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精密机床嵌入式状态监测系统研究

精密机床嵌入式状态监测系统研究

作者：苏史博厦门大学

学位级别：硕士

大尺寸非球面光学元件在大型光学天文望远镜、星载相机、激光核聚变等领域的广泛应用对其加工效率和加工质量提出了更严格的要求。超精密磨削机床作为大尺寸非球面光学元件的重要加工设备,对元件的高效高质加工至关重要。机床及其砂轮... 详细信息

大尺寸非球面光学元件在大型光学天文望远镜、星载相机、激光核聚变等领域的广泛应用对其加工效率和加工质量提出了更严格的要求。超精密磨削机床作为大尺寸非球面光学元件的重要加工设备,对元件的高效高质加工至关重要。机床及其砂轮、导轨等部件的状态对超精密加工具有重大影响,对这些部件进行在线状态监测和故障诊断从而保证砂轮等部件处于良好状态是超精密加工质量和稳定性的重要保障。因此本文基于嵌入式系统围绕精密机床加工和监测的需求构建了一套机床智能监控系统,对机床的声发射、振动、温度等信号进行监测采集。针对砂轮等部件状态识别的需求,研究了信号处理分析方法和模式识别方法。具体工作如下:(1)针对超精密磨削机床的监控需求和特点,基于NI sbRIO硬件平台设计了一套应用于超精密磨床状态监测和数据采集的嵌入式监控系统。根据采集和监测需求选定了系统的传感器和采集模块,继而根据机床的结构和设计特点选定了传感器的布置点位。根据系统需求和功能规划,编写了用于实现振动、温度、声发射等信号采集分析与诊断的FPGA程序模块和实时处理程序模块,为状态识别算法提供软件依托。为数据驱动诊断模型等算法的部署编写了相应的实时程序模块和诊断服务器脚本。(2)研究信号处理分析和模式识别算法,提出通过简单特征参数指标来实时判别简单故障与通过数据驱动的神经网络算法来进一步识别复杂状态相结合的诊断方法。研究了多层神经网络和循环神经网络等模式识别算法及其实现,基于多层神经网络、长短时记忆网络等建立机床关键部件的状态识别模型。(3)在精密磨削机床上进行了监控系统测试实验,采集了振动、声发射等信号,验证了嵌入式监控系统系统设计的合理性和正确性,并在实验数据分析的基础上确定了振动信号等判别故障的时域参数指标和频域频点。(4)通过小波包能量系数法提取声发射信号关于砂轮磨损的敏感频段特征,对其进行降维后作为输入来训练模型以识别砂轮的磨损状态,并对比了不同超参数下的长短时记忆循环神经网络和传统前馈神经网络的识别效果以获取最佳模型。结果表明长短时记忆循环神经网络模型可以准确识别砂轮的磨损状态,且误差比传统多层神经网络模型降低了 80%。

关键词：超精密磨削嵌入式 FPGA 监测系统信号采集砂轮声发射长短时记忆网络磨损状态

基于连续隐马尔可夫模型的砂轮磨削性能退化评估

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厦门大学学报（自然科学版） 2021年第6期60卷 1064-1070页

作者：郑守红毕果苏史博刘杉厦门大学航空航天学院福建厦门361102

以金刚石砂轮为研究对象,提出利用隐马尔可夫模型进行砂轮磨损状态识别,根据磨削过程声发射信号来识别隐藏的砂轮磨损状态,实现砂轮磨削性能退化评估.基于上述理论,搭建实验平台,采集砂轮全寿命周期磨削过程声发射信号,利用线性判别分... 详细信息

以金刚石砂轮为研究对象,提出利用隐马尔可夫模型进行砂轮磨损状态识别,根据磨削过程声发射信号来识别隐藏的砂轮磨损状态,实现砂轮磨削性能退化评估.基于上述理论,搭建实验平台,采集砂轮全寿命周期磨削过程声发射信号,利用线性判别分析降维算法对声发射频域信号进行特征降维,将降维后的特征作为模型观测序列,分别建立砂轮磨损状态的连续隐马尔可夫模型.实验数据表明,连续隐马尔可夫模型可以清晰地反映砂轮从稳定磨损到急剧磨损的状态转移,砂轮磨损阶段状态间相似度能够达到95%以上.

关键词：声发射特征提取磨损监测连续隐马尔可夫模型

基于LSTM和声发射的金刚石砂轮磨损状态识别

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组合机床与自动化加工技术 2021年第8期 169-172页

作者：苏史博毕果郑守红刘杉厦门大学航空航天学院福建厦门361102

针对超精密磨床磨削加工中对砂轮磨损状态监测和识别的需求,基于长短时记忆网络(LSTM)建立砂轮磨损状态识别模型,通过小波包分析提取砂轮磨损敏感频段的特征,继而使用降维后的敏感频段频域特征为输入来训练模型以识别砂轮的磨损状态,并... 详细信息

针对超精密磨床磨削加工中对砂轮磨损状态监测和识别的需求,基于长短时记忆网络(LSTM)建立砂轮磨损状态识别模型,通过小波包分析提取砂轮磨损敏感频段的特征,继而使用降维后的敏感频段频域特征为输入来训练模型以识别砂轮的磨损状态,并对比了不同超参数下的LSTM网络以及传统前馈神经网络的识别效果以获取最佳模型。完整寿命周期的金刚石砂轮磨削熔石英玻璃实验结果表明基于LSTM的网络模型可以准确识别砂轮的磨损状态,且误差比传统BP神经网络模型降低了61.3%,证明了模型的有效性,并为进一步使用数据驱动模型研究砂轮剩余寿命预测提供了理论基础。

关键词：砂轮声发射长短时记忆网络磨损状态

基于LabVIEW的超精密磨床嵌入式监控系统

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航空制造技术 2020年第11期63卷 88-93页

作者：苏史博毕果彭云峰曾鑫龙高凯厦门大学航空航天学院厦门361102

针对超精密磨削机床的监控需求,基于NI–sbRIO硬件平台开发了一套应用于超精密磨床状态监测和数据采集的嵌入式监控系统,使用FPGA对温度、振动、声发射等信息进行实时数据采集,并使用实时处理器对数据进行分析和处理,实现对机床的实时... 详细信息

针对超精密磨削机床的监控需求,基于NI–sbRIO硬件平台开发了一套应用于超精密磨床状态监测和数据采集的嵌入式监控系统,使用FPGA对温度、振动、声发射等信息进行实时数据采集,并使用实时处理器对数据进行分析和处理,实现对机床的实时状态监测和数据存储。通过FPGA编程取代硬件数据采集卡,成本低,灵活性强。试验表明,该系统能够胜任超精密磨床的监控任务。

关键词：超精密磨削嵌入式现场可编程门阵列(FPGA) 监测系统信号采集

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全球安全倡议与冲突调停的方式创新

国际安全研究 2025年第1期43卷 30-53,156页

作者：苏若林汪嘉妍上海交通大学国际与公共事务学院上海200030

当今世界和平赤字与安全赤字加剧,地区冲突频发,传统安全与非传统安全风险交织,热点地区的冲突管控成为国际社会共同面临的难题。而调停作为冲突管理的重要方式,在二战后被越来越多地应用于实践中。以美国为代表的西方国家在冲突调停领... 详细信息

当今世界和平赤字与安全赤字加剧,地区冲突频发,传统安全与非传统安全风险交织,热点地区的冲突管控成为国际社会共同面临的难题。而调停作为冲突管理的重要方式,在二战后被越来越多地应用于实践中。以美国为代表的西方国家在冲突调停领域有较长的实践历史,也有较为丰富的成功案例,形成了既有的调停方式。但是,伴随当前冲突复杂性的进一步加强,美国的传统调停方式因其缺乏中立性、威逼利诱并存和灵活性不足等弊端面临巨大的现实挑战。近年来,中国积极参与热点地区的调停工作,不断探索中国特色的热点问题解决之道,担当大国责任,为推动冲突的和平解决贡献中国力量。中国的调停方案与实践呈现出坚持多边主义与国际民主、秉持立场中立与不干涉内政原则、将冲突调停与发展援助相结合、坚持对话与和平方式解决争端以及推动灵活务实的渐进式调停的特点,很好地体现了全球安全倡议的核心理念,是对全球安全倡议的具体落实,也是一种具有中国智慧的国际安全模式探索。

关键词：冲突调停冲突管理全球安全倡议全球安全治理

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基于LSTM的惯性里程计定位方法研究

控制与决策 2025年第1期 95-102页

作者：邹苏郦孙林祥刘宇惠晓龙北京理工大学自动化学院中国科学院自动化研究所

为解决水下非结构化环境给水下精准定位带来的问题,提出一种基于LSTM的惯性里程计定位方法用于水下作业机器人的定位.该网络在训练阶段,首先通过模拟噪声模型,在IMU的加速度和角速度数据中增添高斯白噪声实现数据增强,使用ResNet18提取... 详细信息

为解决水下非结构化环境给水下精准定位带来的问题,提出一种基于LSTM的惯性里程计定位方法用于水下作业机器人的定位.该网络在训练阶段,首先通过模拟噪声模型,在IMU的加速度和角速度数据中增添高斯白噪声实现数据增强,使用ResNet18提取机器人运动特征;然后在网络的输入空间引入IMU的采样时间加强鲁棒性,并使用三通道LSTM将提取的特征映射到高维空间进行特征融合;最后使用全连接层预测机器人的相对位移和旋转.在训练过程中,采取相对损失函数和绝对损失函数相结合的方式确保网络在短期和长期的定位精度,并进行多次数据集和水池实验以验证方法的有效性.实验结果表明,该方法在大多数场景下都具有较好的定位性能,有着较强的鲁棒性.

关键词：水下作业机器人定位技术惯性里程计数据增强长短期记忆网络混合损失函数

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服务人口高质量发展的职业教育现代化：需求指向、多重逻辑与实践进路

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职业技术教育 2025年第1期 20-26页

作者：辛苏王启龙石伟平台州职业技术学院上海市教育科学研究院职业技术教育研究所华东师范大学

职业教育是重要的社会服务工具之一，是人口服务体系中的重要组成部分。面对我国人口少子化、老龄化，区域间、产业间人口流动愈加快速等趋势，人民群众、经济社会发展乃至职业教育自身都对职业教育现代化提出了全新诉求：职业教育应以... 详细信息

职业教育是重要的社会服务工具之一，是人口服务体系中的重要组成部分。面对我国人口少子化、老龄化，区域间、产业间人口流动愈加快速等趋势，人民群众、经济社会发展乃至职业教育自身都对职业教育现代化提出了全新诉求：职业教育应以关照人口规模及人口增减变化为逻辑起点、以服务人口结构及其变化为逻辑进路、以提高人口质量为逻辑根本，通过构建灵活开放的教育服务体系，推进学制和培养模式改革，优化院校专业布局调整，优化课程设置和教学方式等路径，实现职业教育高质量发展和科学可持续发展，服务人口高质量发展。

关键词：人口变化职业教育现代化高质量发展生源结构学制改革布局调整

Fe7（CoNiMn）80B13共晶高熵合金的深过冷非平衡凝固行为及微观组织演变

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金属学报 2025年第1期 143-153页

作者：王叶青付珂赵永柱苏礼季陈正中国矿业大学材料与物理学院

Fe7（CoNiMn）80B13共晶高熵合金在非平衡凝固过程中存在复杂的相变及微观组织演变行为。为了揭示其非平衡凝固特征及组织演变机理，本工作采用熔融玻璃包覆法对Fe7（CoNiMn）80B13共晶高熵合金进行了深过冷凝固，研究了该共晶高熵合金... 详细信息

Fe7（CoNiMn）80B13共晶高熵合金在非平衡凝固过程中存在复杂的相变及微观组织演变行为。为了揭示其非平衡凝固特征及组织演变机理，本工作采用熔融玻璃包覆法对Fe7（CoNiMn）80B13共晶高熵合金进行了深过冷凝固，研究了该共晶高熵合金的深过冷凝固行为及微观组织演变特征。结果表明，Fe7（CoNiMn）80B13共晶高熵合金在深过冷凝固过程中的凝固路径及凝固组织可以分为5类。在小过冷度下（ΔT<57 K），冷却曲线只有一次再辉现象，对应的凝固组织为初生富B相+α-（Fe,Co,Ni,Mn）包晶相+共晶组织。在中等过冷度下（ΔT=57～111 K），冷却曲线上出现2次再辉现象，对应的凝固组织可以分为2种：第一种为初生M23B6枝晶+次生α-（Fe,Co,Ni,Mn）晕圈+规则共晶；第二种为初生α-（Fe,Co,Ni,Mn）枝晶+规则共晶。在大过冷度下（ΔT=139～198 K），冷却曲线再次表现出单再辉现象，对应的凝固组织也可以分为2种：第一种为富B相+M23B6+α-（Fe,Co,Ni,Mn）,3相各自存在；第二种为M23B6+α-（Fe,Co,Ni,Mn）的反常共晶。随着过冷度的增加，初生相的种类发生了2次转变：富B相→M23B6相→α-（Fe,Co,Ni,Mn）相。另外，小过冷度下获得的规则共晶中共晶2相的取向关系与大过冷度下获得的反常共晶中共晶2相的取向关系一致。

关键词：共晶高熵合金深过冷凝固非平衡凝固行为微观组织凝固路径

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湾区发展视域下跨境电商专业人才培养模式优化研究

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商场现代化 2025年第3期 31-33页

作者：苏姿广东理工学院

21世纪的竞争是人才的竞争,打造教育和人才高地成为《粤港澳大湾区发展规划纲要》育人战略的新部署。粤港澳大湾区的发展离不开拥有高技术的创新型人才,而作为具有发展跨境电商地域优势的粤港澳大湾区,对高质量复合型跨境电商专业人才... 详细信息

21世纪的竞争是人才的竞争,打造教育和人才高地成为《粤港澳大湾区发展规划纲要》育人战略的新部署。粤港澳大湾区的发展离不开拥有高技术的创新型人才,而作为具有发展跨境电商地域优势的粤港澳大湾区,对高质量复合型跨境电商专业人才的需求,也是湾区出海企业亟须解决的问题。湾区外贸的快速发展为跨境电商行业的发展带来新的机遇和挑战,同时也对跨境电商人才的培养提出了新的要求。基于湾区经济发展新业态,结合区域跨境电商发展现状,文章对湾区跨境电商专业人才培养现状进行深入分析,为了能够实现跨境电商专业人才更好地服务于湾区经济发展,对高质量的跨境电商人才的培养模式提出了创新性建议。

关键词：跨境电商湾区经济人才培养