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基于深度学习的刹车盘表面缺陷检测方法研究与应用

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基于深度学习的刹车盘表面缺陷检测方法研究与应用

作者：周国跃长春工业大学

学位级别：硕士

随着我国汽车工业的快速发展,2023年中国汽车市场的产销量分别为3016.1万辆与3009.4万辆。刹车盘作为汽车重要的制动部件,其需求量也随之提升。然而受到生产工艺与制造环境等因素的影响,刹车盘在生产过程中易产生砂眼、划痕、脏污缺陷,... 详细信息

随着我国汽车工业的快速发展,2023年中国汽车市场的产销量分别为3016.1万辆与3009.4万辆。刹车盘作为汽车重要的制动部件,其需求量也随之提升。然而受到生产工艺与制造环境等因素的影响,刹车盘在生产过程中易产生砂眼、划痕、脏污缺陷,不仅缩短刹车盘使用寿命,而且严重影响汽车行驶安全,因此需要对其进行缺陷检测以保障出厂质量。目前,刹车盘表面缺陷检测主要依赖人工检测,此类方法检测效率低,耗时长,成本高昂,难以满足当今企业发展需要,而基于传统视觉检测方法易受到生产环境干扰,鲁棒性差,维护困难。本文以刹车盘表面缺陷为研究对象,针对目前检测技术存在精度低、实时性差的问题,提出一种基于深度学习的刹车盘表面缺陷检测方法,实现刹车盘表面自动检测。具体研究内容如下:(1)针对刹车盘表面缺陷数据稀缺的问题,根据实际任务需求,搭建刹车盘表面图像采集装置,获得高质量的刹车盘表面图像数据,借助传统图像处理方法对所获图像进行预处理,采用标注软件对图像进行标注,构建用于模型训练与测试的刹车盘表面缺陷数据集。(2)针对传统刹车盘表面缺陷检测方法检测精度低的问题,提出一种基于YOLOv8的刹车盘表面缺陷检测算法MBD-Net。考虑到刹车盘表面缺陷复杂且多变,引入Pool Former特征提取网络,并提出一种增强多尺度聚合卷积模块EMSAC替换池化算子,提升模型特征提取能力;采用注意力机制与跨层连接路径改进特征融合网络,增强模型特征融合能力。通过实验验证表明方法对刹车盘表面缺陷检测的有效性。(3)针对检测模型实时性差的问题,提出一种轻量级刹车盘表面缺陷检测方法LRMBD-Net。利用轻量级卷积模块与重参数化技术改进增强多尺度聚合卷积模块;通过引入零头改进策略优化特征融合网络及预测网络的参数配置,从而降低模型计算量与参数量,提升模型检测速度。实验结果表明所提方法在检测速度方面有较大提升,满足实时检测需求。(4)设计并开发一套刹车盘表面缺陷检测系统。系统以上述检测模型为核心算法,利用Python、Py Qt5、Py Torch等开发工具,实现用户登录、数据采集、数据处理与标注、模型训练以及缺陷检测功能。通过可视化界面显示系统实施效果,表明算法和系统的可行性和实用性。

关键词：刹车盘缺陷检测 Transformer模型目标检测深度学习

CaZrO3材料结构、性能研究及其与高温合金界面反应探索

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CaZrO3材料结构、性能研究及其与高温合金界面反应探索

作者：路跃中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司

学位级别：硕士

真空感应熔炼是高温合金制备的典型工艺,坩埚是该工艺中重要的耐火材料,不可或缺。随着高温合金向高代次发展,对坩埚材料的选择及结构稳定性的提升提出了新挑战。锆酸钙材料是钙钛矿晶体结构,具有热力学稳定性高、抗侵蚀性优异、承温能... 详细信息

真空感应熔炼是高温合金制备的典型工艺,坩埚是该工艺中重要的耐火材料,不可或缺。随着高温合金向高代次发展,对坩埚材料的选择及结构稳定性的提升提出了新挑战。锆酸钙材料是钙钛矿晶体结构,具有热力学稳定性高、抗侵蚀性优异、承温能力强,也不易发生多晶转变等特点,作为高温合金用坩埚材料具有潜在优势。但目前对于锆酸钙耐火材料的研究多从基质方面出发,相关材料还不能满足实际使用的需要,对坩埚材料的优化和提升无法提出理论上的指导,另外其与高温合金之间的作用机制也鲜有报道。为此,本文以锆酸钙为原料,通过调控工艺参数分别制备了锆酸钙基质材料和锆酸钙耐火材料,对试样的烧结行为、物相组成、显微结构、力学性能、热学性能及抗侵蚀性能进行了深入研究。结果表明,原料粒径、烧结温度、保温时间及烧结助剂对锆酸钙基质材料致密化有不同程度的影响,其中原料粒径尤为显著,通过深入研究获得了锆酸钙基质材料较优的制备工艺:锆酸钙粉体中位径d50为2μm,加入0.5 wt%的氧化钇烧结助剂,烧结温度为1650℃,保温时间为3 h。另外发现,不同烧结助剂促致密化机制不同,二氧化钛与锆酸钙晶粒发生固溶反应促进材料烧结;氧化铝参与形成液相促进质点移动,提高致密度;氧化钇与立方氧化锆发生固溶反应促进烧结,同时氧化钇的加入还会促进锆酸钙晶粒生长。将锆酸钙骨料引入,制备了锆酸钙耐火材料。材料中粗骨料占比增多可强化支撑作用,降低热膨胀,提高材料的抗热震性,但力学性能随之降低,骨料占比45 wt%时材料的综合性能较好。另外,提高烧结温度、使用氧化钇作为烧结助剂均可在一定程度上改善材料的烧结行为。综合考虑下获得锆酸钙耐火材料较优的制备工艺:骨料占比为45 wt%,加入0.5 wt%的氧化钇烧结助剂,烧结温度为1650℃,保温时间为3 h。通过高温模拟试验发现,高温合金与锆酸钙材料反应层较薄,尤其合金元素渗透较少,且坩埚材料未出现开裂、剥落等对熔体造成夹杂、污染的情况,表明锆酸钙耐火材料是一种在高温合金熔炼中具有较高应用前景的坩埚材料。

关键词：锆酸钙高温合金烧结助剂抗热震性能抗侵蚀性

稀土离子共掺杂Eu: SrAl2O4单晶体的制备及其余辉性能的研究

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稀土离子共掺杂Eu: SrAl2O4单晶体的制备及其余辉性能的研究

作者：张群跃广西大学

学位级别：硕士

基于迁移学习和度量学习的牛鼻纹识别方法研究

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基于迁移学习和度量学习的牛鼻纹识别方法研究

作者：钟旻跃重庆理工大学

学位级别：硕士

近年来,国家大力扶持数字农牧业的发展。乡村振兴局的成立更是确立了数字农牧业的发展方向。然而,当前我国农牧领域的数字化、智能化程度还几乎空白,处于起步阶段,特别是在中小型牧场、合作社及个体养殖户方面。因此亟须通过智能化手段... 详细信息

近年来,国家大力扶持数字农牧业的发展。乡村振兴局的成立更是确立了数字农牧业的发展方向。然而,当前我国农牧领域的数字化、智能化程度还几乎空白,处于起步阶段,特别是在中小型牧场、合作社及个体养殖户方面。因此亟须通过智能化手段解决农牧业相关痛点难题,将信息化技术与畜牧生产有机融合,形成突破。本研究以牛只监管为切入点。过去,对牛只进行监管主要依靠一些硬件设施对其进行标记,甚至采用会对牛造成伤害的方法。这种做法不仅会使动物感到疼痛,并且可能导致伤口感染。如今,在监管过程中引入人工智能和大数据相结合的方式寻找一种高效且健康的方法已经成为当下需要探索解决的问题。由于牛鼻纹具有独特的生物特征,并且不会随着时间改变,在识别个体身份上与人类的指纹相似,具有潜在优势,因此可以作为匹配个体的身份信息。本文提出了基于迁移和度量学习的牛鼻纹识别方法,主要贡献及研究内容如下:(1)本文提出了一种基于迁移学习的网络模型,通过对轻量级的三种特征提取网络进行微调,加载了在Image Net上预训练的权重参数,并有选择的冻结网络模型最后三层,采用了四种不同的模型训练策略:从零开始训练、迁移学习(所有层冻结)、解冻最后一层和解冻最后三层。通过在公开的牛脸数据集和本文构建的牛鼻纹数据集上实验,评估了各网络模型的识别准确率。实验结果表明,迁移学习策略相比完全从零开始训练的效果更好,尤其是在解冻部分层数后,模型的准确率进一步提升。(2)为了解决复杂的牛鼻纹理和形状特征的分类问题,本文还提出了一种融合Swin Transformer和Triplet的网络模型,该模型的前端是Swin Transformer,它通过引入平移窗口机制和分层结构来实现更高效的视觉特征提取,且在处理大尺寸图像而不受显存限制,可以提取牛鼻纹图像的全局特征;后端由一个Triplet网络结构组成,它适用于学习图像之间的相似性,将前端的特征向量进行降维并计算各特征向量之间的欧氏距离,通过距离的远近程度判断特征向量之间的相似性。同时,本文构建了一个联合损失函数,它由一个自适应的三元组损失和交叉熵损失组成,自适应三元组损失去除了边距超参数,使其能够不受超参数的影响而自动调整正负样本之间的距离。联合损失函数既可以直接对图像的类别直接进行预测,也可以学习样本之间的相似与不同,极大地提高了牛鼻纹识别的准确率。

关键词：深度学习卷积神经网络牛鼻纹生物特征度量学习

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高射频转管机枪动力学分析及命中概率研究

高射频转管机枪动力学分析及命中概率研究

作者：刘中跃中北大学

学位级别：硕士

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增材制造技术下梯度渐变微孔假体骨整合研究

增材制造技术下梯度渐变微孔假体骨整合研究

作者：李永跃吉林大学

学位级别：硕士

研究背景:由于骨折、创伤、严重关节炎等多种骨骼疾病造成的骨缺损的修复与治疗,一直以来都是骨科领域中的重要难题。目前,自体移植和/或异体移植被认为是临床治疗的金标准。然而,供体部位的发病率、疾病传播和供应不足等潜在问题限制... 详细信息

研究背景:由于骨折、创伤、严重关节炎等多种骨骼疾病造成的骨缺损的修复与治疗,一直以来都是骨科领域中的重要难题。目前,自体移植和/或异体移植被认为是临床治疗的金标准。然而,供体部位的发病率、疾病传播和供应不足等潜在问题限制了它们的广泛应用。为了应对这一挑战,骨组织工程(Bone Tissue Engineering,BTE)被视为治疗骨缺损的有前景的替代方法。钛(Ti)及其相关合金,如Ti6Al4V,因其卓越的机械特性、生物相容性和抗腐蚀能力,在骨科植入材料中得到了广泛的应用。然而,与天然骨的弹性模量(3-20 GPa)相比,临床上常用的实心钛合金假体(Ti6Al4V:110GPa)的弹性模量较高,可能导致应力屏蔽。近年来,多孔的钛合金结构逐渐展现出优势,即利用钛合金的多孔结构替代实心结构,其优势的内部多孔结构有利于营养物质的运输,为骨骼内生长提供了充足的空间,从而促进假体与周围骨骼形成坚固的结合,且多孔结构的假体表现出更接近天然骨骼的弹性模量。目前,通过增材制造技术(Additive Manufacturing,AM)可以精确可控地制造均一多孔的钛合金支架。然而,研究发现小孔径有助于细胞粘附,而大孔径则有利于细胞增殖。这表明均一多孔支架难以同时满足细胞粘附、增殖和分化的要求,而这些要求对于成骨细胞的内向生长至关重要。为此,一些研究者采用了梯度分层多孔结构,使植入体的不同区域具有不同的孔径,以满足成骨细胞粘附、增殖和分化的多种需求。然而,这种设计方法仍有改进的空间,因为在不同孔径的梯度分层交接处存在明显的应力集中,可能导致植入物的抗压强度下降甚至断裂。天然骨表现出一种梯度渐变的多孔结构,从外层皮质骨到内层骨小梁密度逐渐降低,这种广泛的孔径分布范围和可调节的孔隙率也许是改善多孔支架生物相容性的潜在因素。通过改变支架支柱的直径或调整孔径大小,可以实现向梯度多孔结构的平滑过渡,从而有效避免应力集中,提高屈服强度。然而,部分学者认为,最佳梯度结构的核心应具有小孔,以增强其机械强度,而外表面则应使用大孔,以避免孔隙闭塞。这种反梯度设计与多孔支架的生物仿生设计背道而驰。研究方法:1.通过仿生梯度渐变多孔结构设计理念,利用计算机辅助设计(Computer-aided Design,CAD)进行结构设计并构建出仿生梯度多孔结构(G1:外部使用粗直径支柱,约800μm,内部使用细直径支柱,约400μm)和反梯度多孔结构(G2:外部使用粗直径支柱,约400μm,内部使用细直径支柱,约800μm),并建立三种均一直径支柱(支柱直径分别为400μm,600μm和1000μm)多孔支架。通过电子束熔融成型法(Electron Beam Melting,EBM)增材制造技术,制造各组多孔钛合金支架,并对其元素组成、表面形貌结构及力学特性进行研究和分析。2.本研究将各组的多孔钛合金支架与兔骨髓间充质干细胞(Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells,BMSCs)共同培养的方法来进行体外的细胞试验。通过CCK-8(Cell Counting Kit-8)细胞增殖实验及活/死细胞染色探讨每组多孔支架毒性及生物相容性的差异;利用Phalloidin/DAPI染色观察各组多孔支架对其表面BMSCs细胞骨架和细胞形态的影响;进行碱性磷酸酶染色(Alkaline Phosphatase,ALP)和定量、茜素红染色(Alizarin Red S,ARS)及定量检测,以及RT-q PCR实验,研究各组多孔支架的成骨分化及成骨相关基因表达能力。3.通过体内动物实验,进一步研究各组多孔支架的骨整合性能。在兔股骨缺损模型中植入各组多孔支架,于术后4周、8周进行安乐死,取出样品进行X线平片、Micro-CT(Micro Computed Tomography)扫描检测及硬组织切片染色。研究结果:1.本研究通过CAD和AM技术成功制备了仿生设计的多孔钛合金支架、反梯度多孔支架和均一多孔支架,依次进行体外和体内实验。体外实验采用直径为10毫米、高度为3毫米的多孔支架,而体内实验采用直径为5毫米、高度为5毫米的多孔支架,各组支架多孔结构相互连接良好。在体外表征研究中,显示EBM制造的Ti6Al4V支架表面存在粉末颗粒,支柱表面呈现粗糙的纹理。弹性模量随支柱直径增大而增加,仿生梯度多孔支架G1和反梯度多孔支架G2的弹性模量与天然骨相近,这能有效减少应力屏蔽的发生。2.体外细胞实验CCK-8试验及活/死细胞染色表明,所制备Ti6Al4V支架生物相容性较好,其中梯度渐变多孔支架G1组的细胞增殖率更高。Phalloidin/DAPI染色观察结果显示各组支架表面有细胞粘附、细胞骨架拉伸和突出的伪足,其中仿生梯度多孔支架中细胞之间的相

关键词：多孔支架钛合金增材制造梯度骨整合

162例痰瘀互结型不稳定型心绞痛患者的用药规律及网络药理学研究

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162例痰瘀互结型不稳定型心绞痛患者的用药规律及网络药理学研究

作者：曲宏跃黑龙江中医药大学

学位级别：硕士

基于Bi2(Te1-xSex)3的光电响应特性及应用研究

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基于Bi2(Te1-xSex)3的光电响应特性及应用研究

作者：曹虎跃浙江农林大学

学位级别：硕士

拓扑绝缘体（Tis）作为近年来热门的一类新型纳米材料,具有优秀的热电、光电性能,而作为其中典型的三元二维纳米材料Bi(TeSe)也开始在光电领域展示出了丰富的研究和应用前景。以水热法对Bi(TeSe)进行合成,探究了不同配比下Bi(TeSe)的光... 详细信息

拓扑绝缘体（Tis）作为近年来热门的一类新型纳米材料,具有优秀的热电、光电性能,而作为其中典型的三元二维纳米材料Bi(TeSe)也开始在光电领域展示出了丰富的研究和应用前景。以水热法对Bi(TeSe)进行合成,探究了不同配比下Bi(TeSe)的光电化学性能差异,并制备了BiTeSe/ITO、BiTeSe/Ag/ITO为工作电极,实现了实际应用型光电化学（PEC）传感器。本文主要研究内容如下:（1）通过水热法对几类典型x取值（x=0.05,0.1,0.33,0.66）的Bi(TeSe)进行制备。在该方法下所制备的Bi(TeSe)在光电化学工作站内均表现出一定的光电化学特性。实验现象表明,光开关条件下Bi(TeSe)的上升时间介于0.23-0.45 s之间,恢复时间位于0.5-0.71 s范围内,证明Bi(TeSe)在本实验条件下具有快速的光响应性能。BiTeSe和BiTeSe的光电响应强度大于BiTeSe和BiTeSe,而BiTeSe的光电稳定性最优。（2）对照选择了BiTeSe的作为光电化学传感器的受体材料,并研究BiTeSe/ITO在盐酸四环素检测方面的应用。研究结果表明,BiTeSe相比较与其他比例材料作为传感受体具有更好的稳定性和0.23 s的光响应速率,对盐酸四环素的线性检测范围1·10-100 nmol·L,检测限为0.08 pmol·L,同时在真实样品条件下的相对标准偏差（RSD）不超过1%,具有良好的特异性、再现性、重复性和长时间稳定性。（3）在BiTeSe/ITO传感器的基础上还原生长了Ag纳米颗粒,以引入表面等离子激元共振效应（LSPR）提升传感器的性能。实验得到的BiTeSe/Ag/ITO传感器成功实现了对草酸的浓度检测,线性检测范围0.5 nmol·L-1 mmol·L,检测限达0.23 nmol·L。并在此基础上引入单片机控制系统,实现了传感器的便捷化检测和实时监控的功能。

关键词：拓扑绝缘体材料光电响应光电化学传感器污染物检测单片机系统

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基于超声波的发动机机油传感器关键技术研究

基于超声波的发动机机油传感器关键技术研究

作者：徐虎跃天津理工大学

学位级别：硕士