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基于NURBS曲线的提花机拉刀结构优化

机械强度 2024年第3期46卷 611-617页

作者：杨振宁李玉良东华大学机械工程学院上海201620 东华大学人工智能研究院上海201620 东华大学上海工业大数据与智能系统工程技术研究中心上海201620

针对大型提花机承受载荷时易发生弯曲变形导致拉刀提升高度不够,使直针钩子无法被电磁装置吸附的问题,首先对拉刀结构、载荷以及曲柄滑块驱动机构运动情况进行分析。其次,基于变截面梁理论和结构优化的方法,采用非均匀有理B样条(Non-Uni... 详细信息

针对大型提花机承受载荷时易发生弯曲变形导致拉刀提升高度不够,使直针钩子无法被电磁装置吸附的问题,首先对拉刀结构、载荷以及曲柄滑块驱动机构运动情况进行分析。其次,基于变截面梁理论和结构优化的方法,采用非均匀有理B样条(Non-Uniform Rational B-Splines,NURBS)曲线表达拉刀侧面、截面形状,通过数值方法计算拉刀截面惯性矩函数、弯矩函数,并通过有限差分法计算拉刀变形量。通过有限元方法(Finite Element Method,FEM)、等效为等截面梁的方法对挠度计算方法进行验证,误差在10%以内。最后,以最小质量为目标,采用原-对偶不可行内点算法对拉刀结构进行优化。优化结果表明,相较于优化初值模型,拉刀质量减小约17%,最大挠度减小约2667%。

关键词：提花机拉刀变截面梁 NURBS 方法弯曲变形结构优化

基于动态时间规整的纱线毛羽H值周期模式识别方法

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东华大学学报（自然科学版） 2022年第6期48卷 77-83页

作者：王波波朱闯闯郑小虎汪俊亮鲍劲松东华大学机械工程学院上海201620 东华大学人工智能研究院上海201620 东华大学上海工业大数据与智能系统工程技术研究中心上海201620

为了从具有周期性的纱线毛羽H值数据中提取有代表性的毛羽H值周期模式(即周期时间或周期数据长度上毛羽数据的变化),使用动态时间规整(dynamic time warping,DTW)算法识别毛羽H值的周期模式,同时使用局部暴力搜索和剪枝算法对DTW算法进... 详细信息

为了从具有周期性的纱线毛羽H值数据中提取有代表性的毛羽H值周期模式(即周期时间或周期数据长度上毛羽数据的变化),使用动态时间规整(dynamic time warping,DTW)算法识别毛羽H值的周期模式,同时使用局部暴力搜索和剪枝算法对DTW算法进行优化。从14台细纱机上采集棉纺与混纺纱试样,利用乌斯特条干仪测得的毛羽H值计算理论周期及任意两周期模式间的DTW距离。结果表明:当DTW距离矩阵中出现显著不同于其他周期模式的现象时,该设备可能存在异常或故障;在设定的试验条件下,不同品种纱线的理论周期和实际周期存在差异,平均相差0.48 m,由此可根据实际周期反向推导纱线每分钟的实际卷绕长度。

关键词：纱线毛羽H值周期模式动态时间规整局部暴力搜索剪枝算法

涡流传感器在电子提花机工作状态检测中的应用

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组合机床与自动化加工技术 2023年第5期 115-119页

作者：刘祥佟李玉良东华大学机械工程学院上海201620 东华大学人工智能研究院上海201620 东华大学上海工业大数据与智能系统工程技术研究中心上海201620

为保证电子提花机电磁阀组件在自动织造系统中的可靠动作,减少其对织物产生的轨迹误差,设计了一种对电磁阀组件工作状态检测的涡流阵列传感器。通过理论计算和组件结构确定检测线圈的相关参数,采用多路复用开关对阵列信号提取;在Ansoft ... 详细信息

为保证电子提花机电磁阀组件在自动织造系统中的可靠动作,减少其对织物产生的轨迹误差,设计了一种对电磁阀组件工作状态检测的涡流阵列传感器。通过理论计算和组件结构确定检测线圈的相关参数,采用多路复用开关对阵列信号提取;在Ansoft Maxwell电磁场仿真中建立传感器检测模型,求解电磁阀组件在两个工作状态下的电感变化;考虑通丝张紧产生的微位移,仿真分析通丝位移1~10 mm的对传感器输出变化的影响,并进行实验验证仿真结果的正确性。结果表明,传感器产生的489 nH的电感变化可以反应出电磁阀组件的工作状态,验证了检测方法的正确性,且最大误差不超过2.559%,能为提花机控制系统提供可靠的反馈数据。

关键词：涡流检测阵列线圈电磁阀组件电磁场仿真电子提花机

基于Attention-BLSTM的复杂产品制造质量预测方法

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计算机集成制造系统 2023年第12期29卷 3974-3984页

作者：房鑫洋张洁吕佑龙左丽玲刘骁佳东华大学机械工程学院上海201620 东华大学人工智能研究院上海201620 上海工业大数据与智能系统工程技术研究中心上海201620 上海航天精密机械研究所上海201600

复杂产品制造过程中工艺数据的高维特性以及工艺数据间的复杂关联特性,使得工艺数据中的深层次关键工艺特征难以挖掘,限制了产品质量的准确预测。鉴于此,提出一种基于注意力机制(Attention)与双向长短期记忆网络(BLSTM)的复杂产品质量... 详细信息

复杂产品制造过程中工艺数据的高维特性以及工艺数据间的复杂关联特性,使得工艺数据中的深层次关键工艺特征难以挖掘,限制了产品质量的准确预测。鉴于此,提出一种基于注意力机制(Attention)与双向长短期记忆网络(BLSTM)的复杂产品质量预测方法。首先,设计数据预处理环节进行工艺数据清洗以及互信息特征筛选。然后,运用BLSTM网络模拟产品制造过程误差的复杂传递特性,挖掘上下游工艺参数的关联关系,输出BLSTM所有时刻提取的关联化工艺特征;同时,设计了Self-Attention网络,自学习各时刻关联化工艺特征对最终产品质量贡献的差异,对不同时刻工艺特征分配不同注意力权值,以强化关键特征。通过以上两阶段特征处理方式,实现深层次关键工艺特征的挖掘。最后,以关键特征作为输入层,通过反向传播神经网络(BPNN)实现复杂产品质量的准确预测。实验表明,相较于BPNN、长短期记忆神经网络(LSTM)、BLSTM以及XGBoost、基于粒子群优化的支持向量(PSO-SVR)、随机森林-贝叶期优化(BO-RF)等主流质量预测方法,所提方法有效提高了预测精度。

关键词：复杂产品质量预测双向长短期记忆网络注意力机制

基于Elasticsearch的纺纱生产数据追溯方法

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纺织学报 2021年第12期42卷 55-62页

作者：王波波郑小虎申兴旺鲍劲松刘天元东华大学机械工程学院上海201620 东华大学人工智能研究院上海201620 上海工业大数据与智能系统工程技术研究中心上海201620

为实现纺纱生产全过程的数字化管理和数据可追溯,提出了一种基于Elasticsearch的纺纱生产数据追溯方法。在考虑纺纱生产全流程的情况下,针对现有的人工标识体系,通过将标识数字化并规范化存储,提高数据可追溯性。同时,通过建立双向追溯... 详细信息

为实现纺纱生产全过程的数字化管理和数据可追溯,提出了一种基于Elasticsearch的纺纱生产数据追溯方法。在考虑纺纱生产全流程的情况下,针对现有的人工标识体系,通过将标识数字化并规范化存储,提高数据可追溯性。同时,通过建立双向追溯方法并设计合理的追溯及融合路径,提高数据追溯性能。与常见的基于MySQL和SQL Server方法的对比实验结果表明:本文方法具有更好的存储稳定性,在追溯速度上分别是MySQL和SQL Server方法的1.6和1.2倍;在数据管理和融合上,采用的数据格式更加灵活,具备可扩展性,该方法在改善纺纱生产的质量溯源方面具有一定的应用价值。

关键词： Elasticsearch 纺纱生产数据追溯质量溯源数据存储数据融合

制造大数据分析综述:内涵、方法、应用和趋势

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机械工程学报 2023年第12期59卷 1-16页

作者：汪俊亮高鹏捷张洁王力翚东华大学人工智能研究院上海201620 上海工业大数据与智能系统工程技术研究中心上海201620 东华大学机械工程学院上海201620 瑞典皇家理工学院生产工程系斯德哥尔摩25175瑞典

随着5G、物联网(Internet of things,IoT)和云计算等技术的发展,制造系统中数据的体量持续增长,并涌现出了全新的大数据特性与内涵,逐渐成为支撑制造系统运行优化的关键要素。为了进一步释放制造大数据的要素红利,对制造大数据分析方法... 详细信息

随着5G、物联网(Internet of things,IoT)和云计算等技术的发展,制造系统中数据的体量持续增长,并涌现出了全新的大数据特性与内涵,逐渐成为支撑制造系统运行优化的关键要素。为了进一步释放制造大数据的要素红利,对制造大数据分析方法展开综述,理清制造大数据的内涵,梳理大数据分析方法的发展历程,归纳制造大数据分析的应用,总结挑战与发展趋势。首先,从制造大数据的特点、数据密集型科学的内涵、大数据驱动的智能制造系统新模式三方面论述了制造大数据的新内涵;接着,从支撑技术与方法特点,对制造领域的大数据分析方法的发展历程进行回顾。然后,从产品设计、生产调度、产品装配、质量优化、设备运维和制造服务六个关键应用领域,对大数据分析方法在智能制造中的应用进行综述。最后,讨论制造大数据分析方法面临的挑战,展望未来大数据分析方法的发展方向,以期激发制造大数据分析方法的新思维、新理论,并推进制造大数据技术进一步发展。

关键词：智能制造大数据分析方法人工智能制造系统

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基于两阶段深度迁移学习的面料疵点检测算法

机械工程学报 2021年第17期57卷 86-97页

作者：赵树煊张洁汪俊亮徐楚桥东华大学人工智能研究院上海201620 上海工业大数据与智能系统工程技术研究中心上海201620 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

针对针织格纹面料疵点检测存在检测实时性差和疵点数据稀缺的问题,提出一种基于两阶段深度迁移学习的面料疵点检测算法,实现对疵点的实时高精度检测与检测模型的高效训练。第一阶段迁移:设计面料疵点先验知识迁移算法,通过聚类算法求得... 详细信息

针对针织格纹面料疵点检测存在检测实时性差和疵点数据稀缺的问题,提出一种基于两阶段深度迁移学习的面料疵点检测算法,实现对疵点的实时高精度检测与检测模型的高效训练。第一阶段迁移:设计面料疵点先验知识迁移算法,通过聚类算法求得交并比最优的四类疵点预选框尺寸参数,使用带有先验知识的疵点预选框替代基于特征的定位方法,实现面料疵点尺寸特征先验知识的迁移,提高面料疵点的定位速度;第二阶段迁移:设计面料特征提取能力迁移算法,利用不同种面料之间具有通用特征的特性,通过将纯色棉麻布检测模型参数迁移至格纹面料检测模型,实现对面料通用特征提取能力的迁移,减少检测模型训练所需的样本数量,提高检测模型训练效率。实验结果表明,在检测性能方面,提出的面料疵点检测算法检测精度为95%、检测速度可达30 m/min,优于传统的目标检测算法,能够满足面料生产中对于检测性能的要求;在模型训练方面,检测模型训练所需疵点样本数量减少50%以上、检测模型训练速度同比提高3倍。

关键词：面料疵点检测深度学习迁移学习

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纺织工业智能发展现状与展望

纺织学报 2023年第8期44卷 205-216页

作者：郑小虎刘正好陈峰张洁汪俊亮东华大学人工智能研究院上海201620 上海工业大数据与智能系统工程技术研究中心上海201620 东华大学机械工程学院上海201620 经纬纺织机械股份有限公司北京100176

为全面了解人工智能技术在纺织工业的发展及应用情况,探究未来智能化发展的任务与目标,基于国内外纺织工业在数字化、网络化、智能化领域的最新发展现状,结合纺织行业的相关需求,分析了当前面临的技术挑战,总结了工业大数据、数字孪生... 详细信息

为全面了解人工智能技术在纺织工业的发展及应用情况,探究未来智能化发展的任务与目标,基于国内外纺织工业在数字化、网络化、智能化领域的最新发展现状,结合纺织行业的相关需求,分析了当前面临的技术挑战,总结了工业大数据、数字孪生、工业机器人、机器视觉和智能排产调度等当前纺织行业亟需的关键技术;介绍了全流程智能纺织生产线、纺织装备智能运维、纺织品智能检测等典型应用案例和生产模式。最后,总结了我国纺织工业智能化发展进程中仍待突破的核心技术及产业生态的发展方向,提出了发展新一代纺织智能制造系统,打造全产业链协同的纺织智能生态的两点思考与展望,为我国纺织工业智能化发展提供案例参考与技术指引。

关键词：纺织工业纺织智能化纺织智能工厂智能制造工业互联网

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环锭纺纱全流程机器人自动化生产关键技术

纺织学报 2022年第9期43卷 11-20页

作者：郑小虎刘正好陈峰刘志峰汪俊亮侯曦丁司懿东华大学人工智能研究院上海201620 上海工业大数据与智能系统工程技术研究中心上海201620 东华大学机械工程学院上海201620 经纬纺织机械股份有限公司北京100176 中国纺织机械协会北京100028

针对环锭纺纱全流程自动化生产工艺与工业机器人的深度集成问题,提出了环锭纺纱生产线布局仿真优化方法,构建了生产线协同调度模型,详细阐述了配棉排包、精梳机自动喂棉卷和筒纱外观检测等关键工艺机器人应用场景,提出了以信息互联互通... 详细信息

针对环锭纺纱全流程自动化生产工艺与工业机器人的深度集成问题,提出了环锭纺纱生产线布局仿真优化方法,构建了生产线协同调度模型,详细阐述了配棉排包、精梳机自动喂棉卷和筒纱外观检测等关键工艺机器人应用场景,提出了以信息互联互通技术为核心的信息集成管控策略,建立了工艺、生产计划、质量、设备及物流一体化智能管控系统,形成了环锭纺纱生产线全流程智能管理模式,实现了基于纱管的纺纱质量追溯。结果表明:所使用的任务调度方法有效提升了相关工序的生产效率,设计的纺纱工艺机器人打通了配棉排包等工艺流程断点,相关技术应用后企业综合生产效率提升22.65%,运营成本降低40%,形成纺纱行业智能化转型典型案例并已向行业推广。

关键词：环锭纺纱机器人自动化生产线智能管控系统工业自动化生产效率