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基于深度学习的预制梁表面气泡缺陷检测

武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2024年第2期48卷 380-384,391页

作者：陈烨夏文俊钱家辉赵章焰武汉理工大学交通与物流工程学院武汉430063 中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

文中提出一种基于YOLOv5s的预制梁表面气泡缺陷检测算法.该算法在原模型的基础上引入CBAM注意力模块,增强通道间信息的关联性及兴趣特征的关注度;在颈部网络中用BiFPN加权双向金字塔结构,改进网络特征融合模块,实现快速的多尺度特征融合... 详细信息

文中提出一种基于YOLOv5s的预制梁表面气泡缺陷检测算法.该算法在原模型的基础上引入CBAM注意力模块,增强通道间信息的关联性及兴趣特征的关注度;在颈部网络中用BiFPN加权双向金字塔结构,改进网络特征融合模块,实现快速的多尺度特征融合.在检出气泡缺陷后,提出基于面积和直径的两个评价指标对气泡进行分类.结果表明:改进模型具有更强的特征提取能力,平均检测精度(mAP)为95.8%,相对于原模型提高了2.3%,准确率提高了6.5%,召回率提高了3.5%,在气泡缺陷检测任务中有效减少了漏检和误检,具备更好的检测性能.

关键词：预制梁气泡缺陷 YOLOv5s 注意力机制 BiFPN

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干式超声清洗头空腔结构声模态特性数值模拟

哈尔滨工业大学学报 2023年第12期55卷 141-150页

作者：赵章焰王煜李维东王国贤武汉理工大学交通与物流工程学院武汉430063 跨流域空气动力学重点实验室(中国空气动力研究与发展中心) 四川绵阳621000 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所四川绵阳621000

为研究干式超声波清洗头空腔结构的流场和声场特性,根据干式超声清洗头的超声波发声机理设计了通过流体间流体力学相互作用发声的3 mm腔体(小腔体)结构和通过流体与声学模态共振相互作用发声的10 mm腔体(大腔体)结构,采用计算流体力学(c... 详细信息

为研究干式超声波清洗头空腔结构的流场和声场特性,根据干式超声清洗头的超声波发声机理设计了通过流体间流体力学相互作用发声的3 mm腔体(小腔体)结构和通过流体与声学模态共振相互作用发声的10 mm腔体(大腔体)结构,采用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)方法对所设计的方腔展开数值研究。结果表明:两结构有着相似的流场特性,相同压力条件下小腔体的流激振荡更激烈;腔体内最大流速随压力的增大而增大,最大流速的增长率随压力增大而减小,不同的腔体在相同压力条件下最大速度、最大速度的增长率相近;两种结构均能产生超声波,其超声波发声机理与腔体尺寸相关,发声机理与预测值相符。研究表明,针对干式超声波清洗头的流道结构设计并不局限于流体间流体力学相互作用发声的小腔体,大腔体同样可以产生强烈高频超声波,这为干式超声波清洗头的结构设计提供参考。

关键词：干式超声清洗 CFD 流激振荡超声波空腔结构

计算机视觉结构健康监测的研究进展及在大型游乐设施上的应用展望

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机械工程学报 2023年第16期59卷 167-181页

作者：于宗营沈功田赵章焰吴占稳刘渊武汉理工大学交通与物流工程学院武汉430063 中国特种设备检测研究院国家市场监管重点实验室(特种设备安全与节能) 北京100029

在生产生活中,设备设施结构安全对保障国家经济运行和人民日常生活至关重要。结构健康监测能够有效的提高设备设施结构的安全性和稳定性。随着计算机视觉测量技术的发展和硬件水平的提升,基于计算机视觉测量的结构健康监测技术受到越来... 详细信息

在生产生活中,设备设施结构安全对保障国家经济运行和人民日常生活至关重要。结构健康监测能够有效的提高设备设施结构的安全性和稳定性。随着计算机视觉测量技术的发展和硬件水平的提升,基于计算机视觉测量的结构健康监测技术受到越来越多的关注。计算机视觉测量已经被广泛应用于结构的表面缺陷、空间坐标、位移、拉索索力等监测领域中,但是在大型游乐设施的结构健康监测中应用较少。介绍计算机视觉概况,综述了研究进展并进行了应用展望。首先,通过时间顺序梳理了计算机视觉的发展历程;然后概述了计算机视觉测量的硬件组成和软件组成部分,指出各组成部分的主要特征;主要分类介绍计算机视觉测量技术在各领域的应用现状,并与传统测量方法对比分析,概括各种方法的特点和不足;最后对计算机视觉测量技术在大型游乐设施结构健康监测中的应用做出展望,指出了计算机视觉测量技术在大型游乐设施结构健康监测中的主要研究方向和重点任务。

关键词：计算机视觉主要组成应用现状结构健康监测大型游乐设施

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基于迁移学习和微调的起重机类型识别策略

机械设计与制造 2022年第3期373卷 1-6,14页

作者：赵章焰刘璧钺武汉理工大学物流工程学院湖北武汉430063

起重机具有诸多类型,不同类型的起重机具有不同的分析或保养方法,因此对起重机类型进行识别意义重大。针对深度卷积神经网络中存在的数据需求量大、训练时间长、计算成本高等问题,提出一种基于迁移学习和微调的起重机类型识别策略。通... 详细信息

起重机具有诸多类型,不同类型的起重机具有不同的分析或保养方法,因此对起重机类型进行识别意义重大。针对深度卷积神经网络中存在的数据需求量大、训练时间长、计算成本高等问题,提出一种基于迁移学习和微调的起重机类型识别策略。通过搭建不包含分类层的预训练InceptionV3模型并连接自定义的分类层,利用迁移学习和微调技术,训练出适用于起重机类型识别任务的卷积神经网络。实验结果表明,相较于从头搭建并训练深度卷积神经网络,利用迁移学习和微调方法对预训练模型进行训练可得到较高的识别准确率,并且训练速度更快,训练时间显著缩短。验证集和测试集的识别准确率分别为98.24%和97.67%。

关键词：图像识别深度学习卷积神经网络数据增强迁移学习微调

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改进模糊算法的六足机器人自主导航研究

机械设计与制造 2022年第12期 88-94页

作者：赵章焰张瑞东武汉理工大学物流工程学院湖北武汉430063

六足机器人具备良好的地形适应能力来应对复杂的不平展路面,在遇到可跨越障碍物时可选择越障,而遇到不可跨越的障碍物则选择避障。将基于腿部运动学分析和足端轨迹规划得出的六足机器人越障最大高度作为是否越障的重要参考。针对六足机... 详细信息

六足机器人具备良好的地形适应能力来应对复杂的不平展路面,在遇到可跨越障碍物时可选择越障,而遇到不可跨越的障碍物则选择避障。将基于腿部运动学分析和足端轨迹规划得出的六足机器人越障最大高度作为是否越障的重要参考。针对六足机器人在复杂情况下的自主导航问题,设计出基于改进模糊算法的控制系统。该控制系统使用单个超声波传感器转动测距获取距离信息,双目摄像头获取航向环境高度信息,GPS传感器和电子罗盘获取位置信息,并结合六足机器人较强的越障能力,通过预设的模糊控制器,实现自主导航。六足机器人通过V-REP平台实现运动仿真,仿真结果证明,相较于传统模糊控制算法,结合六足机器人越障能力的改进模糊控制算法,在仿真环境中行进时间缩短11,457s,能够有效的缩短行走路径并准确地到达目标点,验证了此改进模糊算法的可行性和实用性。

关键词：六足机器人六足机器人越障模糊控制自主避障 V-REP仿真

基于人工蜂鸟算法的门式起重机主梁安全优化设计

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机械设计与研究 2023年第3期39卷 222-226,231页

作者：肖浩肖林贺宾赵章焰中交第二航务工程局有限公司武汉430040 武汉理工大学交通与物流工程学院武汉430063

针对门式起重机主梁传统设计方法设计余量大、耗材高,现有智能优化设计方法结果安全性不直观、无法设计特定安全要求下主梁的问题,提出一种基于人工蜂鸟算法的主梁安全优化设计方法。以三标度模糊层次综合评价法为安全量化方法,获得任... 详细信息

针对门式起重机主梁传统设计方法设计余量大、耗材高,现有智能优化设计方法结果安全性不直观、无法设计特定安全要求下主梁的问题,提出一种基于人工蜂鸟算法的主梁安全优化设计方法。以三标度模糊层次综合评价法为安全量化方法,获得任意设计参数下的主梁安全评分。以主梁截面面积为目标函数,截面尺寸参数为设计变量,特定安全评分及尺寸要求为约束条件构建优化模型,使用人工蜂鸟算法获取轻量化最优解。经工程实例验证,主梁优化结果相较于原始设计自重大幅减轻且满足一定安全要求。

关键词：人工蜂鸟算法门式起重机主梁安全评价优化设计

基于DeepLab的起重机攀爬机器人运行区域分割

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起重运输机械 2023年第9期 16-23页

作者：赵章焰王蕊武汉理工大学交通与物流工程学院武汉430063

为对已经进入服役后期的起重机进行检测分析和维护保养,开展了对起重机攀爬机器人的研究。文中针对运行区域的分割计算量大且用时较长的问题,用MobileViT替换DeepLabV3+网络的主干提取部分,为了确保准确性,同时引入SimAM注意力模块,建... 详细信息

为对已经进入服役后期的起重机进行检测分析和维护保养,开展了对起重机攀爬机器人的研究。文中针对运行区域的分割计算量大且用时较长的问题,用MobileViT替换DeepLabV3+网络的主干提取部分,为了确保准确性,同时引入SimAM注意力模块,建立一种MDS模型。手动控制起重机攀爬机器人在门式起重机上采集视频并制作成数据集,与其他模型作对比实验。实验结果显示,相较于其他模型,改进的MDS模型分割准确率最高;该模型的平均交并比在98.5%以上,且处理时长平均在0.15 s左右,可以满足实际工程应用的需求。

关键词：起重机攀爬机器人注意力机制 Transformer架构 DeepLabV3+

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齿轮故障诊断模糊判据的研究

振动与冲击 2002年第2期21卷 72-73,67页

作者：赵章焰武汉理工大学武汉430063

本文从选择诊断特征指标出发 ,探讨了利用散度指标建立齿轮故障诊断模糊判据的理论与方法。同时 ,通过多次实际振动监测。

关键词：齿轮故障诊断散度模糊判据特征指标

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起重机攀爬机器人运动学分析与仿真

起重运输机械 2022年第14期 14-19页

作者：赵章焰秦烺武汉理工大学交通与物流工程学院武汉430063

为了提高大型起重机械表面检测维护的安全性和效率,使用设计的攀爬机器人替代工作人员。文中以攀爬机器人为研究对象,对其越障过程中的运动学以及运行轨迹进行研究。采用改进的D-H参数法对机器人支腿建立关节模型,在此基础上推导机器人... 详细信息

为了提高大型起重机械表面检测维护的安全性和效率,使用设计的攀爬机器人替代工作人员。文中以攀爬机器人为研究对象,对其越障过程中的运动学以及运行轨迹进行研究。采用改进的D-H参数法对机器人支腿建立关节模型,在此基础上推导机器人的正逆运动学模型。以蒙特卡洛法分析机器人越障过程中的支腿工作空间,并计算绘制机器人支腿末端点的工作云图。使用五次多项式插值方法研究机器人在越障过程中从初始点到终点的路径,利用Matlab的Robotics Toolbox工具箱进行轨迹规划仿真,并分析机器人支腿末端点的位移、速度、加速度和轨迹。仿真结果表明,机器人在越障过程中运行平稳,能够顺利完成工作。运动学的分析也为后续的动力学、控制算法以及运动规划分析奠定理论基础。

关键词：攀爬机器人运动学分析多项式插值工作域轨迹规划