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基于三维关键点投票的物体位姿估计方法

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第3期57卷 291-300页

作者：王太勇于恩霖天津大学机械工程学院天津300350 天津仁爱学院天津301636

针对单帧RGB-D图像进行物体六自由度位姿估计时,在物体遮挡、光线情况不良、低纹理情况下性能不佳的问题,本文设计了一种基于多网络特征融合(颜色特征提取网络和点云特征提取网络)的深度学习网络.首先,使用颜色特征提取网络提取RGB图像... 详细信息

针对单帧RGB-D图像进行物体六自由度位姿估计时,在物体遮挡、光线情况不良、低纹理情况下性能不佳的问题,本文设计了一种基于多网络特征融合(颜色特征提取网络和点云特征提取网络)的深度学习网络.首先,使用颜色特征提取网络提取RGB图像中的纹理特征,使用点云特征提取网络计算深度图中的点云特征,进行几何特征与纹理特征计算后,回归计算点云的关键点投票及实例语义信息.然后,通过投票聚类方式计算每个实例的所属类别和关键点位置.将RGB-D图像中的颜色信息与几何信息分别计算,由于后续操作需要充分考虑像素及点云的局部信息与全局信息,分别使用改进后的残差神经网络和RIPoint(residuals inverted point)网络提取数据特征.采用神经网络中的特征融合方法将颜色信息与几何信息充分提取,为后续模块提供更有效的点云特征.使用深度霍夫投票算法与均值偏移聚类算法计算实例的三维关键点坐标.最后,利用最小二乘拟合方法计算预测三维关键点的物体位姿参数.在LineMOD数据集和YCB-Video数据集上进行测试,实验结果表明:与六自由度物体位姿估计方法相比,本文模型预测的物体位姿准确率高于其他方法,平均准确率分别达到99.5%和96.9%.网络同时基本满足实时性要求,完成一帧RGB-D图像的多实例物体位姿估计时间需0.06 s.

关键词：物体位姿估计深度学习机器视觉点云

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垂向振动下坐姿人体局部频率敏感特性研究

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第5期57卷 482-488页

作者：林杰威李蒙郭智林泽峰张俊红天津大学机械工程学院天津300072 天津仁爱学院天津300072

为了研究振动频率对坐姿人体局部舒适性的影响,开展了人体最不适部位主观评价测试,依据主观评价结果构建了振动频率-人体部位舒适感的层次树,定量分析了定义于3.15~31.50 Hz范围内各个三分之一倍频程中心频率的振动激励对于局部不适感... 详细信息

为了研究振动频率对坐姿人体局部舒适性的影响,开展了人体最不适部位主观评价测试,依据主观评价结果构建了振动频率-人体部位舒适感的层次树,定量分析了定义于3.15~31.50 Hz范围内各个三分之一倍频程中心频率的振动激励对于局部不适感的贡献.随后进行了全身振动下人椅界面-人体局部传递率测试,关注传递率的频率峰值与局部不适感敏感频率的对应关系.在不同振动强度下拟合多个局部的振动不适感与全身不适感的数学关系,得到各局部不适感对全身不适感的贡献度.结果表明:全身振动下,坐姿人体“最不适”部位受振动频率影响显著,且这种频率敏感特性对振动强度不敏感.31.50 Hz以下振动造成的不适感主要集中在头部、胸部和腹部,头部对10.00~25.00 Hz的振动具有更明显的不适感,胸部和腹部分别对3.15~5.00 Hz和5.00~8.00 Hz的振动更敏感.即使人体各部位敏感频率不同,但都与座椅至该部位的传递率峰值频率接近,这表明了人体局部主客观响应间的对应关系.进而可以通过层次分析法得到分别适用于头部、胸部和腹部的频率权重.输入人体的振动激励经该计权处理后可反映坐姿人体垂向振动下的局部舒适度水平,从而为舒适性设计提供指导.

关键词：全身振动局部振动坐姿人体振动不适感传递率频率计权

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基于T形管的自复叠制冷系统性能分析

工程热物理学报 2024年第3期45卷 652-660页

作者：苏丹丹许媛欣许伟聪赵力天津大学机械工程学院天津300350

T形管中非共沸工质的组分分布对组分可调热力循环性能有重要影响。但目前的研究均是基于理想分离假设分析T形管对热力循环的影响。为研究T形管实际分离性能对热力循环性能的影响,设计了一种基于T形管的新型自复叠制冷系统。对制冷工况下... 详细信息

T形管中非共沸工质的组分分布对组分可调热力循环性能有重要影响。但目前的研究均是基于理想分离假设分析T形管对热力循环的影响。为研究T形管实际分离性能对热力循环性能的影响,设计了一种基于T形管的新型自复叠制冷系统。对制冷工况下T形管中R134a/R600a的组分分布进行数值模拟,基于数值模拟结果对新型自复叠制冷系统性能进行计算分析。结果表明:T形管出口的流量分配比越高,其分离效率越大。当干度大于0.8或R134a质量分数大于0.7时,T形管两个出口的分离效率相对较小。与无分离的制冷系统相比,基于T形管的自复叠制冷系统的COP可提升0.83%至18.69%,单位容积制冷量可提高3.09%至36.2%,过冷器热负荷可降低11.6%至31.3%。

关键词：自复叠制冷系统非共沸工质 T形管组分分离热力学分析

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离心叶轮失速涡结构演化与耦合特征研究

推进技术 2024年第4期45卷 91-99页

作者：钟云红刘正先李孝检赵明天津大学机械工程学院天津300350

为深入解析离心压气机旋转失速的涡流耦合演化机理,基于Eckardt离心叶轮全通道非定常数值模拟数据,利用涡系识别法和傅里叶频谱分析等方法研究了失速工况下叶轮中关键涡流结构的空间分布特征及非定常演化规律,发现失速流场同时存在两类... 详细信息

为深入解析离心压气机旋转失速的涡流耦合演化机理,基于Eckardt离心叶轮全通道非定常数值模拟数据,利用涡系识别法和傅里叶频谱分析等方法研究了失速工况下叶轮中关键涡流结构的空间分布特征及非定常演化规律,发现失速流场同时存在两类涡流结构:叶片前缘龙卷风涡和叶顶泄漏涡,两类流动结构交替演化、相互作用,形成了以63%叶轮转速周向传播的失速团,促使离心叶轮失速。具体体现为:叶顶泄漏涡形成并发展,裹挟、牵引叶片前缘分离涡从叶顶开始剥离,直至完全从叶片吸力面脱落。脱落后的分离涡沿周向运动,受到叶片阻挡产生溢流,该溢流流体在叶片压力面与吸力面横向压差的作用下演变为龙卷风涡,该龙卷风涡在周向运动过程中被叶片“截断”为两段而后向下游扩散并逐渐耗散消失。之后新的叶顶泄漏涡又逐渐兴起,形成下一个涡流演化周期。两种涡结构此消彼长、周而复始,共同构成了失速演化特征。

关键词：离心叶轮旋转失速龙卷风涡结构叶顶泄漏涡耦合演化

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冷冻箱内工质泄漏及燃爆风险

工程热物理学报 2024年第5期45卷 1284-1289页

作者：候召宁杨昭赵延峰郭长振贺红霞李建胡岩松天津大学机械工程学院天津3300350

新一代低温室效应工质的可燃性是限制其进一步推广应用重要因素,开展有限空间内可燃性工质泄漏燃爆及沉积特性研究至关重要。基于有限空间内工质泄漏燃爆特点,构建了冷冻箱的三维有限空间内工质泄漏模型,围绕工质泄漏扩散过程开展了数... 详细信息

新一代低温室效应工质的可燃性是限制其进一步推广应用重要因素,开展有限空间内可燃性工质泄漏燃爆及沉积特性研究至关重要。基于有限空间内工质泄漏燃爆特点,构建了冷冻箱的三维有限空间内工质泄漏模型,围绕工质泄漏扩散过程开展了数值模拟研究,探讨了泄漏方向、泄漏孔径及风机转速对冷冻箱内工质泄漏扩散过程的浓度变化,并就不同因素的R290和R600a工质泄漏特性进行了对比。研究表明:气体密度对工质泄漏及沉积特性的影响较大,R290相比R600a具有更大燃爆风险:较小孔径的工质泄漏将增加有限空间内工质的燃爆风险:较小密度的工质发生泄漏后,风机运转将明显降低有限空间的燃爆风险。

关键词：冷冻箱有限空间工质泄漏:爆炸风险理论分析

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融合注意力机制的刀具磨损预测方法

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第4期57卷 362-373页

作者：董靖川武晓鑫高宇博苏德鹏天津大学机械工程学院天津300072

刀具的磨损状态影响着工件表面质量与加工稳定性,故实现其磨损量的准确监测对于保证加工可靠性、维持生产加工连续性具有积极作用.为进一步提高刀具磨损预测模型的泛化性能和准确度,提出一种融合注意力机制的多尺度卷积双向门控循环(mul... 详细信息

刀具的磨损状态影响着工件表面质量与加工稳定性,故实现其磨损量的准确监测对于保证加工可靠性、维持生产加工连续性具有积极作用.为进一步提高刀具磨损预测模型的泛化性能和准确度,提出一种融合注意力机制的多尺度卷积双向门控循环(multiscale convolutional bidirectional gated recurrent unit-attention,MSCBGRU-A)神经网络的刀具磨损预测方法,其由特征拓展模块、多尺度卷积模块、双向GRU模块、注意力模块、回归模块组成.首先,将切削力、声发射、振动信号作为输入信号,输入信号通过多尺度卷积模块获得多个尺度的刀具磨损输出特征图,将多个卷积通道输出的特征图输入到连接层进行首尾和层叠两种方式的连接来获得两种输出数据.然后,将两种输出数据分别输入到双向GRU模块与注意力模块,通过双向GRU模块学习输出特征图动态变化来获取时序特征,通过注意力模块对多尺度卷积神经网络的输出进行权值分配,强化对刀具磨损预测结果贡献度更大的特征.最后,通过回归模块对磨损值进行预测.经过对比实验引入混合域注意力机制的基于卷积块的注意力机制(convolutional block attention mechanism,CBAM),获得MSCBGRU-CBAM模型,并且通过绘制CBAM的注意力权重图证明注意力机制可以自适应地关注与刀具磨损更相关的特征.与其他深度学习模型进行对比实验表明,MSCBGRU-CBAM模型具有最高的预测精度,且与未使用注意力机制的MSCBGRU模型相比,RMSE降低19.3%,MAE降低17.7%,R 2提高2.7%.

关键词：刀具磨损预测多尺度卷积神经网络注意力机制门控循环单元

基于多域相似度与GBDT算法融合的加工链推荐方法

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计算机集成制造系统 2024年

作者：崔国庆郭伟王磊刘金剑郑鑫昌天津仁爱学院天津大学机械工程学院

针对工艺规划中零件加工链推荐存在的工艺重用率较低和推荐准确率不高等问题，提出了一种以零件特征作为推荐粒度的基于多域相似度与梯度提升决策树（Gradient Boosting Decision Tree， GBDT）算法融合的加工链推荐方法。该方法首先明... 详细信息

针对工艺规划中零件加工链推荐存在的工艺重用率较低和推荐准确率不高等问题，提出了一种以零件特征作为推荐粒度的基于多域相似度与梯度提升决策树（Gradient Boosting Decision Tree， GBDT）算法融合的加工链推荐方法。该方法首先明确了相关工艺概念，并通过对零件工艺信息的描述与存储，构建了零件特征模型及其知识图谱，然后基于本体分类树、模糊数学等相关知识，通过零件特征多域相似度计算方法，提高相似度计算的信息覆盖度和准确性；之后将梯度提升决策树多分类算法应用于加工链的创成方法中，将两者推荐结果通过最长公共子序列算法实现融合，弥补了单一方法准确率和重用率较低的缺陷，最后通过对移动套零件的应用证明了该方法的可行性和有效性。

关键词：零件相似度 GBDT 加工链推荐知识图谱

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同方期刊数据库

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钻杆纵-扭耦合振动的试验研究

振动与冲击 2024年第4期43卷 314-320页

作者：李欣业李兴鹏李慨张华彪陈涛河北工业大学机械工程学院天津300401 天津商业大学机械工程学院天津300134

提出了一种新型的钻杆纵-扭耦合振动模拟测试系统。基于该系统设计了单因素试验,研究了驱动转速、进给速度、钻头直径、岩样强度和钻杆刚度对钻杆振动的影响规律,并通过正交试验探究了以上各因素对钻杆振动的影响程度。单因素试验结果表... 详细信息

提出了一种新型的钻杆纵-扭耦合振动模拟测试系统。基于该系统设计了单因素试验,研究了驱动转速、进给速度、钻头直径、岩样强度和钻杆刚度对钻杆振动的影响规律,并通过正交试验探究了以上各因素对钻杆振动的影响程度。单因素试验结果表明,随着转速的增加,纵向振动幅值先减小后增大,但扭转振动幅值逐渐减小;随着进给速度的增大,纵向振动幅值逐渐减小,但扭转振动的幅值逐渐增大;转速增加导致扭矩和钻压下降,而进给速度增加导致扭矩和钻压上升;采用小直径钻头,低强度岩样,低刚度钻杆均有助于减小钻杆纵向振动幅值,但均导致扭转振动幅值增加。正交试验结果表明,转速对纵向振动的影响程度最大,进给速度对扭转振动的影响程度最大。试验结果与已有钻杆纵-扭耦合振动两自由度模型的数值仿真结果基本吻合。

关键词：钻杆纵-扭耦合振动单因素试验正交试验

校企联合单片机专项训练提升职业能力的探索与实践——以贵阳学院机械工程学院为例

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天津科技 2024年第6期51卷 64-67页

作者：吴家福刘征宏胡浩郑俊强徐玉梁贵阳学院机械工程学院贵州贵阳550005

为缩短理论知识与工程应用的距离、提高学生技能与知识综合应用能力,从课程与工程应用之间的差距出发,开展校企联合实践训练方面的研究。分析单片机应用能力与职业能力的关系,探索校企联合单片机专项训练的组织实施途径,讨论单片机专项... 详细信息

为缩短理论知识与工程应用的距离、提高学生技能与知识综合应用能力,从课程与工程应用之间的差距出发,开展校企联合实践训练方面的研究。分析单片机应用能力与职业能力的关系,探索校企联合单片机专项训练的组织实施途径,讨论单片机专项训练对提升职业能力的促进作用,旨在探讨校企联合单片机专项训练对于提升学生职业能力的效果。

关键词：校企联合单片机专项训练职业能力