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基于激光视觉的机器人焊缝识别与跟踪技术研究

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基于激光视觉的机器人焊缝识别与跟踪技术研究

作者：祁胜凯太原科技大学

学位级别：硕士

焊接是装备制造中非常重要的加工手段,但目前工业领域的焊接机器人焊缝位置识别精度受噪声影响较大,且对于加工误差、装夹误差及焊接过程中出现的热变形误差不具有位置修正功能,无法保证焊接效率和焊接质量。本文针对以上问题,基于激光... 详细信息

焊接是装备制造中非常重要的加工手段,但目前工业领域的焊接机器人焊缝位置识别精度受噪声影响较大,且对于加工误差、装夹误差及焊接过程中出现的热变形误差不具有位置修正功能,无法保证焊接效率和焊接质量。本文针对以上问题,基于激光视觉对机器人焊缝识别与跟踪技术进行研究,主要研究内容如下:(1)设计了机器人焊缝识别与跟踪系统的总体结构方案,建立了视觉系统模型。基于张正友标定法进行相机标定,获得相机的内参与外参;基于激光三角测量原理,将线激光与工业相机相结合,采用最小二乘法求解激光平面方程;基于六点标定法对机器人工具进行标定,获得焊枪坐标系与机器人法兰盘坐标系的关系矩阵;针对视觉系统的Eye-in-Hand手眼模型,通过旋转平移解耦法求得相机坐标系与焊枪坐标系的手眼矩阵,确定了像素坐标系坐标到机器人基坐标系坐标之间的映射关系。(2)针对焊接过程中存在的弧光、飞溅和烟雾等干扰造成焊缝特征点识别困难的问题,提出了一种强噪声环境下的焊缝特征点识别算法。将焊接过程分为未起弧阶段和起弧阶段,不同阶段建立不同的图像预处理流程;未起弧阶段图像基于行扫描提取ROI,并采用高斯滤波对ROI进行降噪处理,起弧阶段强噪声图像利用前一帧图像的特征点位置进行图像预处理;通过最大类间方差法进行阈值分割,基于改进灰度重心法对激光条纹中心进行自适应提取,获得精确的激光条纹中心;采用斜率分析法和直线拟合法对激光条纹中心进行特征点识别,实现了焊缝特征点像素坐标的精确提取。(3)针对焊接过程中的焊枪位姿调整问题,设计了机器人焊缝跟踪方案,提出了一种基于局部焊缝位姿调整焊枪姿态的方法。通过在焊件上定义焊缝特征点,利用视觉系统的坐标映射关系计算其三维坐标并存入队列;基于前后两帧图像的特征点坐标建立焊缝局部坐标系,使机器人在焊接过程中实时获取焊缝位姿信息;结合焊接工艺参数求解机器人焊枪的焊接位姿并生成焊接路径,满足了机器人焊接的工艺要求。(4)搭建了基于激光视觉的机器人焊缝识别与跟踪系统实验平台,基于Visual Studio 2022平台设计了集数据交互、机器人控制、图像处理、数据计算等功能的上位机程序,并对V型焊缝进行了跟踪实验。通过对焊缝位置跟踪和焊接姿态跟踪实验数据进行误差分析,结果表明,焊接过程中焊缝位置跟踪最大误差0.62 mm,焊枪的姿态跟踪的误差在4°以内,机器人焊缝识别与跟踪系统的精度能够满足实际焊接需要。

关键词：工业机器人激光视觉焊缝识别焊缝跟踪图像处理

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人工智能赋能高校辅导员工作高质量发展探析

学校党建与思想教育 2024年第1期 86-88页

作者：祁叶达徐小强南阳科技职业学院团委宣传部河南邓州474150 成都理工大学党委宣传部、新闻中心四川成都610059

人工智能的快速发展为新时代高校辅导员工作的创新发展带来了机遇与挑战。人工智能作为教育现代化不可或缺的动力和支撑,赋能高校辅导员工作演变出数智融合的工作平台、精准施策的育人机制、虚实结合的育人场景等新样态。高校要推动人... 详细信息

人工智能的快速发展为新时代高校辅导员工作的创新发展带来了机遇与挑战。人工智能作为教育现代化不可或缺的动力和支撑,赋能高校辅导员工作演变出数智融合的工作平台、精准施策的育人机制、虚实结合的育人场景等新样态。高校要推动人工智能与高校辅导员工作深度融合,为教育变革提供新动能,应着眼于提升辅导员的数据素养和能力、强调人文精神和价值理性、建立智能技术管控系统。

关键词：人工智能高校辅导员思想政治教育

混合协同过滤算法及其在图书推荐中的应用研究

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混合协同过滤算法及其在图书推荐中的应用研究

作者：祁紫冉河北经贸大学

学位级别：硕士

随着出版业的繁荣和文学的进步,图书市场呈现出图书更新速度快、覆盖领域广的特点,这为读者提供了丰富的阅读素材,但也增加了读者挑选感兴趣图书的难度。另外,互联网技术的发展改变了人们的阅读方式,传统的纸质阅读逐渐被便捷的线上阅... 详细信息

随着出版业的繁荣和文学的进步,图书市场呈现出图书更新速度快、覆盖领域广的特点,这为读者提供了丰富的阅读素材,但也增加了读者挑选感兴趣图书的难度。另外,互联网技术的发展改变了人们的阅读方式,传统的纸质阅读逐渐被便捷的线上阅读所替代。因此,对于在线读书平台而言,如何盘活现有图书资源,为用户提供快速精准的推荐,是当前亟待解决的问题。协同过滤是目前应用最为广泛的推荐方法,其依据用户历史行为数据,计算相似度,预测用户可能喜欢的物品,从而进行推荐。但其完全依赖用户历史行为数据,故存在以下不足:用户历史行为数据稀疏带来的相似度计算不准确问题;新用户、新物品无历史数据,无法为新加入用户提供个性化推荐服务或无法将新加入物品推荐给用户问题。因此,在协同过滤算法的研究中,如何降低相似度计算误差、如何处理新加入的用户和物品成为了研究热点。本文从缓解用户历史行为数据稀疏的角度出发,首先综合利用图书语义信息和图书评论中包含的关键词信息计算图书内容相似度。其中包括:利用知识表示Compl Ex模型表示图书知识图谱中的图书实体和关系,并计算图书间语义相似度;采用改进的Text Rank算法抽取图书关键词,并结合Word2Vec和Jaccard系数计算图书关键词相似度;将图书语义相似度和关键词相似度进行加权,获得最终的图书内容相似度。其次,在获得图书内容相似度的基础上,通过设置阈值筛选相似图书,预测评分空缺值,实现对初始用户-图书评分矩阵的填充优化,最终将用户-图书评分矩阵的稀疏度由原始的98.94%降至58.2%,极大的缓解了数据稀疏性。最后,依据优化后的用户-图书评分矩阵,展开混合协同过滤推荐算法研究,采用前后端分离方式设计并实现图书推荐系统。实验表明,本文所提算法与基于优化后评分矩阵的单一算法、基于优化前评分矩阵的混合算法相比RMSE值最小,证明本文所提算法误差最小,能提供更加精确的个性化推荐服务。图书推荐系统在运行过程中状态良好,满足预期需求。

关键词：混合协同过滤内容相似度评分矩阵优化图书推荐系统

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面向社交网络的跨模态情感分析方法研究

面向社交网络的跨模态情感分析方法研究

作者：祁铧颖河北经贸大学

学位级别：硕士

随着智能设备的不断更新迭代,越来越多的人们选择在类似于微博、B站和抖音等社交网络平台上以文本、图像、短视频等形式发表个人观点并参与讨论社会热点事件。这些数据中存在大量的用户情感状态信息,有效的收集这些情感信息并加以分析,... 详细信息

随着智能设备的不断更新迭代,越来越多的人们选择在类似于微博、B站和抖音等社交网络平台上以文本、图像、短视频等形式发表个人观点并参与讨论社会热点事件。这些数据中存在大量的用户情感状态信息,有效的收集这些情感信息并加以分析,可以从侧面了解用户的观点、态度与情绪,并为舆论引导、服务推荐等应用提供新的研究角度。跨模态融合的核心任务在于跨模态关系抽取和联合特征学习。相比于多模态融合特征,跨模态融合特征更加全面、准确、精简。目前获取不同模态之间的交互语义依旧是跨模态情感分析的难点。面向社交网络的跨模态情感分析方法研究,主要工作如下:(1)针对面向视频进行情感分析的研究较少,本文结合文本、视频两种模态数据,提出一种基于多层注意力机制的跨模态自适应融合的情感分析模型(Multi-level Attention Cross-modal Self-adaptive Fusion,MACSF)。首先,将提取到的文本与视频特征在多头层次注意(Multi-head Hierarchical Attention,MHA)下跨模态分层融合两次,得到具有交互语义的二次融合特征。其次,将文本特征和二次融合的特征通过自适应跨模态集成得到最终融合特征。最后,将融合特征输入多层感知机和Softmax函数得到情感分析结果。在公开数据集MOSI和MOSEI上实验验证,MACSF模型能够有效获取跨模态之间的交互信息,提升情感分析准确度。(2)针对非对齐数据序列之间存在长期的时间依赖性,本文提出一种在非对齐数据场景下基于特征增强技术的文本、视频跨模态融合的情感分析模型(Unaligned Scene Based on Feature Enhancement Technology,UA-BFET)。首先,将获取的具有相互作用的跨模态融合特征作用于双向门控循环网络(Bi-directional Gated-Recurrent Unit,Bi-GRU)的下一时间步的单模态特征提取过程中,使渐进增强的单模态特征和跨模态融合特征不断相互补充。其次,将增强后的跨模态融合特征联合抽取出的文本、视频单模态特征通过典型相关分析,输入到全连接层和Softmax函数进行情感分析。在公开非对齐数据集MOSI和MOSEI上验证,发现减少单模态特征的损失有助于提高情感分析的准确度。(3)针对细粒度跨模态情感分析任务中不同模态间的匹配问题,本文提出一种基于层次跨模态Pre-LN Transformer交互的方面级情感分析模型(Hierarchical Cross-Modal Pre-LN Transformer Interaction,HCMI-PLNT)。该模型首先从图像中提取形容词-名词对获取图像的高层语义特征,其次利用层次跨模态Pre-LN Transformer交互模块捕获方面与文本、方面与图像和文本与图像之间的双向深层交互关系,减少图像与文本多个方面跨模态交互中的错误注意或注意缺失问题。在此基础上,通过设计自适应跨模态集成方法解决图像缺失或图文不匹配的问题。在公开数据集TWITTER-15和TWITTER-17上进行实验,证明HCMI-PLNT模型能够有效增强图文方面级情感分析的效果。

关键词：情感分析跨模态融合注意力机制方面级情感分析

激光喷丸对21-4N发动机气阀钢抗疲劳及耐磨性能的影响

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激光喷丸对21-4N发动机气阀钢抗疲劳及耐磨性能的影响

作者：祁义鑫集美大学

学位级别：硕士

气阀磨损会使气阀的气密性受到影响,影响发动机的安全运行。因此,提高发动机气阀钢抗疲劳性能、摩擦磨损性能和造成磨损的热腐蚀性能十分关键。本文以21-4N发动机气阀钢为研究对象,利用激光喷丸强化技术（LSP）对21-4N气阀钢表面进行强... 详细信息

气阀磨损会使气阀的气密性受到影响,影响发动机的安全运行。因此,提高发动机气阀钢抗疲劳性能、摩擦磨损性能和造成磨损的热腐蚀性能十分关键。本文以21-4N发动机气阀钢为研究对象,利用激光喷丸强化技术（LSP）对21-4N气阀钢表面进行强化处理。为了进一步探究LSP处理对21-4N气阀钢的强化效果,通过金相分析及扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等检测手段对LSP处理后的试样进行微观结构观察及表面特性分析,利用旋转弯曲疲劳机测试在LSP处理下前后21-4N气阀钢的抗疲劳性能,采用摩擦磨损试验机对不同温度条件下试样的摩擦学特性进行测试,利用马弗炉测试LSP处理前后试样在热腐蚀条件下的性能,并探究其强化机理。本文的主要研究内容包括:（1）研究经过LSP处理前后材料表面完整性能的变化。结果表明,LSP处理后,21-4N气阀钢材料的表面平均晶粒尺寸显著细化,晶粒大小约为10-50μm,同时材料表面产生了较高的残余压应力和较高的表面硬度,与未处理试样相比,材料表面残余应力提高了131%,达到-632Mpa,表面硬度提高了23.5%。（2）对LSP处理前后试样的疲劳性能进行测试和分析。在0.7σ条件下,对LSP处理试样进行了旋转弯曲疲劳实验。结果表明,21-4N气阀钢材料在加载应力水平为665Mpa（0.7σ）下,未处理试样的疲劳寿命为5.3×10～5次,经过10J激光冲击能量处理后,试样的疲劳寿命为6.31×10～6次,试样的旋转弯曲疲劳寿命得到明显提升。21-4N气阀钢LSP工艺处理后,疲劳裂纹的发生源头从试样的表层转移至其亚表层区域。（3）对LSP处理前后材料在不同温度下的摩擦磨损性能进行分析。实验结果表明,经过LSP处理试样摩擦系数较未处理试样有明显降低,磨损质量也有所降低。可见LSP处理后的材料较未处理的有较大的摩擦性能有较大提高,这表明LSP处理技术可以有效提高材料的摩擦学性能,以增强材料的耐磨性能。（4）对经过LSP处理前后试样的热腐蚀性能进行分析。在800℃下分别在Na Cl和Na SO混合盐及残油中进行热腐蚀实验。试验表明,两种试样在混合盐条件下的腐蚀过程中,经过LSP处理的试样失重量更低,表面的腐蚀凹坑数量更少;在残油条件下的腐蚀过程中,经过LSP处理的试样有较低的失重量,组织相对紧密且剥落较少。LSP改变了21-4N发动机气阀钢的微观结构,使其位错发生增殖,晶粒发生细化,此外,该过程会致使位错活动受阻,从而增强晶界的力学强度,更有效地阻挡热腐蚀过程中有害杂质硫的渗透行为。LSP所产生的残余压应力同样能够限制氧化膜的破裂和脱落现象,从而降低了试样因热腐蚀而加快损耗的速度,并减轻了试样的整体热腐蚀程度。在LSP进程中,激光作用下瞬间产生的高温效应会使材料表层部分汽化形成等离子体,这些等离子体随后汇聚并形成冲击波,对材料内部施加塑性形变,在试样内产生明显的残余压应力。这一系列变化会在试样内部催生出高密度的位错结构和孪晶界面,促使试样内部晶粒得到细化,从而提高发动机气阀钢的抗疲劳性能、摩擦磨损性能和耐热腐蚀性能。对发动机气阀性能强化可以减少气阀的磨损,很大程度上提高气阀的经济性能,提高了发动机在运行过程中的安全性。

关键词： 21-4N气阀钢表面完整性能疲劳性能摩擦磨损性能热腐蚀性

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FD银行经营效率及影响因素研究

FD银行经营效率及影响因素研究

作者：崔靖若云南师范大学

学位级别：硕士

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二氧化钛（101）晶面吸附及气敏性能研究

二氧化钛（101）晶面吸附及气敏性能研究

作者：白茜若吉林大学

学位级别：硕士

二氧化钛（TiO2）作为一种n型金属氧化物半导体,具有较宽的带隙,并由于其卓越的功能性、良好的化学稳定性、无毒性以及独特的电学和光学性质,近年来被应用于光催化、光电极、气体传感器等领域。锐钛矿型TiO2（带隙宽度为3.2 e V）具有... 详细信息

二氧化钛（TiO2）作为一种n型金属氧化物半导体,具有较宽的带隙,并由于其卓越的功能性、良好的化学稳定性、无毒性以及独特的电学和光学性质,近年来被应用于光催化、光电极、气体传感器等领域。锐钛矿型TiO2（带隙宽度为3.2 e V）具有较小的有效电子质量和较高的载流子迁移率,其表面很容易形成氧空位进一步捕获电子而具有高活性,因此被用作气敏材料。然而,在制备及储存过程中,暴露于空气中的晶体受到空气中气体分子吸附的影响,尤其特征吸附种对晶面电导率产生了重要影响。气敏检测是目标分子通过氧化-还原反应消耗晶面吸附氧、并检测材料电导变化而完成的。本文利用密度泛函理论（DFT）和电化学阻抗谱技术（EIS）研究了掺杂Co2+和Ni2+前后TiO2（101）晶面对空气分子（O2、N2和H2O）的吸附行为和对有机分子的气敏性能,探究了晶面对空气中分子的吸附行为及其对气敏性能的影响规律。结果表明,掺杂增大了吸附氧载荷,改善了材料的气敏性能。这对于改善和调控TiO2材料吸附和气敏性能具有重要意义。具体研究内容如下:1、Co2+掺杂的TiO2（101）晶面的吸附性能研究。DFT模拟表明,Co2+掺杂的TiO2（101）晶面经过热处理后自然化学吸附两个O2分子并成为掺杂晶面的特征吸附种（CAS）,储氧能力增强。Co2+掺杂使得空气中分子由掺杂前具有相同活性吸附位点的竞争吸附变为具有不同吸附活性位点非竞争的弱吸附,掺杂进一步降低了晶面电导率。这个结果被EIS实验数据所证实。2、Ni2+掺杂的TiO2（101）晶面的吸附性能研究。DFT模拟表明,Ni2+掺杂的晶面对H2O分子的吸附由化学吸附转变为物理吸附,降低了H2O分子吸附能力,材料对水分子的抗干扰能力增强。高温下,（101）晶面对O2分子的吸附从掺杂前的物理吸附转变成Ni2+掺杂后的化学吸附,O2分子成为CAS,高温下晶面储氧能力增强。丙酮分子与O2等其它分子具有位置相邻的不同的吸附活性位点,不与其他气体分子竞争吸附。这些结果被EIS实验证实。3、Co2+和Ni2+掺杂的TiO2（101）晶面对乙醇分子的气敏性能研究。气敏实验表明,Co2+和Ni2+掺杂的TiO2（101）晶面对乙醇分子的最佳气敏检测温度由掺杂前的425℃降低为376℃和369℃,说明掺杂增强了其气敏检测催化活性。同时,掺杂导致晶面对乙醇分子的响应/恢复时间变短,线性检测范围从掺杂前的20-100 ppm分别扩大到20-1200 ppm和500-2000 ppm,这是掺杂的晶面高温下对O2分子的吸附能力增强导致储氧量增大所致。就有机分子气敏检测的选择性而言,Co2+掺杂的晶面对小分子有机分子的选择性优于大分子有机分子,这是分子运动动力学控制所致,Ni2+掺杂的晶面对丙酮分子表现出优秀的选择性,这是丙酮分子与其它分子不存在吸附竞争造成的。

关键词：密度泛函理论气敏性能特殊吸附种竞争吸附吸附模式储氧量

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数字贸易对居民收入的影响研究

数字贸易对居民收入的影响研究

作者：祁沁晔安徽财经大学

学位级别：硕士

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多源遥感森林火情监测的进展与展望

遥感学报 2024年第8期28卷 1854-1869页

作者：曹云刚雷若丹西南交通大学高速铁路安全运营空间信息技术国家地方联合工程实验室成都611756 西南交通大学地球科学与工程学院成都611756

掌握森林火情时空特征及其演变态势对于灾害防控具有重要意义。随着大量新一代亚米级星载平台和传感器投入使用、轻小型无人机系统的飞速发展、智能化遥感反演方法的不断优化,当前多源遥感技术已具备低成本、近实时、多尺度、宽覆盖、... 详细信息

掌握森林火情时空特征及其演变态势对于灾害防控具有重要意义。随着大量新一代亚米级星载平台和传感器投入使用、轻小型无人机系统的飞速发展、智能化遥感反演方法的不断优化,当前多源遥感技术已具备低成本、近实时、多尺度、宽覆盖、高精度的火情监测能力,协同多源遥感数据对森林火灾进行监测、分析和持续跟踪,能够为森林火灾提供有效预测和评估,进一步为防灾减灾决策提供科学依据。针对多源遥感技术的快速发展,本文综述了其在森林火情灾前、灾中、灾后的多元化应用,系统分析了当前火险评估、可燃物参数反演、火点检测、火灾行为分析、火烧迹地识别、火烧烈度评价及植被恢复监测等方向的发展现状,评述了火情遥感在数据、方法上的发展过程并对后续的研究趋势进行了探讨。总的来讲,多源遥感技术为开展局部、区域和全球范围的火灾研究提供了一种低成本、多时相、高效率的手段,未来研究预计将继续以多源遥感技术协同为基础,通过改进并整合新的遥感分析方法进一步理解火灾模式,提升火情监测能力。

关键词：多源遥感森林火情数据融合火险评估火点检测火灾排放火灾坏境火灾损失