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基于机器视觉的法兰盘表面缺陷检测研究

基于机器视觉的法兰盘表面缺陷检测研究

作者：马光岩郑州大学

学位级别：硕士

法兰是一种常见的密封连接零件,具有连接方便、可承受压力大等特点,在各种工业管道中使用广泛。然而在法兰生产过程中会因为工艺及传输时的磕碰等导致法兰表面经常出现砂眼、划痕、碰伤等各种缺陷,不仅影响产品外观,而且会造成法兰渗漏... 详细信息

法兰是一种常见的密封连接零件,具有连接方便、可承受压力大等特点,在各种工业管道中使用广泛。然而在法兰生产过程中会因为工艺及传输时的磕碰等导致法兰表面经常出现砂眼、划痕、碰伤等各种缺陷,不仅影响产品外观,而且会造成法兰渗漏,严重时可导致生产事故。因此,快速、准确检出法兰表面缺陷,提高和控制法兰产品质量对于法兰生产企业至关重要。目前法兰表面的缺陷检测主要以人工目检为主,而人工检测速度慢、检准率低、受主观影响大且没有准确缺陷定量。随着机器视觉的快速发展,基于机器视觉的自动检测方法逐渐成为表面缺陷检测的重要手段。故本研究针对基于机器视觉的法兰表面缺陷检测系统进行了研究,主要研究内容包括:(1)基于机器视觉的法兰表面缺陷检测系统的设计。对检测系统总体结构进行设计,并介绍系统基本工作流程。根据法兰表面及表面缺陷的反射特性,以及法兰表面缺陷检测基本需求,提出一种漫反射照明方案用于法兰表面高质量图像的采集。然后根据法兰生产厂商对法兰表面缺陷的检测要求,对相机、镜头等关键硬件进行参数计算与选型。最后搭建法兰表面缺陷视觉检测系统,完成图像采集及缺陷检测分类任务。(2)法兰表面图像预处理方法的研究。为保证后续算法的正确与高效运行,在使用高斯滤波降噪的基础上,对图像进行处理,判断是否存在法兰并对法兰位置进行定位。对图像进行定位时,采用一种基于归一化互相关的模板匹配算法,根据法兰结构信息自动构造通用模板,并使用图像金字塔进行加速。实验证明该算法可以准确有效地判断图像中是否有法兰的存在,且可实现对法兰进行快速定位。(3)法兰表面缺陷检测算法的研究。通过分析法兰表面缺陷类型及特征,根据缺陷形态及分布位置将法兰表面缺陷划分为端面缺陷和轮廓缺陷,并分别设计算法进行缺陷定位。为减少待检测区域之外的像素对后续算法的干扰及获取稳定的待检测区域轮廓,对法兰定位图像进行基于标记分水岭的待检测区域分割和分水岭提取,分别用于后续候选端面和轮廓缺陷的定位。对于端面缺陷,针对传统Sauvola局部阈值算法会因为水渍噪声产生过分割的问题,引入全局灰度信息,有效的解决了过分割问题。对于轮廓缺陷,使用基于最小二乘的圆拟合方法对轮廓进行拟合,构造标准圆,通过设定阈值分割得到候选轮廓缺陷。(4)法兰表面缺陷特征提取与分类方法研究。对法兰端面缺陷特征进行分析,提取缺陷图像的几何、特征及纹理特征,并以此为输入使用BP神经网络进行训练和分类。对法兰轮廓缺陷特征进行分析,为简化轮廓表示,使用极坐标转换将原始轮廓缺陷转化为极坐标系下的峰,通过对峰提取特征,使用基于特征阈值的分类方法实现轮廓缺陷的分类。(5)法兰表面缺陷现场检测实验验证与分析。根据设计的法兰缺陷视觉检测系统,搭建法兰表面缺陷检测实验平台。对采集的法兰图片进行预处理、待检测区域分割、端面和轮廓缺陷提取及分类,编写检测算法程序并设计人机交互界面,对本研究提出的缺陷视觉检测算法在精度和效率方面进行实验验证与分析,实验结果表明本算法可以正确、高效的满足法兰生产厂家的缺陷检测与分类识别的各项技术指标。

关键词：法兰缺陷检测分水岭算法局部阈值分割缺陷分类

基于机器视觉的亚像素精度法兰盘尺寸测量方法

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现代制造工程 2022年第7期 121-126页

作者：焦博刘国宁赵孟轩马光岩郑州大学机械与动力工程学院郑州450001

针对空调压缩机法兰盘尺寸人工测量方式存在效率低、精度难以保证等问题,提出一种基于机器视觉的法兰盘尺寸亚像素级别测量方法,并构建视觉测量系统。对法兰盘图像,先使用转灰度、中值滤波和二值化分割进行预处理,抑制图像噪声,同时提... 详细信息

针对空调压缩机法兰盘尺寸人工测量方式存在效率低、精度难以保证等问题,提出一种基于机器视觉的法兰盘尺寸亚像素级别测量方法,并构建视觉测量系统。对法兰盘图像,先使用转灰度、中值滤波和二值化分割进行预处理,抑制图像噪声,同时提取目标法兰盘区域;再使用Canny算子获取法兰盘边缘像素坐标;然后根据Zernike算法对旋转、尺度等不敏感的特点,使用改进的Zernike矩亚像素边缘检测算法重新定位法兰盘边缘,获取法兰盘边缘的亚像素级别坐标;最后使用最小二乘拟合算法得到法兰盘外圆直径与内孔直径尺寸。实验证明,该检测方法与人工测量方式相比效率高、精度高,能够满足对法兰盘关键尺寸的在线测量需求。

关键词：机器视觉亚像素法兰盘尺寸检测

基于CKAM-Resnet的滚动轴承故障诊断

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机械设计与制造 2023年第9期391卷 299-304页

作者：周勃曾劲松刘国宁马光岩郑州大学机械与动力工程学院河南郑州450001

针对一般滚动轴承智能诊断过程中特征自适应提取能力不足及模型训练困难的问题,提出了一种卷积核注意力机制与残差网络相结合的故障诊断模型(CKAM-Resnet),采用一维选择性核卷积(Select Kernel Convolution,SK Convolution)层替代残差... 详细信息

针对一般滚动轴承智能诊断过程中特征自适应提取能力不足及模型训练困难的问题,提出了一种卷积核注意力机制与残差网络相结合的故障诊断模型(CKAM-Resnet),采用一维选择性核卷积(Select Kernel Convolution,SK Convolution)层替代残差网络中的普通卷积层,使模型可以根据输入的振动信号的不同,自适应地调整选择性核卷积层中不同分支的卷积核输出的特征图通道权重,达到了自动调节感受野的效果,增强了模型在恒定负载下的特征自适应提取能力。并通过实验验证了该方法在恒定负载下故障诊断的平均准确率达到了99.81%,优于其他故障诊断方法。另外,采用t-SNE技术将模型关键层输出的特征降维并聚类可视化,评估了模型的表达能力,实验验证了该模型结构对故障提取的有效性。

关键词：滚动轴承残差网络卷积核注意力机制故障诊断

通过司法裁判的公共政策塑造:理论逻辑与实践方法

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法制与社会发展 2024年第4期30卷 37-57页

作者：马光泽河南大学法学院

在追求法律效果与社会效果有机统一的法治实践背景下,聚焦个案纠纷解决的传统范式已不足以展示司法裁判功能的全貌。基于效果最佳化的需要,司法裁判还承载着塑造公共政策的独特功能。从可能性来看,司法裁判塑造公共政策功能的发挥取决... 详细信息

在追求法律效果与社会效果有机统一的法治实践背景下,聚焦个案纠纷解决的传统范式已不足以展示司法裁判功能的全貌。基于效果最佳化的需要,司法裁判还承载着塑造公共政策的独特功能。从可能性来看,司法裁判塑造公共政策功能的发挥取决于三个基本条件是否得到满足,即面向社会大众的公共性、辐射社会大众的权威性以及引导社会大众的规范性。司法裁判的功能扩张并非盲目的,而是基于对司法与社会交互背景下被动因素和能动因素的综合考量。为防止操作不当引发正义失衡和越法裁判的消极后果,需从方法上作出相应建构,以此对法官形成正确引导和合理约束。基于过程论视角分析,司法裁判塑造公共政策的方法由公共政策预测、公共政策选择和公共政策合法化三阶要素构成。

关键词：司法裁判公共政策塑造条件分析合理性阐释方法建构

嬗变·渐变·因袭:北方海洋史视野下的元明鼎革

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中国史研究 2024年第2期 154-172页

作者：马光澳门理工大学人文及社会科学学院中国

以往学者研究朝代鼎革,多从传统的陆地视角分析,鲜从海洋视角探讨。元明鼎革之际的北方海洋史,既有海洋政策和海洋贸易的嫂变,也有倭寇和海防的渐变,又有官方海运的因袭,是一个错综复杂的多线索并存过程,而非简单的继承或革命的二元对... 详细信息

以往学者研究朝代鼎革,多从传统的陆地视角分析,鲜从海洋视角探讨。元明鼎革之际的北方海洋史,既有海洋政策和海洋贸易的嫂变,也有倭寇和海防的渐变,又有官方海运的因袭,是一个错综复杂的多线索并存过程,而非简单的继承或革命的二元对立。对元明之际北方海洋史的分层细化研究,有助于突破传统陆地视角的单一解读,为学界进一步丰富和完善元明鼎革理论提供新视角和新注解。

关键词：北方海洋史元明鼎革海运倭寇海防

近代中国进口替代问题再探——以广东土洋鸦片之争为例

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史学月刊 2024年第2期 48-64页

作者：马光澳门理工大学人文及社会科学学院中国澳门999078

近代广东既是外国鸦片进口的最前沿地带,又是川滇黔土产鸦片消费的远距离市场,在这样的极端环境下,土洋鸦片既相互竞争又相互依赖,盘根错节,形成了错综复杂的联系。以往学者认为,近代广东鸦片进口替代率较低,从而以寥寥数笔将之带过。... 详细信息

近代广东既是外国鸦片进口的最前沿地带,又是川滇黔土产鸦片消费的远距离市场,在这样的极端环境下,土洋鸦片既相互竞争又相互依赖,盘根错节,形成了错综复杂的联系。以往学者认为,近代广东鸦片进口替代率较低,从而以寥寥数笔将之带过。事实上,约自1880年代开始,土产鸦片凭借低廉的价格和不断提高的品质,成为外国鸦片的有力竞争对手,逐渐赢得了广东的消费市场。面对残缺数据,通过采用新的推算方式可知,高峰时期,广东每年消费的土产鸦片可达2万多担,而非只有数百担,进口替代率可能高达66.61%,远非以往学者所认为的并“不显著”。通过对广东这一特殊区域鸦片进口替代问题的研究,可一窥近代鸦片中“国货”与“洋货”互相竞争的复杂过程。

关键词：近代中国广东土产鸦片鸦片走私罂粟种植进口替代

基于扎根理论的高校师德建设要素及其机制模型构建

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黑龙江高教研究 2024年第7期42卷 99-105页

作者：马光东北大学辽宁沈阳110169

明晰高校师德建设要素对推进高校师德师风建设长效化具有重要意义。运用扎根理论的质性研究方法,对17份高校师德政策进行解构与编码分析,发现17个维度核心要素和三大核心范畴(师德素养、职业道德行为规范和师德保障机制体系),构建出新... 详细信息

明晰高校师德建设要素对推进高校师德师风建设长效化具有重要意义。运用扎根理论的质性研究方法,对17份高校师德政策进行解构与编码分析,发现17个维度核心要素和三大核心范畴(师德素养、职业道德行为规范和师德保障机制体系),构建出新时代高校师德建设机制理论模型。师德素养具有四要素三维架构,职业道德行为规范具有多路径约束关系,师德保障机制体系通过系统控制促进师德素养的自主建构和职业道德行为规范的落实践行。未来,建议增强师德主体建构能力,完善师德外在制度规约,健全师德发展体制机制,全面赋能新时代高校师德师风建设的机制创新和长效化运行。

关键词：高校师德建设师德政策政策文本分析扎根理论

北京市职住失衡驱动因素研究及其对雄安新区规划的启示

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北京联合大学学报（人文社会科学版） 2024年第1期22卷 21-35页

作者：马光明中央财经大学国际经济与贸易学院北京102200

职住失衡是近年来国内城市治理领域常见的“大城市病”之一,北京市尤为典型与严重,其成因与治理经验对新城规划有重要借鉴意义。我们采用“昼夜人口比”作为职住失衡水平的测度,发现由于城市产业结构的空间布局由核心城区向外围郊区扩... 详细信息

职住失衡是近年来国内城市治理领域常见的“大城市病”之一,北京市尤为典型与严重,其成因与治理经验对新城规划有重要借鉴意义。我们采用“昼夜人口比”作为职住失衡水平的测度,发现由于城市产业结构的空间布局由核心城区向外围郊区扩散的速度暂未能跟上人口向外围转移的速度,考察期内北京市整体职住失衡程度趋于加剧,核心城区越来越偏向工作区,而外围郊区尤其是近郊区县则愈加偏重居住功能。基于2005—2021年北京市16区县面板数据模型的一系列实证研究发现:区县房价收入比越高,该区县越倾向成为常住人口流出的工作区;而地铁开通以及教育、医疗、零售市场的发展则会吸引居住人口流入,使之更偏向于居住而非工作的“睡城”,且该影响在去除了密云、延庆、平谷三个远郊区县后更为显著;各因素对核心城区与近郊区职住比的影响存在显著差异。雄安新区等国内新城规划时应注意借鉴北京经验,通过在城市区域内多点均衡配置优质产业、平衡区域间房价与房租差距、设置网格状交通系统等措施预防严重职住失衡现象。

关键词：城市规划职住失衡大城市病产业结构

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以稻壳热解炭制备镧负载多孔炭复合电极材料

高等学校化学学报 2024年第4期45卷 1-9页

作者：隋光辉程岩岩南昌师范学院化学与食品科学学院南昌330032

利用稻壳热解炭为原料制备镧负载多孔炭复合电极材料(La/PCs),先将稻壳热解炭分离出炭前驱体,再采用原位活化/负载的方法制备一系列镧负载多孔炭复合电极材料,分别考察了煅烧温度和浸渍比对其吸附性能和电化学性能的影响.采用X射线衍射(... 详细信息

利用稻壳热解炭为原料制备镧负载多孔炭复合电极材料(La/PCs),先将稻壳热解炭分离出炭前驱体,再采用原位活化/负载的方法制备一系列镧负载多孔炭复合电极材料,分别考察了煅烧温度和浸渍比对其吸附性能和电化学性能的影响.采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜/X射线能谱仪(SEM-EDS)和Brunauer-Emmett-Teller比表面积(BET)法研究了该系列镧负载多孔炭复合电极材料的金属结构与价态、元素组成及表面形貌,并分析了孔结构与电容值之间可能存在的关系.结果表明,在6 mol/L KOH电解液中,La/PC_900/10材料的电容值为269.45 F/g.在电流密度为0.5 A/g时,由其组装的对称超级电容器具有23.45 W·h/kg的能量密度,此时的功率密度为0.70 kW/kg,并且循环5000次后的电容保持率为86.41%.La/PC_900/10良好的电容性能显示了其作为碳基电极应用于高性能超级电容器的潜力.研究结果为稻壳热解炭的利用和镧在新能源材料领域的应用提供了一条可行路径.

关键词：稻壳热解炭镧负载多孔炭复合电极