直于光轴的x-y平面上呈径向对称分布,但沿z光轴方向具有明显的扩展。由Rayleigh判据可知,两点间能够分辨的最小间距大约等于PSF的宽度。根据Rayleigh判据,传统光学显微镜的分辨率极限由以下公式表示[1]:横向分辨率(x-y平面):dx,y=■轴向分辨率(沿z光轴):dz=■可见,光学显微镜分辨率的提高受到光波波长λ和显微镜的数值孔径等因素的制约;PSF越窄,光学成像系统的分辨率就越高。为提高分辨率,可通过以下两个途径:(1)选择更短的波长;(2)为提高数值孔径, 用折射率很高的材料。Rayleigh判据是建立在传播波的假设上的,若能够探测非辐射场,就有可能突破Rayleigh判据关于衍射壁垒的限制。2 高分辨率三维显微术在提高光学显微镜分辨率的研究中,显微镜物镜的像差和色差校正具有非常重要的意义。从一般的透镜组合方式到利用光阑限制非近轴光线,从稳定消色差到复消色差再到超消色差,都明显提高了光学显微镜的成像质量。最近Kam等[2]和Booth等[3]应用自适应光学原理,在显微镜像差校正方面进行了相关研究。自适应光学系统由波前传感器、可变形透镜、计算机、控制硬件和特定的软件组成,用于连续测量显微镜系统的像差并进行自动校正。 一般可将现有的高分辨率三维显微术分为3类:共聚焦与去卷积显微术、干涉成像显微术和非线性显微术。 共聚焦显微术与去卷积显微术 解决厚的生物样品显微成像较为成熟的方法是使用共聚焦显微术(confocal microscopy) [4]和三维去卷积显微术(three-dimensional deconvolution microscopy, 3-DDM) [5],它们都能在无需制备样品物理切片的前提下,仅利用光学切片就获得样品的三维荧光显微图像。共聚焦显微术的主要特点是,通过应用探测针孔去除非共焦平面荧光目标产生的荧光来改善图像反差。共聚焦显微镜的PSF与常规显微镜的PSF呈平方关系,分辨率的改善约为■倍。为获得满意的图像,三维共聚焦技术常需使用高强度的激发光,从而导致染料漂白,对活生物样品产生光毒性。加之结构复杂、价格昂贵,从而使应用在一定程度上受到了限制。3-DDM采用软件方式处理整个光学切片序列,与共聚焦显微镜相比,该技术采用低强度激发光,减少了光漂白和光毒性,适合对活生物样品进行较长时间的研究。利用科学级冷却型CCD传感器同时探测焦平面与邻近离焦平面的光子,具有宽的动态范围和较长的可曝光时间,提高了光学效率和图像信噪比。3-DDM拓展了传统宽场荧光显微镜的应用领域受到生命科学领域的广泛关注[6]。 选择性平面照明显微术 针对较大的活生物样品对光的吸收和散射特性,Huisken[7]等开发了选择性平面照明显微术(selective plane illumination microscopy,SPIM)。与通常需要将样品切割并固定在载玻片上的方式不同,SPIM能在一种近似自然的状态下观察2~3mm的较大活生物样品。SPIM通过柱面透镜和薄型光学窗口形成超薄层光,移动样品获得超薄层照明下切片图像,还可通过可旋转载物台对样品以不同的观察角度扫描成像,从而实现高质量的三维图像重建。因为使用超薄层光,SPIM降低了光线对活生物样品造成的损伤,使完整的样品可继续存活生长,这是目前其他光学显微术无法实现的。SPIM技术的出现为观察较大活样品的瞬间生物现象提供了合适的显微工具,对于发育生物学研究和观察细胞的三维结构具有特别意义。 结构照明技术和干涉成像 当荧光显微镜以高数值孔径的物镜对较厚生物样品成像时,采用光学切片是一种获得高分辨3D数据的理想方法,包括共聚焦显微镜、3D去卷积显微镜和Nipkow 盘显微镜等。1997年由Neil等报道的基于结构照明的显微术,是一种利用常规荧光显微镜实现光学切片的新技术,并可获得与共聚焦显微镜一样的轴向分辨率。干涉成像技术在光学显微镜方面的应用1993年最早由Lanni等提出,随着I5M、HELM和4Pi显微镜技术的应用得到了进一步发展。与常规荧光显微镜所观察的荧光相比,干涉成像技术所记录的发射荧光携带了更高分辨率的信息。(1)结构照明技术:结合了特殊设计的硬件系统与软件系统,硬件包括内含栅格结构的滑板及其控制器,软件实现对硬件系统的控制和图像计算。为产生光学切片,利用CCD采集根据栅格线的不同位置所对应的原始投影图像,通过软件计算,获得不含非在焦平面杂散荧光的清晰图像,同时图像的反差和锐利度得到了明显改善。利用结构照明的光学切片技术,解决了2D和3D荧光成像中获得光学切片的非在焦平面杂散荧光的干扰、费时的重建以及长时间的计算等问题。结构照明技术的光学切片厚度可达,轴向分辨率较常规荧光显微镜提高2倍,3D成像速度较共聚焦显微镜提高3倍。(2)4Pi 显微镜:基于干涉原理的4Pi显微镜是共聚焦/双光子显微镜技术的扩展。4Pi显微镜在标本的前、后方各设置1个具有公共焦点的物镜,通过3种方式获得高分辨率的成像:①样品由两个波前产生的干涉光照明;②探测器探测2个发射波前产生的干涉光;③照明和探测波前均为干涉光。4Pi显微镜利用激光作为共聚焦模式中的照明光源,可以给出小于100nm的空间横向分辨率,轴向分辨率比共聚焦荧光显微镜技术提高4~7倍。利用4Pi显微镜技术,能够实现活细胞的超高分辨率成像。Egner等[8,9]利用多束平行光束和1个双光子装置,观测活细胞体内的线粒体和高尔基体等细胞器的精微细节。Carl[10]首次应用4Pi显微镜对哺乳动物HEK293细胞的细胞膜上离子通道类别进行了测量。研究表明,4Pi显微镜可用于对细胞膜结构纳米级分辨率的形态学研究。(3)成像干涉显微镜(image interference microscopy, I2M):使用2个高数值孔径的物镜以及光束分离器,收集相同焦平面上的荧光图像,并使它们在CCD平面上产生干涉。1996年Gustaffson等用这样的双物镜从两个侧面用非相干光源(如汞灯)照明样品,发明了I3M显微镜技术(incoherent, interference, illumination microscopy, I3M),并将它与I2M联合构成了I5M显微镜技术。测量过程中,通过逐层扫描共聚焦平面的样品获得一系列图像,再对数据适当去卷积,即可得到高分辨率的三维信息。I5M的分辨范围在100nm内。 非线性高分辨率显微术 非线性现象可用于检测极少量的荧光甚至是无标记物的样品。虽有的技术还处在物理实验室阶段,但与现有的三维显微镜技术融合具有极大的发展空间。(1)多光子激发显微术:(multiphoton excitation microscope,MPEM)是一种结合了共聚焦显微镜与多光子激发荧光技术的显微术,不但能够产生样品的高分辨率三维图像,而且基本解决了光漂白和光毒性问题。在多光子激发过程中,吸收几率是非线性的[11]。荧光由同时吸收的两个甚至3个光子产生,荧光强度与激发光强度的平方成比例。对于聚焦光束产生的对角锥形激光分布,只有在标本的中心多光子激发才能进行,具有固有的三维成像能力。通过吸收有害的短波激发能量,明显地降低对周围细胞和组织的损害,这一特点使得MPEM成为厚生物样品成像的有力手段。MPEM轴向分辨率高于共聚焦显微镜和3D去卷积荧光显微镜。(2)受激发射损耗显微术:Westphal[12]最近实现了Hell等在1994年前提出的受激发射损耗(stimulated emission depletion, STED)成像的有关概念。STED成像利用了荧光饱和与激发态荧光受激损耗的非线性关系。STED技术通过2个脉冲激光以确保样品中发射荧光的体积非常小。第1个激光作为激发光激发荧光分子;第2个激光照明样品,其波长可使发光物质的分子被激发后立即返回到基态,焦点光斑上那些受STED光损耗的荧光分子失去发射荧光光子的能力,而剩下的可发射荧光区被限制在小于衍射极限区域内,于是获得了一个小于衍射极限的光点。Hell等已获得了28nm的横向分辨率和33nm的轴向分辨率[12,13],且完全分开相距62nm的2个同类的分子。近来将STED和4Pi显微镜互补性地结合,已获得最低为28nm的轴向分辨率,还首次证明了免疫荧光蛋白图像的轴向分辨率可以达到50nm[14]。(3)饱和结构照明显微术:Heintzmann等[15]提出了与STED概念相反的饱和结构照明显微镜的理论设想,最近由Gustafsson等[16]成功地进行了测试。当光强度增加时,这些体积会变得非常小,小于任何PSF的宽度。使用该技术,已经达到小于50nm的分辨率。(4)二次谐波 (second harmonic generation, SHG)成像利用超快激光脉冲与介质相互作用产生的倍频相干辐射作为图像信号来源。SHG一般为非共振过程,光子在生物样品中只发生非线性散射不被吸收,故不会产生伴随的光化学过程,可减小对生物样品的损伤。SHG成像不需要进行染色,可避免使用染料带来的光毒性。因其对活生物样品无损测量或长时间动态观察显示出独特的应用价值,越来越受到生命科学研究领域的重视[17]。3 表面高分辨率显微术表面高分辨率显微术是指一些不能用于三维测量只适用于表面二维高分辨率测量的显微技术。主要包括近场扫描光学显微术、全内反射荧光显微术、表面等离子共振显微术等。 近场扫描光学显微术 近场扫描学光显微术(near-field scanning optical microscope, NSOM)是一种具有亚波长分辨率的光学显微镜。由于光源与样品的间距接近到纳米水平,因此分辨率由光探针口径和探针与样品之间的间距决定,而与光源的波长无关。NSOM的横向分辨率小于100nm,Lewis[18]则通过控制在一定针尖振动频率上采样,获得了小于10nm的分辨率。NSOM具有非常高的图像信噪比,能够进行每秒100帧图像的快速测量[19],NSOM已经在细胞膜上单个荧光团成像和波谱分析中获得应用。 全内反射荧光显微术 绿色荧光蛋白及其衍生物被发现后,全内反射荧光(total internal reflection fluorescence,TIRF)技术获得了更多的重视和应用。TIRF采用特有的样品光学照明装置可提供高轴向分辨率。当样品附着在离棱镜很近的盖玻片上,伴随着全内反射现象的出现,避免了光对生物样品的直接照明。但因为波动效应,有小部分的能量仍然会穿过玻片与液体介质的界面而照明样品,这些光线的亮度足以在近玻片约100nm的薄层形成1个光的隐失区,并且激发这一浅层内的荧光分子[20]。激发的荧光由物镜获取从而得到接近100nm的高轴向分辨率。TIRF近来与干涉照明技术结合应用在分子马达步态的动力学研究领域, 分辨率达到8nm,时间分辨率达到100μs[21]。 表面等离子共振 表面等离子共振(surface plasmon resonance, SPR) [22]是一种物理光学现象。当入射角以临界角入射到两种不同透明介质的界面时将发生全反射,且反射光强度在各个角度上都应相同,但若在介质表面镀上一层金属薄膜后,由于入射光被耦合入表面等离子体内可引起电子发生共振,从而导致反射光在一定角度内大大减弱,其中使反射光完全消失的角度称为共振角。共振角会随金属薄膜表面流过的液相的折射率而改变,折射率的改变又与结合在金属表面的生物分子质量成正比。表面折射率的细微变化可以通过测量涂层表面折射光线强度的改变而获得。1992年Fagerstan等用于生物特异相互作用分析以来,SPR技术在DNA-DNA生物特异相互作用分析检测、微生物细胞的监测、蛋白质折叠机制的研究,以及细菌毒素对糖脂受体亲和力和特异性的定量分析等方面已获得应用[23]。当SPR信息通过纳米级孔道[24]传递而提供一种卓越的光学性能时,将SPR技术与纳米结构设备相结合,该技术的深入研究将有可能发展出一种全新的成像原理显微镜。【参考文献】[1] 汤乐民,丁 斐.生物科学图像处理与分析[M].北京:科学出版社,2005:205.[2] Kam Z, Hanser B, Gustafsson MGL, et adaptive optics for live three-dimensional biological imaging[J]. Proc Natl Acad Sci USA,2001,98:3790-3795.[3] Booth MJ, Neil MAA, Juskaitis R, et al. Adaptive aberration correction in a confocal microscope[J]. Proc Natl Acad Sci USA,2002, 99:5788-5792.[4] Goldman RD,Spector cell imaging a laboratory manual[J].Gold Spring Harbor Laboratory Press,2005.[5] Monvel JB,Scarfone E,Calvez SL,et deconvolution for three-dimensional deep biological imaging[J].Biophys,2003,85:3991-4001.[6] 李栋栋,郭学彬,瞿安连.以三维荧光反卷