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基于改进信息熵的直接刀具状态监测设备部署

西南交通大学学报 2024年第1期59卷 160-167页

作者：由智超高宏力郭亮陈昱呈刘岳开西南交通大学先进驱动节能技术教育部工程研究中心四川成都610031 西南交通大学机械工程学院四川成都610031

在不拆刀情况下,基于机器视觉的在线刀具状态监测系统可完成刀具磨损测量和状态评估,但与在线捕获刀具图像质量息息相关的系统部署参数选择却鲜有研究.为解决上述问题,本文构建基于改进信息熵的多项式回归模型以实现刀具状态监测系统的... 详细信息

在不拆刀情况下,基于机器视觉的在线刀具状态监测系统可完成刀具磨损测量和状态评估,但与在线捕获刀具图像质量息息相关的系统部署参数选择却鲜有研究.为解决上述问题,本文构建基于改进信息熵的多项式回归模型以实现刀具状态监测系统的最优部署.首先,使用自适应阈值方法去除捕获刀具图像中背景要素干扰,并通过信息熵指标评估图像中刀具磨损区域的成像质量;然后,构建相机工作距离、曝光时间与所提出评价指标之间的多项式回归模型以描述部署参数与提出评价指标的映射关系;最后,应用最小二乘法求取多项式模型系数获得最优部署参数.在确保自变量的因子水平涵盖最优部署参数情况下设计正交实验,实验结果表明:提出的评价指标与工作距离、曝光时间等部署参数之间均存在主效应关系,符合光学成像系统的变化规律;与支持向量机、决策树和K近邻(K-nearest neighbor,KNN)算法等非线性回归预测模型相比,三次多项式回归模型预测误差最小,其平均绝对误差、均方误差、均方根误差分别为0.022631,0.00068,0.026069;在多项式回归模型求解的最优部署参数下,所捕获的刀具图像的测量精度达到96.76%,提高0.74%,满足刀具状态监测的精度要求.

关键词：信息熵方差分析多项式回归机器视觉刀具状态监测

电液混合动力系统关键技术及能量管理研究综述

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西南交通大学学报 2024年第3期59卷 600-614页

作者：刘桓龙西南交通大学先进驱动节能技术教育部工程研究中心四川成都610031 西南交通大学机械工程学院四川成都610031

现有混合动力驱动技术以油电、油液混合动力为主,旨在提高传统燃油车辆的能量利用率、降低油耗和排放.基于液压技术的大功率密度及能量再生优势,电液混合动力系统可在全速工况范围内实现能量高效利用,提高纯电驱系统的功率密度,有效改... 详细信息

现有混合动力驱动技术以油电、油液混合动力为主,旨在提高传统燃油车辆的能量利用率、降低油耗和排放.基于液压技术的大功率密度及能量再生优势,电液混合动力系统可在全速工况范围内实现能量高效利用,提高纯电驱系统的功率密度,有效改善电动车辆续驶里程及蓄电池循环使用寿命.本文对电液混合动力系统构型、能量回收技术、能量释放模式及控制策略等相关研究成果的进展、现状及发展趋势进行综述,分析了利用电液混合动力构型与先进能量管理策略提升纯电动车辆动力性能与能量利用率的可行性技术方案与应用前景.根据已有研究成果,装备电液混合动力系统后车辆最大可降低约40%的能量消耗,在能量高效利用方面具有显著优势.对于电液混合动力系统而言,液压能再生、耦合与释放等与行驶场景及电机工况点密切相关,研究重点应解决动力耦合、再生制动与能量管理等关键技术,从而提升动力系统的综合性能特别是功率密度与节能特性.

关键词：电液混合动力系统动力混合再生制动高效利用能量管理策略

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近断层大跨RC轻柔拱桥纵向阻尼器减震研究

吉林大学学报（工学版） 2024年第5期54卷 1355-1367页

作者：邵长江崔皓蒙漆启明庄卫林西南交通大学土木工程学院成都610031 西南交通大学陆地交通地质灾害防治技术国家工程研究中心成都610031

为提升高烈度近断层地区大跨轻柔拱桥的纵向抗震性能,通过非线性时程分析,探讨了某上承式RC拱桥黏滞阻尼器的适用性。对比该新型拱桥与常规RC拱桥结构体系、动力特性的差异,明确了其地震损伤路径,优化了阻尼器布置方案,探究了近远断层... 详细信息

为提升高烈度近断层地区大跨轻柔拱桥的纵向抗震性能,通过非线性时程分析,探讨了某上承式RC拱桥黏滞阻尼器的适用性。对比该新型拱桥与常规RC拱桥结构体系、动力特性的差异,明确了其地震损伤路径,优化了阻尼器布置方案,探究了近远断层地震动下墩柱响应规律及减震效果,考虑了高阶振型的影响,结合易损性说明了减震方案的合理性。结果表明:此类轻柔拱桥在近断层纵竖向设计地震下,中等高度立柱最易损伤,而拱肋保持弹性;在桥台及高柱处布置阻尼器的减震效果最佳;受高阶振型影响,设置阻尼器后的高墩柱墩身剪力及弯矩包络“S”形分布更显著;在近场脉冲及远场长周期地震下的结构响应更大,受位移脉冲的影响阻尼器滞回环会出现突变,但耗能显著、减震效果突出;4类近远场地震动下黏滞阻尼器均可有效降低拱桥墩柱的损伤概率,适用性较优,但需满足大出力、大量程的地震需求。

关键词：桥梁工程大跨轻柔拱桥近远断层地震动减震性能高阶振型易损性分析

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轨道车辆车门系统生命周期环境效益评价

济南大学学报(自然科学版) 2024年

作者：赵锐赵祎杰熊欣蒋启帆徐畅西南交通大学地球科学与环境工程学院成都海关技术中心

为了推动轨道交通车辆绿色制造的进程，以车门系统为研究对象，建立生命周期模型，构建环境效益评价体系，评价车门系统生命周期生产、运输、使用、废弃物处理阶段的主要环境影响，探究电力能源结构替代和焊接工艺变化对车门系统生命周... 详细信息

为了推动轨道交通车辆绿色制造的进程，以车门系统为研究对象，建立生命周期模型，构建环境效益评价体系，评价车门系统生命周期生产、运输、使用、废弃物处理阶段的主要环境影响，探究电力能源结构替代和焊接工艺变化对车门系统生命周期的环境影响。结果表明，车门系统生命周期环境影响贡献从大到小的阶段排序为生产阶段、废弃物处理阶段、使用阶段和运输阶段；环境影响指标潜值从大到小分别为化石能源消耗、温室气体排放和环境酸化；减少生产阶段和废弃物处理阶段的化石能源消耗和温室气体排放有助于产品生命周期环境效益提升；生产阶段中通过减少火电占比，优化电力结构，全球变暖潜值、化石能源消耗潜值和环境酸化潜值可分别降低38.96%、38.89%、38.86%；采用气体金属弧焊工艺替代保护性金属弧焊工艺，全球变暖潜值、化石能源消耗潜值和环境酸化潜值可分别降低64.71%、58.94%、59.85%。

关键词：轨道车辆车门系统生命周期评价环境效益电力结构焊接工艺

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Cr/Zr涂层环向压缩表面裂纹识别研究

机械工程学报 2024年第8期60卷 1-10页

作者：郑杰权伟刘洋卢学民刘晓红岳雅楠周腾蔡振兵西南交通大学电气工程学院成都611756 西南交通大学机械工程学院成都610031

针对Cr/Zr涂层表面裂纹图像存在的视野暗、噪声高及人工识别效率低等问题,建立Cr涂层表面裂纹自动精确识别与关键参数提取的技术和方法,并开展相关分析。在Cr/Zr涂层包壳管上进行环向压缩试验,采集裂纹图像,对采集到的图像数据设计了一... 详细信息

针对Cr/Zr涂层表面裂纹图像存在的视野暗、噪声高及人工识别效率低等问题,建立Cr涂层表面裂纹自动精确识别与关键参数提取的技术和方法,并开展相关分析。在Cr/Zr涂层包壳管上进行环向压缩试验,采集裂纹图像,对采集到的图像数据设计了一种Cr涂层表面裂纹识别与分析算法—CSCRA算法,该算法基于U2-Net神经网络对裂纹进行语义分割,从而获得Cr涂层表面裂纹的位置信息,然后设计了一种中轴线提取算法并结合连通域分析和距离计算对识别出的裂纹进行统计分析(包括数量、密度、长宽等)。相比于传统的边缘检测算法、阈值分割算法,设计的CSCRA算法能够准确有效识别多种形态的Cr涂层表面裂纹,自动完成识别裂纹的数量、密度、长宽等信息分析,得到了裂纹数量、密度、宽度信息与环向压缩形变量的对应关系。CSCRA算法能够解决传统识别算法连续性差、噪声高的问题。从裂纹数量、密度、宽度与环向压缩试验形变量之间的联系中,发现Cr涂层表面裂纹的数量和宽度随着环向压缩形变量的增大呈现出增大趋势,但两者在不同阶段增加速率不一致。

关键词： Cr/Zr涂层环向压缩裂纹识别 CSCRA算法神经网络

车端侧滚减振装置对高速双层动车组动力学性能的影响分析

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中国机械工程 2024年第4期35卷 742-751页

作者：王昕代亮成杨东晓罗贇池茂儒郭兆团曾鹏程西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室成都610031 中车青岛四方机车车辆股份有限公司技术中心青岛266111

双层动车组设置较大的二系横向阻尼来抑制一次蛇行引起的共振,而较大的二系横向阻尼会使车辆的横向平稳性变差。针对某型高速双层动车组横向平稳性差的问题,基于车端侧滚减振装置的工作原理建立了车端侧滚减振装置在车体滚摆和摇头运动... 详细信息

双层动车组设置较大的二系横向阻尼来抑制一次蛇行引起的共振,而较大的二系横向阻尼会使车辆的横向平稳性变差。针对某型高速双层动车组横向平稳性差的问题,基于车端侧滚减振装置的工作原理建立了车端侧滚减振装置在车体滚摆和摇头运动状态下的数学模型,并将AMEsim软件中建立的减振器仿真模型与台架试验进行验证。最后通过建立车端侧滚减振装置与被试车辆的联合仿真模型,在不改变车辆现有悬挂参数的基础上对车端侧滚减振装置的关键参数进行优化选取。仿真结果表明,车端侧滚减振装置可以在不影响车辆垂向平稳性、保证曲线运行安全性的前提下有效改善双层动车组的横向平稳性。

关键词：高速双层动车组车端侧滚减振装置横向平稳性参数优化

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一种用于磁悬浮汽车的永磁电动轮的优化策略

哈尔滨工业大学学报 2024年第7期56卷 162-170页

作者：李凯文郑珺向雨晴邓自刚石洪富祝翰林西南交通大学电气工程学院成都611756 牵引动力国家重点实验室(西南交通大学) 成都610031 西南交通大学机械工程学院成都610031

为了改善磁悬浮汽车的基础性能,基于目前国内外永磁电动悬浮的研究现状,提出了一种基于更优磁化角的永磁电动轮结构。首先从原理的角度分析磁化角度变化实现更优电动轮结构的理论合理性,通过优化环形永磁电动轮的磁化角可以增加单极对... 详细信息

为了改善磁悬浮汽车的基础性能,基于目前国内外永磁电动悬浮的研究现状,提出了一种基于更优磁化角的永磁电动轮结构。首先从原理的角度分析磁化角度变化实现更优电动轮结构的理论合理性,通过优化环形永磁电动轮的磁化角可以增加单极对的永磁体数量增加外围磁场强度,并利用等效面电流法推导得出更简洁的解析计算公式,分析得到了永磁电动轮与导体板之间的结构关系、磁场特性和涡流分布特点;然后在三维电磁仿真优化方面,从磁场、悬浮力、驱动力、浮重比和浮驱比等多个性能参数对比传统的永磁电动轮和改进的永磁电动轮。结果验证了改进后的永磁电动轮结构对其悬浮-驱动一体化功能具有有益提升,并从解析计算和实验分析两个角度共同验证三维电磁仿真的准确性和可靠性,为后续设计优化工作提供了可靠手段。这种Halbach阵列永磁电动轮的优化方案有助于磁悬浮概念车的基础性能提升,为“碳达峰、碳中和”背景下新型绿色环保交通工具的形成提供了可行的技术选择。

关键词：永磁电动悬浮永磁电动轮磁化角度悬浮驱动优化策略

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基于数字图像技术振动台试验结构位移信息捕捉技术研究

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振动与冲击 2024年第5期43卷 139-148,158页

作者：常铭宇申玉生张熙高登骆阳王浩鱇西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室成都610031 西南交通大学陆地交通地质灾害防治技术国家工程研究中心成都610031

针对振动台试验模型箱位移、围岩错动以及隧道衬砌变形监测的需求,将YOLO-V2、改进Canny边缘检测、Hough变换及倾斜矫正技术相结合,提出了一种倾斜影像的自动矫正技术,实现了将倾斜影像修正为相机光轴垂直于测点运动平面的图像分析;提... 详细信息

针对振动台试验模型箱位移、围岩错动以及隧道衬砌变形监测的需求,将YOLO-V2、改进Canny边缘检测、Hough变换及倾斜矫正技术相结合,提出了一种倾斜影像的自动矫正技术,实现了将倾斜影像修正为相机光轴垂直于测点运动平面的图像分析;提高了试验数据结果的处理精度,扩大了目标追踪算法在结构位移和变形监测的使用范围。同时通过核相关滤波技术完成对修正后的影像进行追踪,形成一套完整的地震动信号捕捉与监测系统。采用该系统进行了强震作用下穿越断层隧道韧性结构减震抗错性能试验研究,分别对模型箱位移、围岩错动和隧道衬砌变形进行信号识别与捕捉,同时对比分析了高精度拉线式位移计和位移传感器采集的数据,验证了系统的可靠性。结果表明:在监测点位设有标记物时,首先对采集结果进行倾斜矫正后追踪,通过监测结果与位移传感器进行对比,两者的2-范数小于0.005;而在无标记物时对结构表面特征物进行追踪,精度达到了97.5%;试验数据证明通过倾斜影像自动矫正技术来完成非对正对标记物时的影像进行追踪具有较高可靠性。

关键词：振动台试验变形监测 Canny边缘检测倾斜影像自动修正目标追踪

基于轻量级卷积网络的铣削粗糙度在机监测研究

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西南交通大学学报 2024年第1期59卷 193-200页

作者：刘岳开高宏力郭亮由智超李世超西南交通大学教育部先进驱动研究与节能中心四川成都610031 西南交通大学机械工程学院四川成都610031 国防科技大学装备综合保障技术重点实验室湖南长沙410073

传统机器学习类方法对光源类型、设备安装误差等因素较为敏感,需要反复调试与实验,难以实现规模化生产的自动检测.针对上述问题,提出了一种铣削粗糙度在机监测方法,有效提升了检测效率和准确性.首先,采用低感度参数设置的方向梯度直方... 详细信息

传统机器学习类方法对光源类型、设备安装误差等因素较为敏感,需要反复调试与实验,难以实现规模化生产的自动检测.针对上述问题,提出了一种铣削粗糙度在机监测方法,有效提升了检测效率和准确性.首先,采用低感度参数设置的方向梯度直方图特征的候选框提取算子实现铣削工件的定位,并基于点匹配算法校正安装误差;然后,通过清晰度评价指标实现工业相机对焦过程优化;最后,构建了一种面向移动端实时计算的轻量级卷积神经网络模型,可对不同粗糙度工件表面纹理进行分类,并在立铣加工纹理数据集上进行了实验验证.实验结果表明:相比普通卷积神经网络,在模型复杂度相似的情况下,以乘、加运算次数为指标,提出模型推理所需运算量减少55%;代价敏感函数的引入能有效提升粗糙度识别模型对不平衡数据的稳定性;所提方法与传统机器学习方法相比,在检测帧率、图像分辨率相同的实验条件下,精准率、召回率分别提高了8%、21%.

关键词：粗糙度测量加工表面纹理深度可分离卷积方向梯度直方图移动端实时计算计算机视觉