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基于改进Faster RCNN的PCB表面缺陷检测研究

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自动化仪表 2024年第7期45卷 99-103,109页

作者：龚陈博南卓江陶卫上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240

印刷电路板(PCB)在制造过程中不可避免地存在焊点缺焊、短路、毛刺、缺口、开路、余铜等微小缺陷。传统的基于机器视觉检测的缺陷检测方法存在检测速度慢、误检率和漏检率高、抗干扰能力弱等问题。为解决上述问题,提出一种基于改进快速... 详细信息

印刷电路板(PCB)在制造过程中不可避免地存在焊点缺焊、短路、毛刺、缺口、开路、余铜等微小缺陷。传统的基于机器视觉检测的缺陷检测方法存在检测速度慢、误检率和漏检率高、抗干扰能力弱等问题。为解决上述问题,提出一种基于改进快速区域卷积神经网络(Faster RCNN)的PCB表面缺陷检测方法。首先,在传统Faster RCNN框架的基础上,融入扩展特征金字塔网络(EFPN)以实现特征提取与融合,并进行多尺度检测,从而尽可能保留图像细节信息以提高检测性能。其次,利用K-means算法结合交并比(IoU)优化区域建议网络(RPN)结构中的锚框参数,使得生成的锚框方案更有针对性。试验结果表明,改进Faster RCNN在PCB缺陷数据集上的全类平均正确率(mAP)值达到93.4%、检测速度达到每秒21.79帧。所提方法可推广应用至芯片、光学器件表面微小缺陷在线检测,从而提升工业生产效率。

关键词：印刷电路板缺陷检测快速区域卷积神经网络扩展特征金字塔网络 K-means 小目标检测机器视觉

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光切三维重建技术的应用与前景

自动化仪表 2022年第9期43卷 1-4页

作者：陶卫陈刚崔斌南卓江上海交通大学感知科学与工程学院上海200240 上海市质量监督检验技术研究院上海200031

在十四五规划的大背景下,随着计算机图形学的发展和认知维度的提升,对非接触精密测量与重建的要求不断提高。光切三维重建技术以其精度高、稳定性好、寿命长、鲁棒性强等优势,被广泛应用于各种不同的目标或场景。针对该技术展开调研,介... 详细信息

在十四五规划的大背景下,随着计算机图形学的发展和认知维度的提升,对非接触精密测量与重建的要求不断提高。光切三维重建技术以其精度高、稳定性好、寿命长、鲁棒性强等优势,被广泛应用于各种不同的目标或场景。针对该技术展开调研,介绍光切三维重建方法的原理及关键技术。详述激光三角测量技术在制造工程、建筑测绘、医疗辅助、畜牧林渔业等诸多领域的应用,重点涉及高精度、高速度、复杂物面与环境的智能测量。结合光切三维重建技术应用现状及现代科学技术潮流趋势,简析技术的发展应用前景。

关键词：光切法三维重建非接触测量点云滤波点云精简点云配准曲面重建

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刚-柔耦合仿生手指设计及运动学特性

机械工程学报 2019年第11期55卷 105-113页

作者：杨扬肖晓晓南卓江刘娜李小毛彭艳上海大学机电工程与自动化学院

仿生手能够实现各类复杂的动作,广泛应用于工业及医疗领域。现有的刚性仿生手大多具有质量重、柔顺性差等缺陷,而柔性仿生手的控制精度低、难以实现有力的抓握。针对上述不足,以人手的生理结构为设计依据,运用3D打印技术制成刚性人手骨... 详细信息

仿生手能够实现各类复杂的动作,广泛应用于工业及医疗领域。现有的刚性仿生手大多具有质量重、柔顺性差等缺陷,而柔性仿生手的控制精度低、难以实现有力的抓握。针对上述不足,以人手的生理结构为设计依据,运用3D打印技术制成刚性人手骨骼模型,以日本东京工业大学铃森康一教授团队开发的1.3 mm和2 mm直径的细径McKibben型气动人工肌肉作为柔性执行器,参考人手肌肉布局分别模拟人手的内在肌与外在肌,研发一种刚-柔耦合仿生手指。利用BP人工神经网络构建手指的运动学模型,分析手指关节运动和肌肉间的耦合驱动关系,通过试验测试结果评估模型的预测精度,通过对比解剖学的研究成果发现,提出的仿生手指在驱动原理和运动学特性上与人手具有高度的相似性。

关键词：仿生手指 McKibben型气动人工肌肉 BP人工神经网络运动学模型

进口机器人、最低工资对劳动收入份额的影响研究

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进口机器人、最低工资对劳动收入份额的影响研究

作者：江振南山东财经大学

学位级别：硕士

随着中国经济的快速发展和劳动力成本的不断上升,机器人在众多领域中都得到日益广泛的应用。当前,中国是全球机器人年安装量最多的国家,2022年达到29万台,超过全球总安装量的50%以上。由于中国的机器人大量依赖进口,因此机器人进口规模... 详细信息

随着中国经济的快速发展和劳动力成本的不断上升,机器人在众多领域中都得到日益广泛的应用。当前,中国是全球机器人年安装量最多的国家,2022年达到29万台,超过全球总安装量的50%以上。由于中国的机器人大量依赖进口,因此机器人进口规模持续快速增长,进口的机器人被广泛使用在工业领域,使得工业生产智能化,提高了生产效率,但也对劳动力市场和收入分配格局造成了严重的冲击。在企业生产过程中,机器人作为资本要素对劳动力要素具有替代效应,因此进口机器人加剧了资本要素与劳动要素的竞争,引发了人们对于劳动要素是否能够分享经济发展成果的担心,也即经济增长会如何影响劳动收入份额。20世纪90年代开始,中国的劳动收入份额经历了持续下降,在2007年达到最低点44%,之后虽有所回升,但仍处于较低水平。中国虽然于2004年开始广泛实施了最低工资标准制度,但仍未能阻挡劳动收入份额的下降趋势。现有研究考察了机器人应用或最低工资对劳动收入份额的影响,但并未达成一致结论;并且在最低工资不断上涨的背景下,进口机器人对劳动收入份额的影响是否发生改变尚未有研究涉及。因此,本文将进口机器人、最低工资和劳动收入份额放入同一研究框架,研究三者之间的关系与影响机制。本文研究为当下中国收入分配不平等的现实问题提供理论依据,并且为未来应对更为深入的“机器换人”提供政策建议。本文首先梳理马克思政治经济学和西方经济学关于收入分配和技术创新两方面的相关理论,建立理论模型。其次,通过对模型的推导,分析进口机器人、最低工资对劳动收入份额的影响方向和最低工资的调节效应。再次,将劳动收入份额表示为工资率与劳动生产率之比,探索影响机制并提出理论假说。其中,工资率效应取决于机器人对就业的替代效应和创造效应的强弱关系;而劳动生产率效应取决于机器人的智能化特征。此外,企业进口机器人还会引起劳动力技能结构发生改变,主要体现在进口机器人会降低企业对低技能劳动力的需求,引发就业结构高级化,不利于劳动收入份额的提升。因此,进口机器人对劳动收入份额的影响是复杂的、多方面的,需要利用更精准的数据和系统的实证分析来进行论证。本文匹配了2000-2014年中国工业企业数据库和中国海关数据库,并将中国各区县最低工资标准再进一步与工企-海关数据进行匹配得到非平衡面板数据。文章采用双向固定效应模型进行实证分析,通过构造交互项,探究最低工资起到的调节效应。为了保证结论的稳健,文章从替换核心变量、更换样本数据、补充标准误聚类等七个方面进行了稳健性检验,并通过滞后一期核心解释变量、构造内生变量的工具变量和Heckman两步法缓解内生性问题。稳健性和内生性检验均证明了实证结论的稳健,本文得到以下结论:第一,中国工业企业进口机器人显著降低了企业劳动收入份额,这种负效应会被最低工资的上涨削弱,并且在沿海地区更为显著。第二,企业工资率、劳动生产率和就业技能结构是影响渠道,进口机器人对工资率的促进幅度低于对劳动生产率的提升幅度,并且推动了就业技能结构高级化,进而降低了企业劳动收入份额。第三,最低工资总体上降低了企业劳动收入份额,但有着明显的所有制和规模异质性。异质性具体表现在:最低工资对国有企业的劳动收入份额具有显著的正效应,但使得中小规模和非国有企业的劳动收入份额降低。最后,根据理论和实证研究结论,本文从机器人发展和最低工资标准制定两个方面提出了政策建议。主要建议包括:建立完善的劳动力培训制度;完善最低工资的制定和管理;完善再分配政策。

关键词：进口机器人最低工资劳动收入份额劳动生产率就业技能结构

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考虑时间约束的近解析滑翔轨迹快速规划方法

兵工学报 2024年第7期45卷 2294-2305页

作者：王培臣闫循良南汶江李新国西北工业大学航天学院陕西省空天飞行器设计重点实验室陕西西安710072

针对时间可控再入滑翔问题,提出一种基于阻力加速度-能量剖面的轨迹快速规划方法。该方法将滑翔轨迹规划问题分为纵向轨迹规划与侧向规划。在纵向轨迹规划部分,设计基于走廊边界双参数插值的多段光滑阻力加速度剖面,并给出终端当地弹道... 详细信息

针对时间可控再入滑翔问题,提出一种基于阻力加速度-能量剖面的轨迹快速规划方法。该方法将滑翔轨迹规划问题分为纵向轨迹规划与侧向规划。在纵向轨迹规划部分,设计基于走廊边界双参数插值的多段光滑阻力加速度剖面,并给出终端当地弹道倾角约束的施加方法;重点推导考虑地球自转影响的时间、航程解析预测表达式,提升预测算法的快速性和精度,进而通过校正双剖面参数完成剖面设计,同时满足终端能量、航程、时间及当地弹道倾角约束。侧向规划则采用动态/静态航向角误差走廊方法,以实现禁飞区规避和终端航向调整;进一步引入考虑纵侧向运动耦合的目标航程及时间校正策略,完成考虑时间约束的3自由度滑翔轨迹生成。以美国通用飞行器CAV-H再入滑翔为例进行仿真,验证新方法的有效性、多任务适用性。验证结果表明:与现有时间解析预测方法相比,新的预测方法具有相当的计算效率和较高的计算精度优势;与现有基于标准剖面的方法相比,新规划方法具有较高的终端精度、计算效率以及较大的时间可调范围,亦可实现飞行能力边界的快速预示。

关键词：滑翔轨迹规划时间约束阻力加速度剖面预测校正近解析能力边界预示

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体积和摩擦系数对干碎屑流运动及堆积特征影响研究

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干旱区资源与环境 2024年第5期38卷 100-110页

作者：段钊刘志鹏张宁吴延斌南卓西安科技大学西部矿山生态环境修复研究院西安710054 西安科技大学地质与环境学院西安710054 中国有色金属工业西安勘察设计研究院有限公司西安710054 浙江大学海洋学院杭州316021

干碎屑流因具有特殊的运动和沉积特征,已经成为地质灾害领域关注的热点,体积和摩擦系数是影响运动特征、堆积体形态和表面形貌构造的重要因素。文中使用3D扫描仪进行不同体积和摩擦系数的物理模型试验,发现试验中碎屑流运动范围、位移... 详细信息

干碎屑流因具有特殊的运动和沉积特征,已经成为地质灾害领域关注的热点,体积和摩擦系数是影响运动特征、堆积体形态和表面形貌构造的重要因素。文中使用3D扫描仪进行不同体积和摩擦系数的物理模型试验,发现试验中碎屑流运动范围、位移和速度随体积增大而增大,随摩擦系数的增大而减小,且大体积的干碎屑流在减速阶段会出现恒速现象。堆积体形态在低摩擦滑面为扇形,在高摩擦系数滑面随体积增大由类三角形转变为扇形,同时堆积体边缘出现指化现象。此外,还对堆积体形貌构造成因进行总结,在推挤作用下形成横向脊、拱形隆和波状脊,在差异性扩散作用下形成X形共轭槽和羽状破裂。

关键词：碎屑流体积摩擦系数运动参数堆积体形态形貌构造

石墨烯包覆氮化碳掺杂铁酸铜活化PMS同步去除水中抗生素抗性菌、抗性基因并抑制抗性基因水平转移的机制

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环境科学 2024年

作者：周见卓孙秋楠李澳王学江赵建夫同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究重点实验室

抗生素抗性菌(ARB)和抗性基因(ARGs)作为新兴污染物，严重威胁着人类健康和生态安全。通过冷冻干燥法制备了还原性氧化石墨烯(rGO)包覆的g-C3N4掺杂铁酸铜催化材料(rGO-CNCF)，通过XRD、FTIR、XPS、SEM-EDS、TEM和DRS等分析手段对复合... 详细信息

抗生素抗性菌(ARB)和抗性基因(ARGs)作为新兴污染物，严重威胁着人类健康和生态安全。通过冷冻干燥法制备了还原性氧化石墨烯(rGO)包覆的g-C3N4掺杂铁酸铜催化材料(rGO-CNCF)，通过XRD、FTIR、XPS、SEM-EDS、TEM和DRS等分析手段对复合材料进行了表征，并构建了可见光助rGO-CNCF活化PMS系统，用于水中ARB和ARGs的去除。结果表明，在催化剂投加量为0.2 g·L–1，PMS投加量为0.3 g·L–1，溶液初始pH值为7.0时，30 min内Vis-rGO-CNCF/PMS高级氧化系统可实现对8.01 log SA-ARB的完全灭活。该系统能够有效的降低SA-ARGs的水平转移能力，对于胞内和胞外游离态的SA-ARGs具有良好的破坏能力。同时，该高级氧化体系可以实现对水体中磺胺类抗生素及其ARB和ARGs的协同处理。该系统可以破坏ARB的细胞膜结构，使细胞破碎，淬灭实验表明，起主要作用的活性物质是单线态氧(1O2)。研究结果可以为处理水中的ARB和ARGs污染及控制ARGs的水平转移提供一种有前景的方法。

关键词：过硫酸盐活化铁酸铜复合材料单线态氧抗生素抗性基因(ARGs) 基因水平转移

考虑时间约束的纵侧向综合调控再入滑翔轨迹快速规划

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兵工学报 2024年

作者：南汶江闫循良杨宇轩王培臣西北工业大学航天学院陕西省空天飞行器设计重点实验室

针对飞行时间约束下再入滑翔飞行器轨迹规划问题，提出了一种基于阻力加速度剖面解析预测校正和倾侧反转点迭代的纵侧向综合调控再入轨迹快速规划方法。该方法将再入轨迹规划问题分为纵向规划与侧向规划。在纵向规划部分，设计了与飞行... 详细信息

针对飞行时间约束下再入滑翔飞行器轨迹规划问题，提出了一种基于阻力加速度剖面解析预测校正和倾侧反转点迭代的纵侧向综合调控再入轨迹快速规划方法。该方法将再入轨迹规划问题分为纵向规划与侧向规划。在纵向规划部分，设计了与飞行时间一一对应的单参数阻力加速度剖面，并基于时间解析预测对剖面参数进行校正，完成参考剖面设计，同时满足终端高度、速度和飞行时间约束。在侧向规划部分，分析轨迹长度和终端位置调控机理，设计了基于双倾侧反转点迭代设计的侧向规划方法，在满足终端位置约束的同时，通过调整轨迹长度，进而实现飞行时间的有效控制。在此基础上，引入基于时间误差的轨迹迭代修正策略，完成时间可控高精度三自由度再入轨迹生成。最终，以CAV-H再入滑翔为例进行仿真，验证了所提方法的有效性、快速性及适应性；与现有时间可控再入轨迹规划方法相比，所提方法在计算效率与精度相当情况下，可综合发挥纵侧向的时间调控能力，具有较大的时间可调范围和较少的倾侧反转次数，亦可对时间可调范围与可达域边界进行快速预示。

关键词：再入轨迹规划时间约束纵侧向综合调控剖面解析预测校正时空边界快速预示

基于细径McKibben型气动人工肌肉的仿生手研发

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机器人 2018年第3期40卷 321-328页

作者：南卓江杨扬铃森康一大贺淳一郎刘娜孙翊蒲华燕谢少荣上海大学机电工程与自动化学院上海200072 东京工业大学机械宇宙系统系东芝株式会社研发中心机械与系统实验室

以细径McKibben型气动人工肌肉作为执行器,研发了一种质量轻且具有良好柔顺性、灵巧性的仿生机械手.分别以直径为1.3 mm和2 mm的细径McKibben型人工肌肉模拟人手的内在肌和外在肌,以人手骨骼、关节、肌肉的生理构造为设计准则,设计并制... 详细信息

以细径McKibben型气动人工肌肉作为执行器,研发了一种质量轻且具有良好柔顺性、灵巧性的仿生机械手.分别以直径为1.3 mm和2 mm的细径McKibben型人工肌肉模拟人手的内在肌和外在肌,以人手骨骼、关节、肌肉的生理构造为设计准则,设计并制作仿生手样机.该样机由35根人工肌肉驱动,与人手大小相仿,质量小于0.5 kg.通过实验,对该仿生手的运动性能、目标抓握能力和鲁棒性进行验证,该仿生手可以完成与人手相近的动作.

关键词：仿生手细径McKibben型气动人工肌肉柔顺性鲁棒性