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SiO_(2)包覆单硬脂酸甘油酯/聚乙烯基共混膜制备及其长效防雾性能

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2344-2354页

作者：朱喜成丘晓琳丁相斐陈锦华张佳伟江南大学机械工程学院无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室无锡214122

防雾薄膜包装可以降低包装内的水分活度,减少果蔬腐败变质产生的大量浪费,因此具有十分重要的研究意义。本文以SiO_(2)为壁材,采用乳液聚合法对单硬脂酸甘油酯(GMS)芯材进行包覆,并将其与线型低密度聚乙烯(LLDPE)混合,制备出了一种长效... 详细信息

防雾薄膜包装可以降低包装内的水分活度,减少果蔬腐败变质产生的大量浪费,因此具有十分重要的研究意义。本文以SiO_(2)为壁材,采用乳液聚合法对单硬脂酸甘油酯(GMS)芯材进行包覆,并将其与线型低密度聚乙烯(LLDPE)混合,制备出了一种长效防雾薄膜。结果表明:通过FTIR和XRD对制备样品进行了化学成分、晶型结构分析,证明了GMS被成功包覆;通过SEM对样品的微观形貌和防雾膜截面微观结构进行分析,所制备的GMS@SiO_(2)为类球形,在薄膜中分散较好;粒径、DSC测试表明,GMS和正硅酸四乙酯(TEOS)使用量在1∶2条件下制备的GMS@SiO_(2)样品的粒径均一性较好,83.05%集中在20~100 nm,且有着最高的包覆率,为69.9%;N_(2)吸附-脱附结果显示:GMS@SiO_(2)表面存在许多的介孔结构,孔径为17.918 nm,可以有效延缓GMS的释放;通过TG对样品的热性能进行分析,发现SiO_(2)壁材对GMS起到了较好的保护作用,GMS的最大损失温度由298℃提高到了405℃,提升了约107℃;通过热防雾测试发现,所制备的薄膜可有效延长薄膜的防雾时间且防雾性能优越,在1~11 h内,薄膜防雾等级为DE级;11~60 h内,薄膜防雾等级为E级,而直接加入GMS制备的防雾薄膜在1~11 h防雾等级为E级,在11~60 h内防雾等级为D级,所制备的防雾膜在果蔬保鲜等领域将有着广阔的应用前景。

关键词：单硬脂酸甘油酯包覆 SiO_(2) 乳液聚合长效防雾膜

基于IDACL深度度量学习的零件表面缺陷检测

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华中科技大学学报(自然科学版) 2024年第6期52卷 32-38页

作者：李可储世伟顾杰斐宿磊薛志钢江南大学江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江南大学机械工程学院江苏省特种设备安全检验监督研究院无锡分院

针对深度度量学习模型应用于机械零件表面缺陷检测存在易受噪声标签干扰、训练时间长、分类精度不高等问题，提出了一种基于改进深度注意中心损失(IDACL)的深度度量学习方法．首先，用O2U-Net模型对样本数据进行清洗，减少噪声样本对模... 详细信息

针对深度度量学习模型应用于机械零件表面缺陷检测存在易受噪声标签干扰、训练时间长、分类精度不高等问题，提出了一种基于改进深度注意中心损失(IDACL)的深度度量学习方法．首先，用O2U-Net模型对样本数据进行清洗，减少噪声样本对模型训练的影响；然后，将O2U-Net模型参数迁移至深度度量学习模型，并提取各类样本中心作为深度注意中心损失的初始类中心；最后，根据样本点与类中心的距离设置权重以优化损失函数，提高模型的分类精度．中间壳体零件表面缺陷的实验结果表明，提出的方法相较其他方法具有更快的训练速度和更高的检测精度．

关键词：表面缺陷检测深度度量学习深度注意中心损失 O2U-Net模型机械零件

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基于DLP工艺的柔弹性点阵吸能支架研究

机械强度 2024年第1期46卷 48-54页

作者：方创纪小刚邓霖王炜江南大学机械工程学院无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室无锡214122

面向微小多功能支架结构设计与原型制造需求,开展了基于数字光处理(Digital Light Processing,DLP)快速成形工艺的柔弹性点阵支架设计与制备研究。以胞元结构几何拓扑设计为主线,利用Timoshenko梁理论对胞元结构建立等效力学模型,得到... 详细信息

面向微小多功能支架结构设计与原型制造需求,开展了基于数字光处理(Digital Light Processing,DLP)快速成形工艺的柔弹性点阵支架设计与制备研究。以胞元结构几何拓扑设计为主线,利用Timoshenko梁理论对胞元结构建立等效力学模型,得到预测能量吸收的数学模型,聚焦分析胞元几何尺寸和承载方向对其影响规律。配置新颖柔弹性光敏树脂为成形材料,选用DLP成形工艺,实现对应点阵结构的高精、高效制备。结合数值模拟和物理实验,着重探究了杆径、胞元边长、点阵层数对点阵结构吸能特性的影响。结果表明,该点阵结构面外压缩较面内压缩具有显著优越的吸能特性,且胞元边长越小,杆径越大,点阵层数越多,吸能特性越佳。理论分析、数值模拟和物理实验所得规律基本一致,可为后续皮肤组织工程支架的研制提供相关理论参考。

关键词：组织工程支架柔弹性点阵结构等效力学模型 DLP 成形工艺压缩吸能

pH响应性气体渗透CNC/PBAT复合膜的制备与性能

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化工学报 2024年第3期75卷 1040-1051页

作者：丁相斐丘晓琳朱喜成张佳伟陈锦华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

具有可调控气体渗透的薄膜对包装保鲜领域发展具有重要意义,而设计具有pH响应性渗透和高力学性能的薄膜仍然是一个挑战。设计琥珀酸酐酯化与二乙烯三胺酰胺化的两步取代反应,实现纤维素纳米晶表面胺基(A-CNC)与羧基(S-CNC)功能化修饰,... 详细信息

具有可调控气体渗透的薄膜对包装保鲜领域发展具有重要意义,而设计具有pH响应性渗透和高力学性能的薄膜仍然是一个挑战。设计琥珀酸酐酯化与二乙烯三胺酰胺化的两步取代反应,实现纤维素纳米晶表面胺基(A-CNC)与羧基(S-CNC)功能化修饰,进一步与聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)复合,制备具有互反pH响应性气体渗透的复合薄膜。结果表明,通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)和核磁共振^(13)C谱(^(13)C NMR)对纤维素纳米晶及其功能化修饰进行表征,证实改性成功。对复合薄膜性能表征:在力学性能方面,S-CNC/PBAT(3/97)与A-CNC/PBAT(5/95)复合薄膜拉伸强度达到最高,比PBAT分别增加40.44%与50.56%,但断裂伸长率下降,断裂模式由韧性向脆性断裂转变。在气体渗透性方面,复合薄膜展现出互反pH响应渗透特征。S-CNC/PBAT(5/95)复合薄膜渗透性出现正响应变化趋势,随着缓冲液pH(3~12)升高,CO_(2)与O_(2)渗透性分别增加67.98%和48.34%,水蒸气渗透性从2.467×10^(-13)变化到3.039×10^(-13)g·cm/(cm^(2)·s·Pa);而A-CNC/PBAT(5/95)复合薄膜渗透出现pH负响应性现象,CO_(2)与O_(2)渗透性分别降低63.00%与54.61%,水蒸气渗透性从2.747×10^(-13)变化到2.043×10^(-13)g·cm/(cm^(2)·s·Pa)。这种具有pH响应性渗透的复合薄膜在智能包装领域具有广阔的前景。

关键词：纤维素纳米晶功能化修饰复合材料力学性能响应性渗透

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果蔬微孔膜内湿度调节包装设计及试验验证

食品与发酵工业 2024年第5期50卷 267-273页

作者：白静怡雷婷婷钱静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

在保持果蔬包装内气氛的条件下,通过优化并控制包装内的相对湿度,减少了果蔬袋内凝水和失水,试验结果对果蔬采后品质影响显著。通过对果蔬冷藏期间的气体传递、果蔬蒸腾以及薄膜透湿过程进行分析建模,确定包装贮存气氛环境条件,近一步... 详细信息

在保持果蔬包装内气氛的条件下,通过优化并控制包装内的相对湿度,减少了果蔬袋内凝水和失水,试验结果对果蔬采后品质影响显著。通过对果蔬冷藏期间的气体传递、果蔬蒸腾以及薄膜透湿过程进行分析建模,确定包装贮存气氛环境条件,近一步利用所建模型设计微孔参数和薄膜面积,从而使果蔬在贮藏时保持适宜的气氛和相对湿度条件。以双孢菇为试验对象,通过测定双孢菇呼吸速率,设计合适的微孔数量、直径以及薄膜面积;通过贮藏试验对比多种薄膜面积包装内气体组分、失重率、亮度和相对湿度,对模型进行试验验证。结果表明,在5℃、100 g的双孢菇根据模型计算得出的微孔参数(n=4,d=50μm)、薄膜面积(442~553 cm^(2))条件下,与其他组相比能够保持较好的气氛范围[O_(2)为(5±2)%,CO_(2)为(17±4)%]和相对湿度(93%~100%),显著抑制双孢菇的多酚氧化酶活性,在贮藏10 d后的亮度值为83.48±0.61,失重率为(3.86±0.44)%,保鲜期可达12 d,试验数据与模型预测值具有较高的吻合度。

关键词：果蔬保鲜气调包装相对湿度微孔包装可降解塑料

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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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

基于神经网络的皮瓣供区闭合结果预测方法研究

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力学季刊 2024年第1期45卷 30-41页

作者：孙榕纪小刚李华彬辛嘉铭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

针对研究皮瓣切口闭合机制的有限元法存在耗时长、专业性强等不足,本文提出了一种基于神经网络和有限元模拟的供区闭合应力与术后皮肤突起高度的快速预测方法.首先,构建考虑腿部供区组织纵剖面结构的超弹性有限元模型,对不同几何尺寸、... 详细信息

针对研究皮瓣切口闭合机制的有限元法存在耗时长、专业性强等不足,本文提出了一种基于神经网络和有限元模拟的供区闭合应力与术后皮肤突起高度的快速预测方法.首先,构建考虑腿部供区组织纵剖面结构的超弹性有限元模型,对不同几何尺寸、不同组织厚度的切口闭合进行力学仿真分析,并建立神经网络数据集;搭建切口闭合模拟试验平台,采用数字图像相关法(Digital Image Correlation, DIC)验证有限元模型的可靠性;接着,以闭合模拟结果为样本的数据集作为输入,对BP (Back Propagation)、RBF (Radial Basis Function)、EBF(Elliptic Basis Function)三种模型进行训练优选,构建切口闭合预测模型;最后,采用预测模型扩充样本数据,结合Sobol灵敏度分析法探求各输入参数对切口闭合的影响.结果表明,EBF神经网络效果最佳,可有效预测切口闭合结果,切口短轴、长轴长度对闭合结果影响最大,皮肤厚度次之,脂肪厚度影响最低.同时,本文分析了各参数变化对闭合效果的影响,为腿部供区缝合手术提供参考依据.

关键词：皮肤缝合神经网络预测模型灵敏度分析

基于改进YOLOv5s的口腔全景片牙齿病症识别算法

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中国激光 2024年

作者：孙召飞俞经虎朱行飞陆煜张不凡王启蒙江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江南大学机械工程学院

目前大多数研究侧重于单一牙科疾病，而患者通常同时携带多种口腔病变。判读口腔全景片是评估患者口腔健康的重要手段，然而大量的读片会过多占用医生就诊时间。为此，本文提出一种基于YOLOv5s的高效口腔全景片病症识别网络YOLO-Teeth... 详细信息

目前大多数研究侧重于单一牙科疾病，而患者通常同时携带多种口腔病变。判读口腔全景片是评估患者口腔健康的重要手段，然而大量的读片会过多占用医生就诊时间。为此，本文提出一种基于YOLOv5s的高效口腔全景片病症识别网络YOLO-Teeth，用以识别多种牙科病症。为了增强骨干网络的特征提取能力，引入Triplet注意机制，使网络更准确识别病症。在Neck部分采用BiFPN模块实现深层和浅层特征更为充分融合，确保网络更有效地处理全景片中复杂信息。使用MPDIoU损失函数替换CIoU损失函数，提高网络的定位精度。实验结果显示，YOLO-Teeth网络的m AP达到86.6%，相较于YOLOv5s网络提升了4.1%，也优于其他主流检测网络。这表明YOLO-Teeth可协助医生快速、准确地诊断口腔病情，有效缓解就诊压力。

关键词：图像处理牙齿病症识别深度学习口腔全景片