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改进注意力机制的航空发动机试验转子系统智能故障诊断

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振动与冲击 2024年第4期43卷 261-269页

作者：伍济钢文港杨康湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室湖南湘潭411201

考虑到航空发动机的工作环境十分恶劣,其故障的振动信号特征隐蔽且噪声干扰严重,为了加强网络对振动信号中关键特征的提取能力,提出了改进注意力机制的航空发动机转子系统智能故障诊断方法对航空发动机转子系统的不平衡和碰摩等故障进... 详细信息

考虑到航空发动机的工作环境十分恶劣,其故障的振动信号特征隐蔽且噪声干扰严重,为了加强网络对振动信号中关键特征的提取能力,提出了改进注意力机制的航空发动机转子系统智能故障诊断方法对航空发动机转子系统的不平衡和碰摩等故障进行诊断。提出局部池化改进的通道注意力机制,能够通过预提取局部极值解决现有通道注意力机制对航空发动机转子故障通道信息提取能力不足的问题;提出多评分机制改进的空间注意力机制,能够通过不同尺度的卷积评分解决现有空间注意力机制对航空发动机转子故障空间信息提取能力不足的问题;将二者结合构建改进的通道空间注意力机制模块,再导入一维卷积神经网络中构建改进注意力机制的一维卷积神经网络完成智能故障诊断,并且通过航空发动机转子系统故障数据集对比分析试验证明了该网络优秀的检测性能、抗噪性能和泛化性能等综合性能以及注意力机制改进方法的可行性。

关键词：航空发动机转子故障诊断注意力机制卷积神经网络

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薄片零件机器视觉图像亚像素边缘检测

中国机械工程 2009年第3期10卷 297-300页

作者：伍济钢宾鸿赞华中科技大学武汉430074

针对基于机器视觉的薄片零件尺寸在线高精度检测系统中的边缘检测问题,提出了一种新颖的精确亚像素边缘检测方法。用简单阈值法对待检零件图像进行二值化;用团块面积阈值法去除待检零件图像中的噪声;用二值数学形态学方法进行像素级边... 详细信息

针对基于机器视觉的薄片零件尺寸在线高精度检测系统中的边缘检测问题,提出了一种新颖的精确亚像素边缘检测方法。用简单阈值法对待检零件图像进行二值化;用团块面积阈值法去除待检零件图像中的噪声;用二值数学形态学方法进行像素级边缘检测获得单像素宽连通的像素级轮廓;用基于三次样条插值的9×9pixel矩形透镜法进行亚像素边缘检测获得亚像素级轮廓。实验结果表明,该方法计算速度快、抗噪声能力强、检测精度高、亚像素边缘定位精度可达微米级。

关键词：薄片零件尺寸检测机器视觉亚像素边缘检测

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单点激光连续扫描测振的薄壁圆筒件模态测试

振动．测试与诊断 2017年第4期37卷 681-686页

作者：伍济钢袁继广蒋勉张双健湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室湘潭411201

针对薄壁圆筒构件模态测试的需求,提出了基于单点激光连续扫描测振的薄壁圆筒构件模态测试方法。根据纯模态分析理论,在研究两端固定细弦自由振动的基础上,理论上建立了单点激光测振仪在两端固定的自由振动细弦上做连续扫描所得的振动... 详细信息

针对薄壁圆筒构件模态测试的需求,提出了基于单点激光连续扫描测振的薄壁圆筒构件模态测试方法。根据纯模态分析理论,在研究两端固定细弦自由振动的基础上,理论上建立了单点激光测振仪在两端固定的自由振动细弦上做连续扫描所得的振动信号和弦的模态振型之间的关系,研究了并提出了激光测振仪输出信号的处理方法。搭建了单点激光连续扫描测振的薄壁圆筒构件模态测试平台,对薄壁圆筒构件进行了模态实测,获得了薄壁圆筒构件前五阶固有频率和相应的模态振型,并对测试结果进行了有限元模态分析验证。结果表明,模态振型一致,固有频率误差在5%以内,证明了提出方法的正确性和有效性。

关键词：单点激光连续扫描振动测量薄壁圆筒构件模态测试

基于改进YOLOv4算法的PCB缺陷检测研究

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仪器仪表学报 2021年第10期42卷 171-178页

作者：伍济钢成远邵俊阳德强湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室湘潭411201

针对现用PCB缺陷检测方法存在效率低、误检率高、通用性低、实时性差等问题,提出基于改进YOLOv4算法的PCB缺陷检测方法。使用改进二分K-means聚类结合交并比(IoU)损失函数确定锚框,解决预设锚框不适用PCB小目标缺陷检测的问题。引用Mobi... 详细信息

针对现用PCB缺陷检测方法存在效率低、误检率高、通用性低、实时性差等问题,提出基于改进YOLOv4算法的PCB缺陷检测方法。使用改进二分K-means聚类结合交并比(IoU)损失函数确定锚框,解决预设锚框不适用PCB小目标缺陷检测的问题。引用MobileNetV3作为特征提取网络,提升对PCB小目标缺陷的检测性能,同时方便部署在现场轻量化移动端。引入Inceptionv3作为检测网络,利用多种卷积核进行运算满足PCB缺陷多类别的检测要求。以PCB_DATASET数据集为测试对象,将本文方法与Faster R-CNN、YOLOv4、MobileNetV3-YOLOv4等开展对比验证实验。结果表明,本文方法均值平均精度(mAP)为99.10%,模型大小为53.2 MB,检测速度为43.01 FPS,检测mAP分别提升4.88%、0.05%、2.01%,模型大小分别减少0、203.2、3.3 MB,检测速度分别提升29.93、6.37、0.79 FPS,满足PCB工业生产现场高检测精度和检测速度要求。

关键词： PCB缺陷检测 YOLOv4 二分K-means聚类 MobileNetV3 Inceptionv3

联合Huber核函数与可切换约束算法改进的视觉惯性SLAM方法

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中国惯性技术学报 2023年第4期31卷 375-380页

作者：赵前程田俊英伍济钢湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室湘潭411201

针对目前VINS-Fusion双目视觉及惯性同步定位与建图(SLAM)在后端优化时存在误匹配而导致系统定位精度低、鲁棒性差的问题,提出了一种联合Huber核函数与可切换约束算法改进的双目视觉及惯性SLAM方法。在VINS-Fusion双目视觉与惯性SLAM框... 详细信息

针对目前VINS-Fusion双目视觉及惯性同步定位与建图(SLAM)在后端优化时存在误匹配而导致系统定位精度低、鲁棒性差的问题,提出了一种联合Huber核函数与可切换约束算法改进的双目视觉及惯性SLAM方法。在VINS-Fusion双目视觉与惯性SLAM框架的基础上,利用Huber核函数的权值重新构建并求解状态优化中IMU残差的代价函数,降低优化中过大的误差项;同时使用可切换约束算法控制环路闭合因子实现动态协方差矩阵的缩放,剔除闭环检测的异常值实现准确的后端收敛。利用不同场景的公开数据集EuRoc中进行了对比验证实验,结果表明联合改进方法的和方差降低了2.416 m,系统精度和鲁棒性都有所提高;同时在实际场景中的实验也验证了改进方法的可行性。

关键词：同步定位与建图双目视觉惯性测量单元 Huber核函数可切换约束算法

基于优化多尺度排列熵和卷积神经网络的滚动轴承故障诊断方法

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航天器环境工程 2023年第1期40卷 99-106页

作者：伍济钢文港湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室湘潭411201

针对滚动轴承故障分类中特征信号微弱、信号非线性和多尺度特征难提取的问题,提出基于优化多尺度排列熵(MPE)和卷积神经网络(CNN)的滚动轴承故障诊断方法:通过改进自适应噪声完备集合经验模式分解(ICEEMDAN)对轴承信号进行分解和重构,... 详细信息

针对滚动轴承故障分类中特征信号微弱、信号非线性和多尺度特征难提取的问题,提出基于优化多尺度排列熵(MPE)和卷积神经网络(CNN)的滚动轴承故障诊断方法:通过改进自适应噪声完备集合经验模式分解(ICEEMDAN)对轴承信号进行分解和重构,实现信号降噪;通过粒子群算法(PSO)对MPE进行优化,提出PSO-MPE特征提取方法,参数优化后的MPE能够提取更为关键的特征信息;将所得的排列熵输入到CNN中进行故障分类以及降维可视化分析。以凯斯西储大学开放轴承数据库样本为测试对象,将文章所提出的ICEEMDAN-PSO-MPE-CNN方法与ICEEMDAN-PSO-MPE-RNN、CEEMDANSVM、ICEEMDAN-PSO-MPE-SVM等方法进行纵向和横向对比分析,结果表明改进方法的分类准确率和效率更高,在T-SNE可视化下的分类效果更明显,能够实现滚动轴承故障的高精度和高效率检测。

关键词：滚动轴承故障诊断多尺度排列熵卷积神经网络粒子群算法

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基于S变换和互信息的梁类结构裂纹定位方法

振动．测试与诊断 2020年第6期40卷 1128-1134,1232,1233页

作者：蒋勉张文安伍济钢卢清华佛山科学技术学院机电工程与自动化学院佛山528000 湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室湘潭411201

实际使用中的梁类结构容易萌生裂纹,影响其使用寿命及安全可靠运行,准确判定其裂纹损伤位置对于实现梁类结构的快速准确维护处理具有重要意义,为此提出基于振动信号S变换和互信息值实现梁类结构裂纹的识别与定位。首先,基于测试获得梁... 详细信息

实际使用中的梁类结构容易萌生裂纹,影响其使用寿命及安全可靠运行,准确判定其裂纹损伤位置对于实现梁类结构的快速准确维护处理具有重要意义,为此提出基于振动信号S变换和互信息值实现梁类结构裂纹的识别与定位。首先,基于测试获得梁类结构上分布点的振动信号;其次,利用S变换将振动信号变换到时频域,计算梁结构在裂纹损伤前后各对应位置点时频域振动信号的互信息值;最后,通过检索互信息值向量中分量的最小值位置实现裂纹区域的准确定位。为了避免引入附加质量的影响,利用机器视觉测振系统采集悬臂梁和小型复合材料叶片上的分布点振动信号,设置不同裂纹位置对梁类结构裂纹定位方法进行了验证,证明了方法的有效性。

关键词：梁类结构裂纹定位振动法互信息 S变换

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薄片零件尺寸机器视觉检测系统研究与开发

机床与液压 2010年第17期38卷 86-88,101页

作者：伍济钢宾鸿赞湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室湖南湘潭411201 华中科技大学机械科学与工程学院湖北武汉430074

对薄片零件尺寸机器视觉检测系统的关键技术进行研究,开发一套完整的机器视觉检测系统。提出基于CAD信息的线扫描步长自适应优化方法用于被检测零件的图像采集;提出基于三次样条插值的矩形透镜法亚像素边缘检测方法用于边缘检测;提出基... 详细信息

对薄片零件尺寸机器视觉检测系统的关键技术进行研究,开发一套完整的机器视觉检测系统。提出基于CAD信息的线扫描步长自适应优化方法用于被检测零件的图像采集;提出基于三次样条插值的矩形透镜法亚像素边缘检测方法用于边缘检测;提出基于曲率与HOUGH变换的平面轮廓图元识别方法用于图像识别。实验结果表明:检测系统的检测精度能达到1μm,检测时间能满足实时在线检测的要求,该检测系统是可行的。

关键词：薄片零件尺寸机器视觉检测线扫描亚像素边缘检测平面轮廓图元识别

改进一维卷积神经网络的航空发动机故障诊断方法

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电子测量与仪器学报 2023年第3期37卷 179-186页

作者：伍济钢文港杨康湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室湘潭411201

针对现有航空发动机故障诊断的1DCNN方法缺乏故障频率多尺度特征提取能力以及对原始振动信号时域特征提取不足的问题,通过融合内嵌多尺度层到双通道1DCNN提出了改进1DCNN的航空发动故障诊断方法。提出了幅值变化速率的方法对振动信号进... 详细信息

针对现有航空发动机故障诊断的1DCNN方法缺乏故障频率多尺度特征提取能力以及对原始振动信号时域特征提取不足的问题,通过融合内嵌多尺度层到双通道1DCNN提出了改进1DCNN的航空发动故障诊断方法。提出了幅值变化速率的方法对振动信号进行时域特征增强,在单通道1DCNN基础上增加幅值变化通道作为第二通道,构建双通道1DCNN,加强1DCNN的时域特征提取能力,再改进多尺度模块为内嵌多尺度层并应用于1DCNN的第一通道,针对航空发动机故障频率域的多尺度特征进行提取。最后将改进1DCNN应用于航空发动机转静碰摩、叶片断裂等故障的诊断,通过对比实验证明了改进1DCNN检测的优越性、抗噪性、泛化性以及改进点的可行性。

关键词：一维卷积神经网络多尺度模块航空发动机故障诊断