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基于改进YOLOv8s的鼓形滚子表面缺陷检测算法

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浙江大学学报（工学版） 2024年第2期58卷 370-380,387页

作者：王安静袁巨龙朱勇建陈聪吴金津浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310023 宁波敏捷信息科技有限公司浙江慈溪315300

为了提高鼓形滚子表面微小瑕疵缺陷检测的精确率和召回率,增强模型对小目标缺陷的检测能力,针对YOLOv8s网络,提出细粒化卷积模块SPD-Conv来代替卷积下采样,细粒化地提取小缺陷的特征.在特征融合模块,引入GFPN特征融合模块,增强相邻层级... 详细信息

为了提高鼓形滚子表面微小瑕疵缺陷检测的精确率和召回率,增强模型对小目标缺陷的检测能力,针对YOLOv8s网络,提出细粒化卷积模块SPD-Conv来代替卷积下采样,细粒化地提取小缺陷的特征.在特征融合模块,引入GFPN特征融合模块,增强相邻层级间的跨尺度连接和同尺度下的跨层连接,有助于小目标特征信息在卷积网络的传递.在头部增加小目标检测层,提高模型对小缺陷的检测能力.在损失函数方面,利用动态非单调聚焦的Wise-IOU的边界框损失函数替换CIOU,在加快网络收敛的同时,提高网络检测的精度.在自制的鼓形滚子缺陷数据集上进行测试,结果表明,改进的YOLOv8s在倒角数据集、侧面数据集、端面数据集的mAP@0.5分别达到0.911、0.983、0.935,相比于YOLOv8s,m AP@0.5分别提高了6.4%、3.3%、4%,精确度和召回率也有一定的提升,平均每张图片的检测时间为23 ms.与原模型相比,改进的YOLOv8s对小目标缺陷有更好的定位能力和检测精度,检测速度能够满足工业大批量检测的要求.

关键词：鼓形滚子缺陷检测 YOLOv8s 细粒化卷积广义的特征金字塔网络(GFPN) Wise-IOU

基于柔性传感器的绳驱动连续体机器人反馈控制

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传感器与微系统 2024年第8期43卷 87-90页

作者：钱书文郑天江沈雯钧杨桂林中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江宁波315201 中国科学院大学北京100049 浙江省机器人与智能制造装备技术重点实验室浙江宁波315201

鉴于绳驱动连续体机器人独特的柔顺性使得其骨架变形难以通过传统的刚性传感器测量,另一方面,基于分段常曲率假设建立的运动学模型开环控制存在位置精度低的问题。本文以模块化设计的绳驱动连续体机器人为研究对象,利用了一种弹性磁电... 详细信息

鉴于绳驱动连续体机器人独特的柔顺性使得其骨架变形难以通过传统的刚性传感器测量,另一方面,基于分段常曲率假设建立的运动学模型开环控制存在位置精度低的问题。本文以模块化设计的绳驱动连续体机器人为研究对象,利用了一种弹性磁电应变传感器并建立了多元回归模型实现机器人形状感知。通过一种运动空间映射方法实现了机器人柔性臂在三维空间内的闭环反馈控制。最终搭建了机器人样机平台并进行实验验证。结果有力地证明了基于柔性传感器的反馈控制方法的可行性和准确性。

关键词：绳驱动连续体机器人柔性传感器运动空间映射反馈控制

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多色服装裁剪分床计划复合优化算法

控制与决策 2022年第6期37卷 1531-1540页

作者：吴祥董辉俞立张文安浙江工业大学信息工程学院杭州310023

服装生产工业中,服装裁剪分床计划是工艺流程的第1个步骤,对生产管理和成本控制起决定性作用,而大批量不规则多色服装裁剪分床是关键难题,其本质是一个NP难的非线性优化问题.针对该问题,提出一种基于NSGAII的复合优化算法,首次将多目标... 详细信息

服装生产工业中,服装裁剪分床计划是工艺流程的第1个步骤,对生产管理和成本控制起决定性作用,而大批量不规则多色服装裁剪分床是关键难题,其本质是一个NP难的非线性优化问题.针对该问题,提出一种基于NSGAII的复合优化算法,首次将多目标进化算法应用于裁剪分床计划问题中.首先,建立多色服装裁剪分床多目标进化优化模型,以生产过剩量最小和分床数量最少为优化目标;其次,采用岭回归解耦策略将分床优化问题中的尺码组合方案和铺布层数方案进行线性解耦,从而提高求解精度;再次,采用实数编码方式对分床方案进行编码,提高算法运行效率;最后,通过实际应用案例和算法对比实验,验证所提出算法在求解精度和效率上相比传统启发式算法和优化软件工具优势明显.实际应用案例表明,所提出算法能够有效地优化裁剪部门生产管理,减少布料浪费和生产设备投入,具有很好的应用价值和参考意义.

关键词：多色服装不规则订单裁剪分床计划 NSGAII 岭回归实数编码

基于GPR和深度强化学习的分层人机协作控制

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自动化学报 2022年第9期48卷 2352-2360页

作者：金哲豪刘安东俞立浙江工业大学信息工程学院杭州310023

提出了一种基于高斯过程回归与深度强化学习的分层人机协作控制方法,并以人机协作控制球杆系统为例检验该方法的高效性.主要贡献是:1)在模型未知的情况下,采用深度强化学习算法设计了一种有效的非线性次优控制策略,并将其作为顶层期望... 详细信息

提出了一种基于高斯过程回归与深度强化学习的分层人机协作控制方法,并以人机协作控制球杆系统为例检验该方法的高效性.主要贡献是:1)在模型未知的情况下,采用深度强化学习算法设计了一种有效的非线性次优控制策略,并将其作为顶层期望控制策略以引导分层人机协作控制过程,解决了传统控制方法无法直接应用于模型未知人机协作场景的问题;2)针对分层人机协作过程中人未知和随机控制策略带来的不利影响,采用高斯过程回归拟合人体控制策略以建立机器人对人控制行为的认知模型,在减弱该不利影响的同时提升机器人在协作过程中的主动性,从而进一步提升协作效率;3)利用所得认知模型和期望控制策略设计机器人末端速度的控制律,并通过实验对比验证了所提方法的有效性.

关键词：深度强化学习高斯过程回归人体控制策略感知分层人机协作

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水声通信中稀疏信道均衡算法优化

华南理工大学学报（自然科学版） 2022年第12期50卷 89-100页

作者：陈芳炯刘明星付振华余华华南理工大学电子与信息学院广东广州510640 通信网信息传输与分发技术重点实验室河北石家庄050081 自然资源部海洋环境探测技术与应用重点实验室广东广州510300 广东省国土资源测绘院广东广州510500

为应对复杂的水声信道环境,提高信道均衡算法的收敛速度和误码率性能,文中提出了一种零值吸引稀疏控制成比例最小误码率判决反馈均衡算法。该算法在稀疏控制成比例最小误码率判决反馈均衡算法的基础上,通过在目标函数中加入近似l0范数... 详细信息

为应对复杂的水声信道环境,提高信道均衡算法的收敛速度和误码率性能,文中提出了一种零值吸引稀疏控制成比例最小误码率判决反馈均衡算法。该算法在稀疏控制成比例最小误码率判决反馈均衡算法的基础上,通过在目标函数中加入近似l0范数的稀疏约束,迫使均衡算法在迭代过程中将幅值小的均衡器抽头向零值吸引,以加快均衡算法的初始收敛速度;同时在信道均衡过程中引入锁相环技术,以消除抖动相位噪声带来的影响。传统的锁相环技术都是基于最小均方误差准则的,但现有文献和相关实验仿真已经证明,当系统的均方误差最小时,误码率不一定最小。针对此问题,文中提出了一种基于最小误码率准则的锁相环相位追踪算法,并将其嵌入稀疏均衡算法中。在Matlab平台上,分别在实际采集的静态水声信道和实际时变水声信道条件下进行了实验,结果表明:加入近似l0范数约束的稀疏控制成比例最小误码率判决反馈均衡算法,在没有时变相位噪声影响下的收敛速度更快;在有时变相位噪声影响的信道条件下,基于最小误码率准则的锁相环相位追踪算法相较于基于最小均方误差准则的锁相环相位追踪算法,收敛速度更快,误码率性能更优。

关键词：信道均衡稀疏性零值吸引锁相环最小误码率

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一株海洋石油降解菌的鉴定及表面疏水性研究

海洋科学进展 2023年第2期41卷 309-321页

作者：王云飞罗群陈庆国孙午阳竺柏康浙江海洋大学浙江舟山316022 中国人民解放军海军特色医学中心上海200433

微生物表面疏水性是影响其吸收和降解疏水性有机物质的主要因素之一。提高微生物表面疏水性有助其黏附于石油烃表面,从而有效减少石油烃的传质距离,提高其生物可利用性。从浙江省舟山市定海港口近岸石油污染的表层海水中,通过富集培养... 详细信息

微生物表面疏水性是影响其吸收和降解疏水性有机物质的主要因素之一。提高微生物表面疏水性有助其黏附于石油烃表面,从而有效减少石油烃的传质距离,提高其生物可利用性。从浙江省舟山市定海港口近岸石油污染的表层海水中,通过富集培养和分离纯化,筛选获得1株能以石油烃为唯一碳源且具有表面疏水性的菌株,并对菌株进行生理生化鉴定及16S rRNA基因序列进化分析;研究培养时间、盐度、底物、表面活性剂等对菌株表面疏水性的影响。结果表明,该菌株属于假单胞菌属(Pseudomonas),与副乳假单胞菌(Pseudomonas paralactis)亲缘关系最近,命名为H2菌株;在对数生长期和稳定期菌株表面疏水性随培养时间的增加逐渐提高,在衰老期则随培养时间的增加逐渐降低;培养基盐度升高会降低菌株表面疏水性;以疏水性柴油为唯一碳源培养的菌株疏水性远高于以亲水性葡萄糖作为唯一碳源的;在菌株培养过程中加入表面活性剂会使菌株的表面疏水性发生改变,非离子表面活性剂Tween20、Tween80分别在质量浓度为30 mg/L、14 mg/L时,可提高菌株H2的表面疏水性;而阴离子表面活性剂鼠李糖脂、两性离子表面活性剂卵磷脂则降低了菌株H2的表面疏水性。

关键词：石油污染分离和鉴定副乳假单胞菌细胞表面疏水性

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温度对缸套-活塞环摩擦性能的影响

润滑与密封 2023年第2期48卷 39-43页

作者：杜昌盛晨兴饶响郭智威武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430063 国家水运安全工程技术研究中心可靠性工程研究所湖北武汉430063 武汉理工大学交通与物流工程学院湖北武汉430063

LNG燃料柴油机与传统燃料柴油机相比缸内燃烧温度更高。为探究不同温度下缸套-活塞环摩擦性能与温度的映射关系,设计室温和60、90、120℃4种不同温度,在相同载荷和转速下在往复式摩擦磨损试验机上对缸套-活塞环进行不同温度下的摩擦性... 详细信息

LNG燃料柴油机与传统燃料柴油机相比缸内燃烧温度更高。为探究不同温度下缸套-活塞环摩擦性能与温度的映射关系,设计室温和60、90、120℃4种不同温度,在相同载荷和转速下在往复式摩擦磨损试验机上对缸套-活塞环进行不同温度下的摩擦性能试验,通过测试摩擦过程中摩擦力的变化以及分析试验后缸套磨损表面形貌,探讨温度对缸套-活塞环摩擦性能的影响规律。试验缸套试样材质为耐磨合金铸铁,活塞环切片与缸套切片大小对应,材质为球墨铸铁。试验结果表明:随着温度的升高摩擦力呈现先减小后增大的趋势,与室温相比,60℃温度下摩擦力降幅为13.45%,且表现出较好的稳定性,但在120℃下摩擦力增幅为10.66%;试验工况下,60℃时缸套表面形貌参数均处于较优水平。研究表明,适当的温度环境对于摩擦配副之间的润滑性能有一定的促进作用,但温度过高会导致摩擦副的摩擦性能不稳定,破坏摩擦副间氧化膜,这不仅可能破坏润滑油膜的形成,也会影响摩擦副的磨损表面形貌。因此存在合适的温度使得缸套-活塞环的摩擦性能达到最优状态。

关键词： LNG柴油机缸套-活塞环运行温度摩擦特性摩擦力

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基于局部软约束优化的无人机航迹规划方法

华南理工大学学报（自然科学版） 2022年第6期50卷 27-36页

作者：陈朋江勇奇俞天纬党源杰宦若虹浙江工业大学计算机科学与技术学院浙江杭州310023 浙江工业大学信息工程学院浙江杭州310023

针对三维复杂场景中无人机长距离航迹规划效率不高的问题,提出了一种基于局部软约束优化的实时无人机航迹规划方法。该方法首先在Theta^(*)算法的基础上加入安全距离约束,同时利用转弯代价改进启发函数来减少无人机转弯所带来的时间消耗... 详细信息

针对三维复杂场景中无人机长距离航迹规划效率不高的问题,提出了一种基于局部软约束优化的实时无人机航迹规划方法。该方法首先在Theta^(*)算法的基础上加入安全距离约束,同时利用转弯代价改进启发函数来减少无人机转弯所带来的时间消耗,最终生成由少量关键点组成的初始路径;然后采用局部优化策略对初始路径中存在安全隐患的片段进行软约束优化,并利用贝塞尔曲线的速度特性进行时间分配,确保航迹的连续、平滑和动态可行性,以及提升无人机的飞行效率。实验结果表明,文中方法在保证无人机安全的同时具有更短的飞行距离和飞行时间,以及更好的规划效率,并且在实际的四旋翼飞行中得到验证。

关键词：无人机四旋翼航迹规划 Theta^(*)算法局部软约束优化避碰

FTIR光谱在润滑油污染物定量监测中的应用研究

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光谱学与光谱分析 2019年第11期39卷 3459-3464页

作者：李婧田洪祥孙云岭明廷锋盛晨兴海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033 武汉理工大学船舶动力工程技术交通行业重点实验室湖北武汉430063 国家水运安全工程技术研究中心可靠性工程研究所湖北武汉430063

柴油机润滑油在使用过程中,会受到水份、柴油或冷却液等的污染,受高温或燃烧室气体的作用还会产生氧化、硝化、磺化等产物,严重时,这些污染和产物可导致装备的失效。在用润滑油分析能可靠地反映其工作状态,从而确定最佳换油时机和故障源... 详细信息

柴油机润滑油在使用过程中,会受到水份、柴油或冷却液等的污染,受高温或燃烧室气体的作用还会产生氧化、硝化、磺化等产物,严重时,这些污染和产物可导致装备的失效。在用润滑油分析能可靠地反映其工作状态,从而确定最佳换油时机和故障源,以避免柴油机在使用过程中产生异常磨损及腐蚀等问题。目前的传统方法,是用卡尔菲休法测定石油产品中水份,气相色谱法测定柴油机油中的柴油稀释剂,因分析时间长和费用高等因素影响其普及应用。傅里叶红外(FTIR)光谱法从分子水平分析润滑油,从而能更有效地监测在用油,由于光谱的复杂性,目前尚不普及。通过在实验室条件下配置多种污染程度的油液样,分别为润滑油含水份百分比浓度为0.11%,0.22%,0.44%和0.88%的油样;润滑油在230℃下的氧化时间为299,323,371和395h的油样;润滑油被柴油稀释的质量百分比浓度为1.5%,3%,6%和12%的油样;润滑油含乙二醇质量百分比浓度为0.1%,0.2%,0.4%和0.8%的油样,包括配置的润滑油油样共计20个。实验采用安捷伦Agilent Cary 630红外光谱仪,使用100μm厚的液体池,防潮ZeSe型配置的光谱范围为4 000~650cm-1。分析了所有油样,获得了FTIR光谱图,确定了水、氧化产物、柴油、乙二醇污染所对应的特征波段范围分别为3 150~3 500,1 670~1 800,745~755和1 030~1 100cm-1;监测参数包括特征波段的实测中心点、左边界、右边界、左基线、右基线等。建立了一种在用润滑油污染物定量分析模型,通过水份、柴油、乙二醇的污染比例和峰面积,在230℃下的氧化时间与峰面积分别建立拟合方程,水、柴油、乙二醇含量百分比与对应峰面积的相关系数分别为0.977 9,1.000 0和0.989 5,氧化时间与对应峰面积的相关系数为0.999 6。分析计算预测值与实际值的相对误差可知:水份和乙二醇在含量大于0.2%时,预测的最大相对误差为10%;氧化时间和柴油预测值的最大相对误差为1%。通过按比例稀释,可对在用油进行监测,对3个日常工作的实际油样进行FTIR光谱分析。结果表明:一个油样的水份含量为0.38%,已经超过标准;一个油样的燃油稀释为19%,已经超标;另外一个油样正常。水份超过标准门阈值的油样经卡尔菲休法测量,其相对误差为4.6%。燃油稀释超过标准的油样经黏度测量,其相对值变化同样超过了标准要求,即在判断润滑油是否需要换油方面是一致的。利用FTIR光谱法分析在用润滑油,选定适当的吸收峰,并计算吸收峰的面积,借助于已经建立的拟合公式,可快速可靠地监测在用油的污染种类及程度,该方法可在一定程度上满足工程需要。

关键词：在用润滑油工况监测 FTIR光谱船用柴油机燃油稀释