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基于机器视觉的单工序和多工序重复装配任务工时测定研究

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基于机器视觉的单工序和多工序重复装配任务工时测定研究

作者：陶春辉中国矿业大学

学位级别：硕士

在装配企业智能化转型进程中,以人为中心的装配模式仍占据重要地位。然而人在带来灵活性和经验性的同时也引入了不确定性,为了准确评估人在装配活动中带来的价值及不确定性带来的成本,往往引入工时测定技术。传统工时测定方法往往存在... 详细信息

在装配企业智能化转型进程中,以人为中心的装配模式仍占据重要地位。然而人在带来灵活性和经验性的同时也引入了不确定性,为了准确评估人在装配活动中带来的价值及不确定性带来的成本,往往引入工时测定技术。传统工时测定方法往往存在测时周期长、人力成本高、工时体系更新慢、经验导向性强等问题。针对这些问题,提出了基于机器视觉的单工序和多工序重复装配任务工时测定方法,主要内容如下:首先,明确了重复装配生产任务中的两个重要对象——人和物料,并基于此对视频信息进行提取。基于OpenPose算法完成了对视频中人体骨骼数据的获取,经过人员筛选、中值滤波、坐标变化、归一化等处理后,构建了深度自编码器,对骨骼信息中的冗余信息进行剔除,完成骨骼信息的降维表示。随后利用YOLOv5算法对物料数据进行提取,发现了物料信息变化的周期性,据此完成物料信息的有效表示。其次,针对单工序重复装配任务工时测定,研究选用了TICC方法对多维骨骼信息进行聚类,分为开始、加工和结束三类,完成重复视频的初步分割。针对结果中的异常值,引入物料信息进行修正计算,得到最终重复视频的分割结果。随后以切分后的视频工序为待观测作业,选出是个候选标准作业,基于DTW算法从中选择出最优标准作业。以最优标准作业为对象,与所有待观测作业进行相似度对比分析,得到个人宽放和延迟宽放两项测定参数,再通过EMD算法对剔除异常后的观测工时数据分解,得到趋势变化项及随机扰动项。利用趋势变化项得到综合能力指数,利用随机扰动项得到评比系数。在四个测定参数基础之上提出了该类场景下基于机器视觉的标准工时计算方法。再次,针对多工序重复装配任务的工时测定,首先人工定义所有模板工序,并利用物料信息的状态对每一工序进行表示,进而完成模板工序在重复视频中位置的粗定位。随后基于双DTW模型,利用骨骼信息的相似度对不同工序间的切割点进行有限区域选择。最后,参照单工序的测定参数对个人宽放及延迟宽放进行了符合该场景条件的定义,并提出了多工序重复装配任务标准工时计算方法。最后,针对两种场景,分别录制相关的实验操作视频并进行工时测算,实验表明,其分割结果良好,且参数确定及标准工时的计算结果与传统方法相近。进一步验证了该方法的可行性和合理性。该论文有图52幅,表14个,参考文献128篇。

关键词：工时测定重复装配任务 OpenPose YOLOv5 DTW

基于激发极化弛豫时间谱的浸染型海底多金属硫化物岩石物性评价方法

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地球物理学报 2022年第1期65卷 393-403页

作者：伍操为邹长春吴涛周建平陶春辉中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院北京100083 自然资源部第二海洋研究所杭州310012

海底多金属硫化物主要分布于洋中脊,是极具潜力的新型战略资源,其中以浸染型最难识别,探索有效的勘探评价方法必要且紧迫.弛豫时间谱起源于石油勘探中的激发极化测井,在金属矿尤其是海底多金属硫化物中的研究明显不足.本文将本征半导体... 详细信息

海底多金属硫化物主要分布于洋中脊,是极具潜力的新型战略资源,其中以浸染型最难识别,探索有效的勘探评价方法必要且紧迫.弛豫时间谱起源于石油勘探中的激发极化测井,在金属矿尤其是海底多金属硫化物中的研究明显不足.本文将本征半导体极化理论引入原本以薄膜极化理论为基础的传统弛豫时间谱中,提出了一种评价浸染型海底多金属硫化物岩石物性尤其是激发极化特性的新方法,并通过理论和岩石物理实验数据的分析对比来验证方法的有效性.结果表明,该方法能有效评价浸染型海底多金属硫化物岩石的激发极化特性,包括对岩石弛豫时间常数、极化率等常规物性的评价,以及岩石中不同极化源的识别,此外还可以确定岩石中金属硫化物的含量和粒径;根据岩石物理实验结果,将海底多金属硫化物岩石的弛豫时间谱分为四种典型类型,能够反映多种分布形态的金属硫化物共存时岩石的激发极化特性;断电延时是影响激发极化特性评价的重要因素,稍大的断电延时就会导致浸染型金属硫化物的激发极化效应被大幅低估.该方法对海底多金属硫化物的激发极化测井解释具有指导作用.

关键词：浸染型海底多金属硫化物物性评价激发极化测井弛豫时间谱岩石物理实验

基于便携式X射线荧光光谱(PXRF)分析的西南印度洋脊龙角区沉积物地球化学找矿研究

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地质科技通报 2022年第3期41卷 264-272页

作者：廖时理陶春辉赵江南武泽龙自然资源部海底矿产资源重点实验室广州510075 自然资源部第二海洋研究所海底科学实验室杭州310012 中国地质大学(武汉)资源学院武汉430074

洋中脊热液活动伴生的多金属硫化物是未来重要的接替资源,但目前其勘查技术手段相对匮乏。便携式X射线荧光光谱(PXRF)是针对野外原位快速分析而发展起来的一项新技术,常被应用于岩石露头地球化学研究和土壤重金属污染评价。采用PXRF对... 详细信息

洋中脊热液活动伴生的多金属硫化物是未来重要的接替资源,但目前其勘查技术手段相对匮乏。便携式X射线荧光光谱(PXRF)是针对野外原位快速分析而发展起来的一项新技术,常被应用于岩石露头地球化学研究和土壤重金属污染评价。采用PXRF对西南印度洋脊龙角区的沉积物开展了化学组成分析,并通过元素的空间分布特征确定热液区可能产出的位置。结果表明,研究区的沉积物可能由钙质沉积物、基岩碎屑、热液组分等组成,部分沉积物具有较高的热液成矿元素含量,明显受到了热液活动的影响。通过面浓度-个数分形方法,确定Cu、Zn、Fe、Mn、As等主要成矿元素的异常下限。根据上述元素的空间分布特征,在研究区识别出了6处异常区,其中3处异常区与已知热液区相吻合,另外3处异常区可能代表了未发现的热液活动。上述工作为洋中脊多金属硫化物的勘查提供了新的思路。

关键词：便携式X射线荧光光谱热液活动地球化学沉积物印度洋中脊

西南印度洋中脊27洋脊段新火山脊岩浆深部过程研究——来自斜长石斑晶的制约

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海洋地质与第四纪地质 2022年第6期42卷 11-20页

作者：王聪浩刘佳陶春辉李伟成都理工大学沉积地质研究院成都610059 自然资源部第二海洋研究所海底科学重点实验室杭州310012 浙江大学地球科学学院杭州310027

前人对超慢速扩张西南印度洋脊(SWIR)玄武岩的研究多基于全岩粉末样品,而对能够记录更多岩浆过程的矿物斑晶开展的工作则较为匮乏。本文对西南印度洋脊断桥热液区所在的27段洋脊富含斜长石斑晶的玄武岩进行了全岩和单矿物的地球化学研... 详细信息

前人对超慢速扩张西南印度洋脊(SWIR)玄武岩的研究多基于全岩粉末样品,而对能够记录更多岩浆过程的矿物斑晶开展的工作则较为匮乏。本文对西南印度洋脊断桥热液区所在的27段洋脊富含斜长石斑晶的玄武岩进行了全岩和单矿物的地球化学研究。玄武岩样品(34Ⅳ-TVG07和30Ⅲ-TVG14)SiO2含量为49.16%和49.50%, MgO含量分别为6.76%和6.52%。全岩微量元素总体上和N-MORB(normal mid-ocean ridge basalts)类似。电子探针测试结果显示,斜长石的An值范围变化较大(76.2~87.9),且绝大部分的斜长石斑晶An值都在80以上,比SWIR 64°E的Mount Jourdanne火山斜长石超斑玄武岩中的斜长石An值高得多(<70),暗示斜长石的成因不同于Mount Jourdanne,不是由下洋壳辉长岩中的斜长石被后期岩浆直接机械捕获携带上升而形成。运用Petrolg3软件计算模拟也显示斜长石无法由其寄主岩浆直接结晶产生。结合实验岩石学结果以及西南印度洋中脊地幔中存在古老地幔楔熔融残余的多方面地球化学证据推测,断桥区玄武岩中的高An值斜长石斑晶最有可能由软流圈地幔中的古老、亏损的岛弧地幔楔残余熔融形成的岩浆结晶形成。

关键词：玄武岩斜长石斑晶岛弧地幔西南印度洋中脊

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依托智能计量数据,推动消费者燃气使用安全

城市燃气 2022年第1期563卷 5-10页

作者：陶春辉南京港华燃气有限公司

本文基于通过智能表采集数据,探讨通过大数据分析,在表端不具备数据分析安全功能的情况下实现通过远程数据分析,判断用气异常数据,达到安全预警功能。文中通过简要介绍国外是如何开展类似研究和工作,通过数据挖掘,建立数学模型,也对当... 详细信息

本文基于通过智能表采集数据,探讨通过大数据分析,在表端不具备数据分析安全功能的情况下实现通过远程数据分析,判断用气异常数据,达到安全预警功能。文中通过简要介绍国外是如何开展类似研究和工作,通过数据挖掘,建立数学模型,也对当前智能表能够发挥的安全作用进行了描述和展望。

关键词：智能表数据分析安全泄漏

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自主水下机器人海底热液区应用综述

机器人 2023年第4期45卷 483-495页

作者：蔡巍陶春辉王渊吴涛徐春晖张国堙张金辉陈永顺南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511485 南方科技大学海洋科学与工程系广东深圳518055 自然资源部第二海洋研究所海底科学实验室浙江杭州310027 中国科学院沈阳自动化研究所辽宁沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院辽宁沈阳110169

聚焦自主水下机器人在海底热液区的应用进展,首先介绍了国内外用于热液探测的自主水下机器人的研究现状,提出了热液区地形地貌探测、水体环境探测、地球物理场探测和样品采集等代表性应用需求,并回顾了中国“潜龙”系列自主水下机器人... 详细信息

聚焦自主水下机器人在海底热液区的应用进展,首先介绍了国内外用于热液探测的自主水下机器人的研究现状,提出了热液区地形地貌探测、水体环境探测、地球物理场探测和样品采集等代表性应用需求,并回顾了中国“潜龙”系列自主水下机器人在热液区的应用成果,最后展望了有望推动热液区科学探索和硫化物资源勘探的自主水下机器人未来技术发展方向。

关键词：自主水下机器人热液区科学载荷地形地貌水体环境地球物理场

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多尺度波致流非饱和孔隙介质波传播理论研究

物理学报 2022年第8期71卷 334-340页

作者：李红星张嘉辉樊嘉伟陶春辉肖昆黄光南盛书中宫猛东华理工大学核资源与环境国家重点实验室南昌330013 自然资源部第二海洋研究所杭州310012

弹性波在非饱和孔隙介质中传播时,孔隙流体会发生宏观Biot流、微观喷射流以及由于孔隙流体不同(气、液双相)导致的介(中)观流.将非饱和孔隙介质等效为含液相孔隙流体的背景介质中嵌入含气相孔隙流体的包裹体,在非饱和双重孔隙介质模型... 详细信息

弹性波在非饱和孔隙介质中传播时,孔隙流体会发生宏观Biot流、微观喷射流以及由于孔隙流体不同(气、液双相)导致的介(中)观流.将非饱和孔隙介质等效为含液相孔隙流体的背景介质中嵌入含气相孔隙流体的包裹体,在非饱和双重孔隙介质模型基础上,引入微观喷射流,建立了包含宏观、微观和介观三种尺度波至流的非饱和孔隙介质波传播方程.数值分析表明该模型可以更好地预测更宽频带内的波速频散和衰减.

关键词：非饱和孔隙介质多尺度波至流波传播理论

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国家管辖范围外区域海洋空间规划

地质通报 2023年第10期42卷 1674-1683页

作者：王子昂陶春辉宋成兵张丹梁锦金爱民浙江大学海洋学院浙江舟山316021 自然资源部第二海洋研究所浙江杭州310012 中国大洋矿产资源研究开发协会北京100860 自然资源部海洋发展战略研究所北京100161

随着人类活动逐渐向海洋发展延伸到国家管辖范围外区域(ABNJ),各种资源开发利用活动之间以及资源开发利用与生态环境保护会不可避免地产生冲突。为了解决冲突产生的社会、经济、生态等方面的问题,在ABNJ实行海洋空间规划就成为了必然的... 详细信息

随着人类活动逐渐向海洋发展延伸到国家管辖范围外区域(ABNJ),各种资源开发利用活动之间以及资源开发利用与生态环境保护会不可避免地产生冲突。为了解决冲突产生的社会、经济、生态等方面的问题,在ABNJ实行海洋空间规划就成为了必然的选择。但目前ABNJ海洋空间规划存在法律制度不健全、主体限制、方法数据支撑不足等现实问题,为其具体实施带来了困难。梳理了海洋空间规划理念的来源及发展历程,归纳总结了海洋保护区、生物和生态学重要意义的海洋区域、参照区、环境特别受关注区等相关国家管辖范围内外区域海洋空间规划实践的形式,探讨了未来ABNJ海洋空间规划可能的管理模式(全球模式、区域模式、混合模式)和分类体系(资源开发区、资源利用区、资源保护区),并针对现存问题提出完善法律基础、建立协调和监管机制、构建综合评价系统等工作方向,以期促进国家管辖范围外区域的生态环境保护和资源可持续开发利用。

关键词：海洋空间规划海洋管理国家管辖范围外区域

西南印度洋中脊龙旂热液区中硫化物的结构和微量元素特征--对金赋存形式和沉淀机制的启示

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海洋学报 2023年第6期45卷 93-108页

作者：陈柯安张慧超陶春辉梁锦杨伟芳廖时理河海大学海洋学院江苏南京210098 自然资源部第二海洋研究所海底科学实验室浙江杭州310012 上海交通大学海洋学院上海200240

相比于快速和中速扩张洋中脊,慢速和超慢速扩张洋中脊热液区通常含有丰富的金属硫化物资源。近年来的研究表明大洋中脊的扩张速率与矿石中金的品位呈明显的负相关,即超慢速扩张洋中脊热液区矿石中金的含量高。前人对龙旂热液区的构造环... 详细信息

相比于快速和中速扩张洋中脊,慢速和超慢速扩张洋中脊热液区通常含有丰富的金属硫化物资源。近年来的研究表明大洋中脊的扩张速率与矿石中金的品位呈明显的负相关,即超慢速扩张洋中脊热液区矿石中金的含量高。前人对龙旂热液区的构造环境以及硫化物组合进行了详细研究,但是对龙旂热液区硫化物中贵金属金的赋存形式和沉淀机制研究较少。本文对西南印度洋龙旂热液区中的硫化物进行了精细的矿物结构和微量元素分析,并探讨了金的赋存形式和沉淀机制。龙旂热液区的硫化物主要以黄铁矿为主,其次是黄铜矿和闪锌矿,黄铜矿普遍出溶等轴古巴矿,此外还观察到了少量的针钠铁矾和自然金等矿物。根据矿物结构和形态,黄铁矿明显被划分为两期,一期黄铁矿(Py1)自形度低,呈细粒状或胶状,内部多孔洞;二期黄铁矿(Py2)自形度高,呈自形-半自形,且粒径较大。Py1往往存在于Py2内部或以包体的形式被Py2所包裹,Py2则与自形-半自形黄铜矿和闪锌矿等矿物共生。自然金主要存在于Py1的内部孔洞之中,少量存在于Py2以及Py2与其他硫化物之间。相比于Py2,Py1含有更高的Ni、Zn、Pb、Ba、Mn、V、Mg、U、Au、Ag、Cd元素含量,更低的Co、Se、As、Sb元素含量。在龙旂热液区的物理化学条件下,热液流体中金的主要存在形式为Au(HS),HS-浓度的降低和pH值升高均会促进金的沉淀。龙旂热液区早期热液流体与海水的混合造成热液流体pH值升高,而混合作用导致的热液流体温度降低会促使黄铁矿(Py1)的结晶,从而促使热液流体中HS-浓度的降低,热液流体pH值升高和黄铁矿结晶(Py1)引起的硫逸度降低是龙旂热液区自然金沉淀的主要机制。

关键词：龙旂热液区矿物结构微量元素金的赋存形式沉淀机制