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激光熔覆MoNbTaVW难熔高熵合金涂层微动磨损性能

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材料导报 2024年第7期38卷 173-178页

作者：董颖辉陈飞寰蔡召兵林广沛卢冰文张坡古乐武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学精密制造研究院武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室武汉430081 广东省科学院新材料研究所广州510651

研究了采用激光熔覆技术制备的MoNbTaVW难熔高熵合金涂层在不同载荷(10N、20N、30N)、不同微动磨损幅值(50μm、150μm、250μm)、不同循环次数(5000、10000、15000)下的微动磨损性能及微动磨损机制。结果表明:所制备的MoNbTaVW难熔高... 详细信息

研究了采用激光熔覆技术制备的MoNbTaVW难熔高熵合金涂层在不同载荷(10N、20N、30N)、不同微动磨损幅值(50μm、150μm、250μm)、不同循环次数(5000、10000、15000)下的微动磨损性能及微动磨损机制。结果表明:所制备的MoNbTaVW难熔高熵合金涂层由Fe_(7)Ta_(3)型HCP固溶体相、FCC固溶体相及(Fe,Ni)基体相组成,其中FCC相为未熔的高熵合金粉末。根据正交实验极差分析可知,微动磨损幅值对磨损体积的影响最大,微动磨损载荷对磨损体积的影响次之,微动磨损循环次数对磨损体积的影响最小,其中MoNbTaVW难熔高熵合金涂层在15000次、20N、250μm微动磨损条件下的磨损体积达到最大值;微动磨损载荷对摩擦系数的影响最大,微动磨损幅值对摩擦系数的影响次之,微动磨损循环次数对摩擦系数的影响最小,其中MoN bTaVW难熔高熵合金涂层在10000次、30 N、150μm微动磨损条件下的摩擦系数达到最大值。MoNbTaVW难熔高熵合金涂层的微动磨损机制主要为氧化磨损和黏着磨损,磨损产生的磨损碎片主要为Ta、W的氧化物。

关键词：难熔高熵合金微动磨损摩擦学性能正交实验

基于自适应特征选择k子凸包的滚动轴承故障诊断

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机械强度 2024年第2期46卷 255-263页

作者：胡爱孺吴占涛杨宇程军圣湖南大学机械与运载工程学院长沙410082 湖南大学装备服役质量保障湖南省重点实验室长沙410082

滚动轴承故障诊断中往往将特征选择和分类器的设计分别进行研究,从而难以获得满意的分类精度。将特征选择和分类器寻优结合起来,提出了一种自适应特征选择k子凸包(Adaptive Feature Selection K-sub Convex Hull, AFSKCH)的分类模型,从... 详细信息

滚动轴承故障诊断中往往将特征选择和分类器的设计分别进行研究,从而难以获得满意的分类精度。将特征选择和分类器寻优结合起来,提出了一种自适应特征选择k子凸包(Adaptive Feature Selection K-sub Convex Hull, AFSKCH)的分类模型,从而实现了故障特征自适应选择和分类的一体化。首先,利用凸包距离函数保持数据流形上的局部邻域结构,通过交替构造k子凸包得到特征权值矩阵;其次,采用线性规划接近度方法求解k子凸包距离,利用乘子交替方向法得到自适应特征空间;最后,根据测试点到k子凸包的最小重构距离进行分类。滚动轴承故障振动信号分析结果表明,该方法特征选择性能优于其他特征选择方法,且具有较高的分类精度。

关键词：自适应特征选择邻域嵌入 k子凸包滚动轴承故障诊断

基于改进的多曝光图像融合数字光栅投影法的煤块表面形貌测量

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激光与光电子学进展 2024年

作者：雷经发缪远航张淼李永玲赵汝海安徽建筑大学机械与电气工程学院工程机械智能制造安徽省教育厅重点实验室过程装备与控制工程四川省高校重点实验室

煤炭作为重要能源，测量其表面形貌有利于对煤炭的深入研究。双目数字光栅投影法在三维形貌测量中应用广泛，但当被测物表面像煤块这样反射率较低时，就会出现由于表面反射率不足而导致数字条纹信息缺失的问题。基于此，提出一种自适应... 详细信息

煤炭作为重要能源，测量其表面形貌有利于对煤炭的深入研究。双目数字光栅投影法在三维形貌测量中应用广泛，但当被测物表面像煤块这样反射率较低时，就会出现由于表面反射率不足而导致数字条纹信息缺失的问题。基于此，提出一种自适应多曝光图像融合双目数字光栅投影法。本文方法首先根据K-means聚类分析法对初始曝光下采集到的图像进行分割，再计算每组像素簇对应的最佳曝光时间；其次根据最佳曝光时间采集投影白光和条纹的图像；然后采用多曝光图像融合法合成新的条纹图像；最后利用多频外差法以及相位匹配对煤块进行三维形貌重建。实验结果表明，该方法在拍摄煤块时的点云重建率均高达99%以上，较大程度地克服了因被测物表面低反射率造成的测量困难，较好地重建了煤块的表面形貌。

关键词：数字光栅投影双目视觉聚类分析多曝光图像融合表面形貌测量

基于局部信息熵和改进AD-Census变换的自适应立体匹配

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激光与光电子学进展 2024年

作者：雷经发韦子涵李永玲赵汝海张淼安徽建筑大学机械与电气工程学院工程机械智能制造安徽省教育厅重点实验室过程装备与控制工程四川省高校重点实验室

为了提高传统局部匹配算法在弱纹理区域的匹配精度，解决AD-Census变换在代价融合过程中未能很好适应局部区域特征的问题，提出了一种基于局部信息熵和改进ADCensus变换的自适应立体匹配算法。在代价计算阶段，首先对输入图像进行局部... 详细信息

为了提高传统局部匹配算法在弱纹理区域的匹配精度，解决AD-Census变换在代价融合过程中未能很好适应局部区域特征的问题，提出了一种基于局部信息熵和改进ADCensus变换的自适应立体匹配算法。在代价计算阶段，首先对输入图像进行局部信息熵计算，根据像素点邻域局部信息熵选择改进Census变换的自适应窗口大小；然后由局部信息熵值计算自适应融合权重值，获得改进Census和AD代价的融合代价。在代价聚合部分，引入单方向动态规划聚合算法；最后经过视差计算和优化得出最终视差结果。选用Middlebury测试平台上标准图像对算法进行测试，实验结果显示，本文算法在非遮挡区域和全部区域的平均误匹配率分别为5.94%和8.37%，匹配效果优于很多现有算法，并具有较好的适用性和抗噪能力。

关键词：立体匹配局部信息熵 AD-Census 自适应权重代价聚合

基于混合扩张状态观测器的农田平地机液压系统反步滑模控制研究

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农业机械学报 2024年第7期55卷 37-46页

作者：魏新华王庆壮吉鑫刘成良汪岸哲江苏大学农业工程学院智能农机装备理论与技术重点实验室上海交通大学机械与动力工程学院

为解决农田平地机液压系统在复杂地貌平地作业时控制精度低、抗干扰能力差等问题，设计了一种基于混合扩张状态观测器(HESO)的反步滑模控制器。其中，HESO基于输出反馈信号估计系统未知状态和总扰动，并在前馈通道中进行扰动补偿；基于... 详细信息

为解决农田平地机液压系统在复杂地貌平地作业时控制精度低、抗干扰能力差等问题，设计了一种基于混合扩张状态观测器(HESO)的反步滑模控制器。其中，HESO基于输出反馈信号估计系统未知状态和总扰动，并在前馈通道中进行扰动补偿；基于快速趋近律设计的反步滑模控制器输出连续光滑的控制量，增强了系统鲁棒性，克服了系统非线性与参数不确定性问题；通过Lyapunov稳定性理论对所提出的观测器和控制器稳定性进行验证，得到误差一致有界稳定结论；通过AMESim和Matlab/Simulink联合仿真与田间试验对本文控制算法的有效性和优越性进行了验证。在两条地貌情况较为复杂波浪地中单次平地和地貌情况较为相似的两田块进行3次遍历试验表明，使用本文控制方法，平地后高程相较于平地前标高的平均绝对误差、最大绝对误差、绝对误差标准差分别为0.053、0.146、0.037 m和0.02、0.041、0.011 m,较PID算法分别降低36.35%、28.32%、31.37%和62.6%、50%、51.83%。

关键词：农田平地机混合扩张状态观测器反步滑模控制联合仿真

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辣椒机械式自动精量排种器设计与试验

农业工程学报 2024年第8期40卷 19-29页

作者：李旭廖俊卿曾金平胡齐深刘大为谢方平王修善湖南农业大学机电工程学院长沙410128 湖南省智能农机装备重点实验室长沙410128 农业农村部南方智能育秧(苗)重点实验室益阳413055 湖南省智能育秧育苗装备工程技术研究中心益阳413055

辣椒漂浮育苗具有占地面积小、育苗周期短和椒苗品质好的优点,播种环节要求一穴一粒精量播种,通常采用人工点播,存在劳动强度大和播种效率低的问题。针对以上问题,该研究以磁力回位型排种器为基础,设计了一种适于辣椒漂浮育苗的机械式... 详细信息

辣椒漂浮育苗具有占地面积小、育苗周期短和椒苗品质好的优点,播种环节要求一穴一粒精量播种,通常采用人工点播,存在劳动强度大和播种效率低的问题。针对以上问题,该研究以磁力回位型排种器为基础,设计了一种适于辣椒漂浮育苗的机械式自动精量排种器,并对关键机构进行设计,通过单因素试验获得曲柄直径、曲柄电机工作转速和种量的较优区间,以单粒合格指数、重播指数和漏播指数为指标进行三因素三水平正交试验,建立回归模型,并进行参数优化。试验结果表明,在排种器旋转倾角30°、旋转电机角速度0.07 rad/s(即生产率240盘/h),曲柄直径为30 mm、曲柄电机转速为230 r/min、种量为4千粒时,排种器的播种效果较好,单粒合格指数为91.04%,重播指数为5.21%,漏播指数为3.75%,相比于人工操作磁力回位型排种器,单粒合格指数提升了5.81个百分点,重播指数降低了6.45个百分点,满足辣椒漂浮育苗的播种要求,可为辣椒育苗轻简化生产和小籽粒种子的机械式精量排种器研究提供参考。

关键词：农业机械排种器辣椒漂浮育苗精量播种

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气动软体致动器研究综述

机械科学与技术 2024年

作者：肖伟胡国良肖毅华胡德安湖南大学特种装备先进设计技术与仿真教育部重点实验室华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室

气动软体致动器与生俱来的适应性、柔顺性和安全性，使得其在仿生运动、柔性抓取等领域中有着广泛的应用前景。本文从结构设计和驱动原理综述了气动软体致动器的研究现状，并讨论了不同致动器的性能特点。随后介绍了气动软体致动器在力... 详细信息

气动软体致动器与生俱来的适应性、柔顺性和安全性，使得其在仿生运动、柔性抓取等领域中有着广泛的应用前景。本文从结构设计和驱动原理综述了气动软体致动器的研究现状，并讨论了不同致动器的性能特点。随后介绍了气动软体致动器在力学建模和应用方面的研究。最后，总结了气动软体致动器在气源供给、可靠性和力学建模方面所面临的挑战，并指出了该领域今后的研究方向，有望为气动软体致动器的未来发展提供参考，进而促进软体机器人的实用化。

关键词：气动软体致动器结构设计力学建模软体机器人

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基于阵列分布信息引导的密集目标检测算法

激光与光电子学进展 2024年第10期61卷 209-219页

作者：童浩吴静静安聪颖江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡214122

针对工业场景下密集相似目标检测过程中,容易出现定位误差和伪目标等问题,提出一种基于阵列分布信息引导的密集目标检测算法。从密集目标图像中提取种子目标,根据目标阵列排布规则设计四方向搜索匹配策略,以种子目标的四邻域构建候选目... 详细信息

针对工业场景下密集相似目标检测过程中,容易出现定位误差和伪目标等问题,提出一种基于阵列分布信息引导的密集目标检测算法。从密集目标图像中提取种子目标,根据目标阵列排布规则设计四方向搜索匹配策略,以种子目标的四邻域构建候选目标匹配区域,利用重索引算法更新目标位置索引,不断遍历实现所有目标的精确定位;针对相似目标检测困难的问题,在卷积神经网络前引入Transformer自注意力结构,提取样本间位置和类别的相关性特征,设计基于组图孪生卷积Transformer的分类网络,增强相邻目标图像结构化信息,实现密集相似目标的精确分类,最终完成稳健的目标检测任务。对大量密集目标图像数据集进行实验,结果表明,所提算法在精度上优于对比算法,检测分类准确率达到98.71%,可以完整提取目标并进行精确分类。

关键词：目标检测密集目标阵列信息四方向搜索匹配 Transformer

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基于DSCS-YOLO的苹果表面缺陷检测方法

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南京农业大学学报 2024年第3期47卷 592-601页

作者：朱琦周德强盛卫锋左文娟朱家豪江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡214122

[目的]针对苹果无损检测过程中表面缺陷检测精度低的问题,提出一种基于DSCS-YOLO的苹果表面缺陷检测方法。[方法]首先为提高网络对表面缺陷细节特征的提取能力,设计一种基于Dense模块以及SE模块的深浅特征选择模块DSCS(deep and shallow... 详细信息

[目的]针对苹果无损检测过程中表面缺陷检测精度低的问题,提出一种基于DSCS-YOLO的苹果表面缺陷检测方法。[方法]首先为提高网络对表面缺陷细节特征的提取能力,设计一种基于Dense模块以及SE模块的深浅特征选择模块DSCS(deep and shallow feature selection module),采用DSCS替换Backbone中的C3模块,在保留表面缺陷浅层信息的基础上强化对重要特征的学习,并起到削弱冗余特征的作用;针对Backbone与Neck部分输出信息过多导致的参数耦合问题,利用解耦头原理对Head层部分进行分层预测。其次采用ELU激活函数改进原有解耦头,简化末端结构,使网络训练更加容易。最后针对表面缺陷标注困难的问题,采用Wise-IoU损失函数代替CIoU损失函数,为不同质量的标注提供非线性增益,实现网络的动态聚焦学习。[结果]DSCS-YOLO提高了对小目标的检测能力,在苹果表面缺陷测试集上平均精度均值达到90.9%,相较于YOLOv3-tiny、YOLOv5s、YOLOX-s以及SSD分别提高了4.5%、1.9%、6.3%、16.3%,检测效果最优。同时模型参数量为9.54 M,推理时间仅为2.8 ms,检测速度快,满足实际应用需求。[结论]改进后的DSCS-YOLO提高了YOLOv5s算法的精度,实现了苹果表面缺陷的精准识别。

关键词：苹果表面缺陷检测特征融合动态聚焦损失函数 YOLOv5s 注意力机制

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