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基于人工智能的质量过程控制研究

基于人工智能的质量过程控制研究

作者：何博侠东南大学

学位级别：硕士

市场竞争和消费观念的转变,使得质量的内涵扩展到了产品生命周期的全过程;当代自动化生产所进行的过程控制要求质量控制实现智能化。本文对产品全生命周期质量信息的集成技术和质量过程控制的自动化和智能化的方法进行了深入研究,主要... 详细信息

市场竞争和消费观念的转变,使得质量的内涵扩展到了产品生命周期的全过程;当代自动化生产所进行的过程控制要求质量控制实现智能化。本文对产品全生命周期质量信息的集成技术和质量过程控制的自动化和智能化的方法进行了深入研究,主要工作包括:1.建立了质量信息集成的XML体系模型。对质量信息及其集成性进行了系统分析,基于XML技术建立了质量信息系统的信息流框架、功能框架和技术框架,为CIMS环境下产品全生命周期质量信息的有效集成建立了支撑平台。2.建立了质量控制系统的架构和功能模型。研究了基于MES(Manufacturing Execution System,制造执行系统)的质量控制系统工作原理,建立了动态质量控制系统的体系结构和功能模型,提出基于SPC(Statistic Process Control,统计过程控制)的在线质量监控系统模型,为三层(ERP/MES/PCS)企业集成框架下的质量控制提供了技术支持。3.研究了基于BP网络的质量过程控制模式的识别方法。本文对质量过程控制模式建立了数学模型,提出了基于BP网络的质量过程诊断分析系统模型,并对过程数据的移动窗采样算法进行了描述,在此基础上着重研究了基于BP网络的质量过程控制模式的识别方法,为质量过程的智能控制提供了方法。4.研究了基于BP网络的质量过程异常模式的参数估计方法。运用BP网络对质量过程异常模式的特征参数进行估计,可获得阶跃型的幅度、趋势型的斜率、周期型的波动幅值、振荡型的振荡幅度,为进一步诊断质量过程偏差原因提供了依据。5.研究了基于粗糙集理论的质量过程偏差诊断技术。把粗糙集理论引入质量过程偏差的诊断分析,提出基于粗糙集的质量过程偏差诊断模型,为质量过程的诊断分析提供了新的思路。

关键词：人工智能质量过程控制人工神经网络粗糙集 XML SPC

基于LS-SVM及嵌入式技术的力敏传感器温度补偿

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传感技术学报 2013年第5期26卷 637-642页

作者：乔爱民何博侠张炜蚌埠学院安徽蚌埠233000 南京理工大学南京210094 蚌埠传感器系统工程有限公司安徽蚌埠233030

将最小二乘支持向量机(LS-SVM)融合改进模拟退火算法(SA)移植于嵌入式智能仪表中,结合嵌入式技术实现了对力敏传感器的温度补偿。由LS-SVM构建力敏传感器的非线性模型,利用改进的模拟退火算法对LS-SVM中的正则化参数和核宽度进行全局寻... 详细信息

将最小二乘支持向量机(LS-SVM)融合改进模拟退火算法(SA)移植于嵌入式智能仪表中,结合嵌入式技术实现了对力敏传感器的温度补偿。由LS-SVM构建力敏传感器的非线性模型,利用改进的模拟退火算法对LS-SVM中的正则化参数和核宽度进行全局寻优,并通过设计嵌入式软硬件平台对该方法进行了验证。试验结果表明,该方法具有易实现,补偿精度较高等特点,对基于嵌入式智能仪表的传感器温度补偿有一定的实际意义。

关键词： LS-SVM 模拟退火算法嵌入式技术力敏传感器温度补偿

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机器视觉多视场协同测量方法

光学精密工程 2012年第12期20卷 2821-2829页

作者：何博侠何勇卜雄洙商飞南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

提出了机器视觉多视场协同测量方法以实现二维几何特征的现场高精度自动测量。介绍了该方法的基本原理,研究了实现多视场协同测量的关键技术。首先,建立测量空间,在大视场图像上识别被测特征并规划测量路径,建立大视场图像坐标与测量空... 详细信息

提出了机器视觉多视场协同测量方法以实现二维几何特征的现场高精度自动测量。介绍了该方法的基本原理,研究了实现多视场协同测量的关键技术。首先,建立测量空间,在大视场图像上识别被测特征并规划测量路径,建立大视场图像坐标与测量空间坐标之间的映射关系;根据测量路径,在测量空间中完成小视场序列图像的自动采集。然后,建立大视场图像坐标与小视场图像坐标之间以及相邻小视场图像坐标之间的映射关系,据此关系,在小视场图像的相应位置搜索并构建精细的辅助测量特征。最后,根据小视场序列图像在测量空间中的方位,求解各局部被测特征参数并进一步求和得到整体被测特征参数。应用该方法对φ150mm圆盘上分布的100mm孔距进行测量实验,结果表明,相对误差的绝对值不超过0.03%。该方法测量精度不受机械坐标精度的影响,适用于在工业现场组建高精度自动测量系统。

关键词：机器视觉多视场协同测量现场测量自动测量

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基于深度学习的航天密封圈表面缺陷检测

仪器仪表学报 2021年第1期42卷 199-206页

作者：陶晓天何博侠张鹏辉田德旭南京理工大学机械工程学院南京210094

针对航天密封圈表面缺陷人工检测效率低、传统图像处理检测算法通用性差的问题,提出了两种基于深度学习的密封圈表面缺陷检测算法。首先,针对缺陷大部分为小目标的特点,选取对小目标较敏感的RetinaNet网络作为检测算法的基本架构,通过在... 详细信息

针对航天密封圈表面缺陷人工检测效率低、传统图像处理检测算法通用性差的问题,提出了两种基于深度学习的密封圈表面缺陷检测算法。首先,针对缺陷大部分为小目标的特点,选取对小目标较敏感的RetinaNet网络作为检测算法的基本架构,通过在RetinaNet网络中引入轻量级网络MoGaA构建出MoGaA-RetinaNet算法。然后,为了提高检测精度,在MoGaA-RetinaNet基础上,用分解卷积模块代替MoGaA骨干网络中的深度卷积构建了newMoGaA骨干网络,设计出newMoGaA-RetinaNet算法。最后,在测试集上的实验结果表明,MoGaA-RetinaNet算法比RetinaNet算法检测速度更快,但检测准确率略低;而newMoGaA-RetinaNet算法实现了检测精度与检测速度的良好平衡,比RetinaNet算法准确率提升4.5%,达到92%,检测速度提升55%,达到31 frame/s,网络参数量减少50%。所设计的newMoGaA-RetinaNet算法可以实现密封圈表面缺陷的快速准确检测。

关键词：航天密封圈深度学习分解卷积 RetinaNet 缺陷检测

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机械装配过程的偏差传递建模理论

机械工程学报 2008年第12期44卷 62-68页

作者：何博侠张志胜戴敏史金飞东南大学机械工程学院南京211189

研究机械装配偏差传递和累积的规律,建立装配过程状态空间模型。以零件特征面为基本元素,集成三维空间中的位置和质量特征信息,建立面向质量分析的零件模型和零件偏差模型。从偏差传递的角度,把零件装配过程分为两个步骤,提出零件基准... 详细信息

研究机械装配偏差传递和累积的规律,建立装配过程状态空间模型。以零件特征面为基本元素,集成三维空间中的位置和质量特征信息,建立面向质量分析的零件模型和零件偏差模型。从偏差传递的角度,把零件装配过程分为两个步骤,提出零件基准偏差和配合基准偏差概念,在建立这两类偏差模型以及单个零件装配模型的基础上,建立整机装配过程的状态空间模型。实例证实该模型在装配质量预测和装配过程偏差分析上的有效性,为基于偏差流的应用研究奠定理论基础。

关键词：机械装配偏差传递状态空间模型预测与控制

基于参数切换算法的混沌系统吸引子近似及其电路设计

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物理学报 2015年第20期64卷 130-139页

作者：罗少轩何博侠乔爱民王艳春蚌埠学院机械与电子工程系蚌埠233030 南京理工大学南京210094

基于参数切换算法和离散混沌系统,设计一种新的混沌系统参数切换算法,给出了两算法的原理.采用混沌吸引子相图观测法,研究了不同算法下统一混沌系统和R(o|¨)ssler混沌系统参数切换结果,最后引入方波发生器,设计了R(o|¨)ssler混沌系统... 详细信息

基于参数切换算法和离散混沌系统,设计一种新的混沌系统参数切换算法,给出了两算法的原理.采用混沌吸引子相图观测法,研究了不同算法下统一混沌系统和R(o|¨)ssler混沌系统参数切换结果,最后引入方波发生器,设计了R(o|¨)ssler混沌系统参数切换电路.结果表明,采用参数切换算法可以近似出指定参数下的系统,其吸引子与该参数下吸引子一致;基于离散系统的参数切换结果更为复杂,当离散序列分布均匀时,只可近似得到指定参数下的系统;相比传统切换混沌电路,参数切换电路不用修改原有系统电路结构,设计更为简单,输出结果受方波频率影响,通过加入合适频率的方波发生器,数值仿真与电路仿真结果一致.

关键词：参数切换算法统一混沌系统 Rossler混沌系统切换电路

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微小型航天密封圈表面缺陷检测

光子学报 2024年第3期53卷 144-152页

作者：侯春佳何博侠胡金松俞杰陈旭洋南京理工大学机械工程学院南京210094

微小型航天密封圈表面缺陷面积占比小,目前的检测方法检测效率低、结果不稳定,检测速度和检测精度仍有提升空间。针对上述问题,提出两种基于深度学习的密封圈表面缺陷检测算法。在MobileNetv2的反向残差模块中加入多头注意力机制,构建... 详细信息

微小型航天密封圈表面缺陷面积占比小,目前的检测方法检测效率低、结果不稳定,检测速度和检测精度仍有提升空间。针对上述问题,提出两种基于深度学习的密封圈表面缺陷检测算法。在MobileNetv2的反向残差模块中加入多头注意力机制,构建出轻量级主干网络Efficient Model;使用Next Hybrid策略,融合工业级Transformer网络中的多个注意力机制模块,构建出Next Generation Vision Transformer主干网络。在上述两种主干网络中分别加入特征提取网络,设计出Efficient-FPN Model和Transformer-FPN Model检测算法。实验结果表明,Efficient-FPN Model和Transformer-FPN Model检测算法的平均准确率均高于YOLOv5s、YOLOv5x以及YOLOv5z,其中,Transformer-FPN Model模型的平均准确率最高,达到91.4%。Efficient-FPN Model的检测速度在五种模型中最快,达到110.8 frame/s,其平均准确率达到86.1%,也高于其他YOLOv5算法,是综合性能最优的检测模型。将这两种算法部署于自主研制的航天密封圈智能测量与测检设备,实现了快速、准确检测全向曲面柔性零件的目的。

关键词：航天密封圈小目标检测深度学习缺陷检测轻量级模型

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基于序列局部图像的高精度测量

光学精密工程 2008年第2期16卷 367-373页

作者：何博侠张志胜戴敏史金飞东南大学机械工程学院江苏南京211189

研究了基于序列局部图像的视觉测量方法。分析了机械零件图像边缘的过渡分布特征,提出用边缘像素补偿法来消除实际边缘不能精确定位对测量精度的影响。以直线边缘距离测量为原型,提出了基于序列局部图像尺寸特征的测量方法:对零件进行... 详细信息

研究了基于序列局部图像的视觉测量方法。分析了机械零件图像边缘的过渡分布特征,提出用边缘像素补偿法来消除实际边缘不能精确定位对测量精度的影响。以直线边缘距离测量为原型,提出了基于序列局部图像尺寸特征的测量方法:对零件进行微小区域成像,生成在空间上连续的序列局部图像;应用相关系数法和双线性插值法获得相邻序列图像的亚像素级尺寸特征线,从而得到各局部图像的尺寸特征;对这些尺寸进行求和与补偿,得到零件的总体尺寸。实验结果表明,对常规尺寸零件的单幅图像运用边缘像素补偿法,相对测量误差在0.008%以内;对大尺寸零件应用序列图像测量法,相对测量误差在0.01%以内,并具有误差积累小的优点。本文算法可基本满足板类零件的精密自动化测量要求。

关键词：视觉测量图像处理序列图像边缘补偿特征匹配

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大尺寸机械零件的机器视觉高精度测量方法

中国机械工程 2009年第1期10卷 5-10页

作者：何博侠张志胜徐孙浩史金飞东南大学南京211189

为实现大尺寸机械零件的高精度视觉测量,研究了基于序列局部图像尺寸特征的测量方法,提出了基于纹理特征的序列局部图像校准技术以解决测量过程中相面旋转引起的局部图像尺寸方向变动问题;提出了图像边缘补偿测量技术以消除实际边缘不... 详细信息

为实现大尺寸机械零件的高精度视觉测量,研究了基于序列局部图像尺寸特征的测量方法,提出了基于纹理特征的序列局部图像校准技术以解决测量过程中相面旋转引起的局部图像尺寸方向变动问题;提出了图像边缘补偿测量技术以消除实际边缘不能精确定位而对测量精度的影响;论述了基于序列局部图像尺寸特征测量方法的算法实现过程。实验表明,对大尺寸零件应用序列图像测量法进行测量,其相对测量误差在0.012%以内,基本满足机械零件二维尺寸精密自动化测量要求。

关键词：机器视觉大尺寸零件尺寸特征纹理特征