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基于STCS-YOLO的带钢表面缺陷检测算法

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中国冶金 2023年第12期33卷 128-138页

作者：周亚罗武献超刘文广张瑞成华北理工大学电气工程学院河北唐山063210 首钢京唐钢铁联合有限责任公司河北唐山063200

带钢表面缺陷检测技术是高质量带钢产品生产的重要技术之一。针对以往带钢表面缺陷检测中存在漏检、定位不准、小尺度缺陷目标检测能力较差的问题,提出了一种改进YOLOv5的带钢表面缺陷检测算法(STCS-YOLO)。首先,在特征融合网络的输出... 详细信息

带钢表面缺陷检测技术是高质量带钢产品生产的重要技术之一。针对以往带钢表面缺陷检测中存在漏检、定位不准、小尺度缺陷目标检测能力较差的问题,提出了一种改进YOLOv5的带钢表面缺陷检测算法(STCS-YOLO)。首先,在特征融合网络的输出部分采用Swin Transformer模块与原有C3模块相融合,增强对全局特征信息的交互与复用,显著提高了对小尺度缺陷目标的检测能力;其次,采用一种轻量级上采样算子CARAFE来替换传统上采样操作,以更好地恢复缺陷信息,提高对带钢表面缺陷的识别精度;最后,在特征提取网络中嵌入3-D权值注意力机制SimAM,以加强对前景特征信息的关注能力,提高对缺陷目标的强辨识能力。试验结果表明,所提算法在NEU-DET数据集上均值平均精度PmA达到了79.7%,比原网络提高了3.9个百分点,并且在模型权重与计算复杂度几乎不变的情况下,单帧检测时间达到了10.9 ms,基本能够满足带钢表面缺陷准确、快速的检测需求。本研究提出的带钢表面缺陷检测算法为生产整洁、无瑕的高质量带钢产品奠定了技术基础。

关键词：表面缺陷检测 YOLOv5 Swin Transformer CARAFE 注意力机制

基于IHPO-KELM的冷轧带钢板形模式识别

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矿冶工程 2023年第6期43卷 162-168页

作者：周亚罗张少川刘文广张瑞成华北理工大学电气工程学院河北唐山063210 首钢京唐钢铁联合有限责任公司河北唐山063200

针对目前板形识别方法存在的识别精度低、速度慢等问题,提出了一种改进猎食者算法优化核极限学习机(IHPO-KELM)的冷轧带钢板形识别模型。首先,为减少网络中初始参数的数量、提高板形识别的精度与速度,采用了核极限学习机(KELM)网络;其次... 详细信息

针对目前板形识别方法存在的识别精度低、速度慢等问题,提出了一种改进猎食者算法优化核极限学习机(IHPO-KELM)的冷轧带钢板形识别模型。首先,为减少网络中初始参数的数量、提高板形识别的精度与速度,采用了核极限学习机(KELM)网络;其次,为提高猎食者(HPO)算法的精度,利用基于Sine混沌映射初始化猎食者算法的种群,并针对HPO在迭代过程中易陷入局部早熟的问题,在改进的线性组合位置更新公式中加入莱维飞行机制;然后利用改进猎食者算法对核极限学习机网络识别模型的正则化系数和核参数进行优化,提高板形识别的精度;最后,通过Matlab仿真验证了IHPO-KELM算法具有网络结构简单、收敛速度快、识别精度高等优点。采用IHPO-KELM算法对某公司900HC可逆冷轧机实测数据进行识别,其识别精度比麻雀算法优化KELM(SSA-KELM)识别模型提高了58.8%,表明IHPO-KELM识别模型具有良好的泛化能力,为板形缺陷的高效智能识别提供了新思路。

关键词：板形缺陷冷轧带钢板形识别改进猎食者算法神经网络核极限学习机

Ⅹ80管线钢238mm×1650mm连铸坯温度场及凝固末端位置的数学模拟

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特殊钢 2016年第4期37卷 5-8页

作者：周亚罗刘文广李国昀孟凡伟华北理工大学电气工程学院唐山063009 首钢京唐公司制造部唐山063200

用二维切片跟踪铸坯凝固传热的方法建立了X80管线钢(/%:0.04C,1.85Mn,0.25Si,0.006P,0.003S,0.30Ni,0.21Mo,0.06Nb,0.02V)238 mm×1650 mm板坯连铸过程中垂直拉坯方向传热的数学模型,通过ANSYS对X80管线钢连铸过程中温度场及坯壳厚度的渐变进行计算,得出拉速1.2mm/min时,出结晶器坯壳厚为18.14 mm,铸坯液芯长22.58 m。凝固壳厚度计算值射钉测试结果的相对误差≤2.5%,凝固末端位置的相对误差为0.68%。分析了过热度(25~55℃),拉速(1.2~1.3m/min)和二冷水量(79.2~96.8 m^3/h)对切片各点温度和凝固末端位置的影响。结果表明,增大拉速、减小二冷配水量,连铸坯表面温降变慢,凝固末端位置距离结晶器液面越远,凝固时间变长;该X80管线钢板坯连铸最佳工艺参数为钢水过热度35℃,拉速1.2 m/min和二冷配水量88m^3/h。

关键词： X80管线钢 238 mm×1650 mm板坯连铸温度场坯壳厚度凝固末端

基于PCA的金属工件表面线激光中心提取算法

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电子测量技术 2024年第18期47卷 71-79页

作者：周亚罗章洁靳城楠刘文广张瑞成华北理工大学电气工程学院唐山063210 首钢京唐钢铁联合有限责任公司唐山063200

在基于线结构光的金属工件表面测量中,针对金属工件表面存在的强烈反光、激光条纹断裂等问题,本文提出了一种基于改进主成分分析法的激光条纹中心线提取算法。首先,针对金属工件表面不规则反光,提出了基于分段灰度变换的大津法(OTSU)提... 详细信息

在基于线结构光的金属工件表面测量中,针对金属工件表面存在的强烈反光、激光条纹断裂等问题,本文提出了一种基于改进主成分分析法的激光条纹中心线提取算法。首先,针对金属工件表面不规则反光,提出了基于分段灰度变换的大津法(OTSU)提取图像的光条纹区域;其次,针对Steger算法卷积运算次数多、效率低、实时性差的问题,提出了基于主成分分析法(PCA)的改进Steger算法,采用主成分分析法构建了梯度向量的协方差矩阵估算条纹的法线方向,并在该方向使用二阶泰勒展开获得精确的条纹中心亚像素坐标。实验结果表明,本文算法在金属工件表面存在严重反光条件下可以有效提取激光条纹区域,同时提取的激光条纹中心线标准差相较于灰度重心法减少了约0.25 pixel,速度上相对Steger算法提高了近13倍,能够快速、高精度的提取激光条纹中心线,满足结构光三维视觉实时检测的需求。

关键词：金属工件形貌检测线结构光中心提取主成分分析

首钢热连轧液压活套系统解耦研究及其MATLAB仿真

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装备维修技术 2021年第6期 29-32页

作者：周亚罗杨耀博刘文广华北理工大学京唐首钢有限责任公司

以京唐首钢车间热连轧机组液压活套为研究对象,建立其数学模型,采用自抗扰控制技术实现液压活套解耦,MATLAB仿真结果表明此算法具有可行性和有效性。

关键词：活套解耦 MATLAB

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加强实验中心开放提高学生实践创新能力

高教学刊 2016年第9期2卷 26-27页

作者：周亚罗许金钢黄梦然周乐华北理工大学电气工程学院河北唐山063000

结合省级示范中心建设,深化实验教学改革,充分发挥实验室优势,从加强师资力量、规范化管理、激励机制着手,开放实验中心,培养学生自主实验、研究创新的意识和能力,效果显著。

关键词：开放改革管理自主

MWCVA方法的带钢热连轧过程故障检测研究

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机械设计与制造 2023年第7期389卷 65-68页

作者：张瑞成李禹亭梁卫征周亚罗华北理工大学电气工程学院河北唐山063210

带钢热连轧过程中采集的数据具有较强的自相关性、互相关性以及时变性,典型变量分析方法(CVA)虽然能够解决自相关性和互相关性的问题,但是由于过程数据存在时变性,导致以前构建的监控模型不再适用于现在的数据,因此提出了一种基于滑动... 详细信息

带钢热连轧过程中采集的数据具有较强的自相关性、互相关性以及时变性,典型变量分析方法(CVA)虽然能够解决自相关性和互相关性的问题,但是由于过程数据存在时变性,导致以前构建的监控模型不再适用于现在的数据,因此提出了一种基于滑动窗口的典型变量分析方法(MWCVA)。该方法首先通过初始窗口构建CVA模型和统计量,解除了数据之间的自相关性和互相关性,然后通过滑动窗口更新过程数据,不断更新CVA模型和统计量,解决了时变性导致检测结果不准确的问题,最后通过控制限判断是否发生故障,在监测系统内部状态空间的同时监测外部状态空间的变化,更加全面地进行故障检测。通过带钢热连轧过程(HSMP)案例的仿真研究,对比CVA、MWCVA的检测效果,证明了MWCVA对故障识别的精度高达100%,误报率不足0.5%。

关键词：故障检测时变性滑动窗口典型变量分析带钢热连轧

首钢热连轧液压活套系统解耦研究及其MATLAB仿真

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装备维修技术 2021年第4期 1-3页

作者：周亚罗杨耀博刘文广华北理工大学京唐首钢有限责任公司

以京唐首钢车间热连轧机组液压活套为研究对象，建立其数学模型，采用自抗扰控制技术实现液压活套解耦，MATLAB仿真结果表明此算法具有可行性和有效性。

关键词：活套解耦 MATLAB

改进人工鱼群算法在冷连轧负荷分配优化中的应用

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机械设计与制造 2023年第2期384卷 117-120页

作者：张瑞成孙玉辉梁卫征周亚罗华北理工大学电气工程学院河北唐山063210

针对冷连轧机负荷分配寻优速度缓慢的问题,采用了基于改进人工鱼群算法的优化方法。由于基本人工鱼群算法后期收敛速度慢、精度不高,所以对其中觅食行为的视野和步长进行了优化。首先给定一个较大的视野和步长,随着算法的迭代,视野不断... 详细信息

针对冷连轧机负荷分配寻优速度缓慢的问题,采用了基于改进人工鱼群算法的优化方法。由于基本人工鱼群算法后期收敛速度慢、精度不高,所以对其中觅食行为的视野和步长进行了优化。首先给定一个较大的视野和步长,随着算法的迭代,视野不断减小,到某一值后不再改变,同时步长随着视野的减小而同比例减小。结合某钢厂五机架冷连轧机,以轧制力成比例分配为目标函数,以压下率为约束条件,通过MATLAB对轧制负荷分配的寻优过程进行仿真,结果表明改进后的人工鱼群算法在轧制负荷分配方面,具有算法实现简便、收敛速度快等优点,而且与典型轧制规程相比,各机架出口厚度误差最大为4.26%,为实际生产中轧制规程的制定提供了有效的方法。

关键词：冷连轧负荷分配人工鱼群算法觅食行为轧制力成比例