天津大学提出传感器优化布局方法：一种面向形状感知的精确鲁棒方案

图示：实验平台

相关研究成果以《Precise and robust shape sensing considering sensor placement and measurement uncertainties》为题，发表于期刊《Composite Structures》（2025 年，第 368 卷，第 119326 期）。

图示：测量不确定性对形状传感的影响

图示：方案流程图

实验中，依托FZMotion的高精度数据，明确优化后鲁棒性传感器布局（C2H-C5H、C7H-C10H）的重构误差带显著窄于传统布局（C1、C6），复合载荷工况下鲁棒性组 z 向位移均方根误差（RMS）低于 2mm，平均百分比误差（MPE）较传统布局降低超 60%。含测量不确定性实验（每组布局 15 组数据）中，FZMotion 排除了位移基准误差干扰，证实鲁棒性布局对安装误差和噪声的耐受性，如空心梁复合载荷工况下，鲁棒性布局 MPE 仅 4.51%，远低于传统布局的 15.85%。

图示：不同工况及传感器布置方案下的（z 方向）位移误差

• 系统部署简便，仅需在实验件表面粘贴标记点，无需复杂改装，即可快速提供高精度位移真值，极大简化了参数调试与误差评估（RMS、MAE、MPE）的工作量。

• 0.1mm 的测量精度有效排除了基准误差对实验结论的干扰，为传感器布局优化效果的验证提供了可靠支撑，显著提升了科研验证效率，助力证实该方法对 SiCp/Al 复合材料等异质材料的适用性。