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基于纹理特征和改进VGG的家蚕蛹雌雄识别方法

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昆虫学报 2024年 1-11页

作者：孙卫红陈颖邵铁锋梁曼中国计量大学机电工程学院中国计量大学茧丝绸质量检测技术研究所

[目的]针对蚕种培育中人工分蛹效率低,易受到主观因素影响的问题,提出一种基于纹理特征和改进VGG的家蚕Bombyx mori蛹雌雄识别方法。[方法]利用透射变换矫正蚕蛹方向,截取家蚕蛹头尾图,以B通道图作为轮廓提取的基础,通过道格拉斯-普克(D... 详细信息

[目的]针对蚕种培育中人工分蛹效率低,易受到主观因素影响的问题,提出一种基于纹理特征和改进VGG的家蚕Bombyx mori蛹雌雄识别方法。[方法]利用透射变换矫正蚕蛹方向,截取家蚕蛹头尾图,以B通道图作为轮廓提取的基础,通过道格拉斯-普克(Douglas-Peucker,DP)算法,分析轮廓复杂性从而识别并获取家蚕蛹尾部图;采取掩膜消除背景干扰、多通道的特征融合图加强纹理信息;对Inception模块进行改进,将残差网络与改进后的Inception网络加入VGG模型中;利用数据增强技术扩充数据集;以精确率(precision)、召回率(recall)、精确率和召回率的调和平均F1分值、准确率(accuracy)作为评价指标,分别对3种输入图片以及4种识别模型进行评估对比。[结果]结果表明,特征融合图在改进VGG模型上的家蚕雌蛹的精确率、召回率和F1分值为98.017%,94.794%和96.375%,雄蛹的精确率、召回率和F1分值为95.342%,98.231%和96.762%,识别家蚕雌雄蛹的准确率为96.580%。特征融合图识别家蚕雌雄蛹的准确率比原始灰度图的提升了18.093%,改进VGG识别家蚕雌雄蛹的准确率比原始VGG的提升了2.257%。[结论]基于纹理特征和改进VGG的家蚕蛹雌雄识别方法能降低人工劳动时间,为实现家蚕蛹雌雄自动分拣提供基础。

关键词：蚕蛹性别纹理特征道格拉斯-普克算法 Inception模型 VGG网络

基于EEMD-BPF的工业机器人铣扩孔模态耦合颤振信号提取方法

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制造技术与机床 2024年第5期 57-62页

作者：陶庚程阳姚宝国中国计量大学机电工程学院浙江杭州310018

工业机器人铣扩孔作为一种精细扩孔方法,旨在消除孔内外缺陷,改善机器人的制孔精度。但由于机器人的刚度缺陷,加工过程易出现与本体固有特性相关的模态耦合颤振。针对工业机器人铣扩孔模态耦合颤振信号有效提取的问题,文章提出一种基于... 详细信息

工业机器人铣扩孔作为一种精细扩孔方法,旨在消除孔内外缺陷,改善机器人的制孔精度。但由于机器人的刚度缺陷,加工过程易出现与本体固有特性相关的模态耦合颤振。针对工业机器人铣扩孔模态耦合颤振信号有效提取的问题,文章提出一种基于集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)和带通滤波(band-pass filter,BPF)的颤振信号提取方法。通过EEMD对加工信号的预处理确定出以耦合颤振频率为主激振频率的本征模态,利用单边趋势判别法改善EEMD中极值计算的效率。通过选取能量熵值比和相关系数为特征并结合BPF提取本征模态中的颤振信息,重构模态耦合颤振信号。实验表明,EEMD较经验模态分解EMD有一定的模态混叠抑制作用。主轴转速1 800 r/min、径向切削厚度0.6 mm下的实验结果显示,EEMD-BPF较EMD-BPF超前0.31 s识别出颤振。

关键词：机器人铣扩孔模态耦合颤振集合经验模态分解单边趋势判别法信号提取

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用于小型铯原子喷泉钟的紧凑型激光系统

光学学报 2024年

作者：金双浩林平卫茹宁马彦宁江文松罗哉中国计量科学研究院前沿计量科学中心中国计量大学计量测试工程学院先进溯源技术创新中心

紧凑而简单的激光系统对于实现小型铯原子喷泉钟至关重要。本研究介绍了一种紧凑型激光系统，提供小型铯原子喷泉钟所需的全部激光，其体积不到0.015 m3。通过开环移频法取代双通声光调制器移频方法，实现了激光频率快速且大范围失谐。... 详细信息

紧凑而简单的激光系统对于实现小型铯原子喷泉钟至关重要。本研究介绍了一种紧凑型激光系统，提供小型铯原子喷泉钟所需的全部激光，其体积不到0.015 m3。通过开环移频法取代双通声光调制器移频方法，实现了激光频率快速且大范围失谐。实验结果表明，频率锁定运行的激光系统在喷泉钟偏振梯度冷却时序到达的瞬间打开锁频环路，控制电压逐渐升高，进而改变激光注入电流，实现了激光频率在2 ms内约150 MHz的变化，并能够在5 ms短时间内重新锁定。激光系统产生的上抛下落冷原子数信号波动控制在10%，为喷泉钟连续运行提供了稳定的基础。

关键词：半导体激光器激光稳频激光移频自动化小型化

基于GSABO-BP和Bootstrap的电力负荷区间预测

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现代电子技术 2024年第10期47卷 28-33页

作者：李琦许素安中国计量大学机电工程学院浙江杭州310018

针对电力负荷序列波动性强、预测精度低的问题,提出一种基于GSABO-BP模型和Bootstrap的电力负荷区间预测方法。首先提出一种改进的减法优化算法(GSABO),在保留减法优化算法(SABO)良好的收敛性基础上,融合黄金正弦算法(Gold-SA)来提升其... 详细信息

针对电力负荷序列波动性强、预测精度低的问题,提出一种基于GSABO-BP模型和Bootstrap的电力负荷区间预测方法。首先提出一种改进的减法优化算法(GSABO),在保留减法优化算法(SABO)良好的收敛性基础上,融合黄金正弦算法(Gold-SA)来提升其搜索能力;然后,利用所提方法对BP神经网络的权值和阈值进行寻优,构建GSABO-BP预测模型,对电力负荷进行点预测;最后,采用Bootstrap方法分析电力负荷功率预测误差,结合点预测结果确定输出结果的波动区间。经仿真测试,所提方法寻优能力强、鲁棒性好;且相比于其他算法,该方法的预测精度、区间可靠性、区间宽度等均有显著提升。综合点预测和区间预测效果可知,二者结合有助于准确评估预测误差,具有较高的实际应用价值。

关键词：电力负荷功率区间预测 BP神经网络 GSABO算法全局优化点预测

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基于统计称重的陶瓷天线馈针检测装置设计

现代电子技术 2024年第7期47卷 154-160页

作者：何海森钱璐帅柴瑞武陈乐中国计量大学机电工程学院浙江杭州310018

馈针作为一种有效增加陶瓷天线工作带宽的元件,其尺寸偏差可能导致其天线谐振点偏移,从而引发天线性能损失,损失达到原本带宽的40%。传统的陶瓷天线馈针初检通常依赖人工操作,效率低且容易漏检,进而导致检测结果不准确。为解决这一问题... 详细信息

馈针作为一种有效增加陶瓷天线工作带宽的元件,其尺寸偏差可能导致其天线谐振点偏移,从而引发天线性能损失,损失达到原本带宽的40%。传统的陶瓷天线馈针初检通常依赖人工操作,效率低且容易漏检,进而导致检测结果不准确。为解决这一问题,文中首先从理论上分析了陶瓷天线馈针尺寸与质量大小之间的关系,然后进行了实验验证。借助STM32微处理器设计了一种基于统计称重的陶瓷天线馈针检测装置。该装置安置于振动盘物料下落处,可完成记数和称重操作,从而获得当前批次陶瓷天线馈针的平均质量大小,实现初步检测,同时在上位机显示当前检测的陶瓷天线馈针的检测数据。实验结果表明,设计的装置对于落入其中的陶瓷天线馈针具有高度敏感性,通过统计称重方式能够实现自动批量检测,且称重误差仅为±0.025 g。

关键词：陶瓷天线馈针初检 STM32微处理器检测装置统计称重批量检测

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加工误差对静压气浮主轴静动态性能的影响

机械科学与技术 2024年第4期43卷 650-659页

作者：李瑞瑞李运堂王鹏峰叶月亮李孝禄陈源中国计量大学机电工程学院杭州310018 中国计量大学现代科技学院机电工程学院杭州310018

为了改善静压气浮主轴静动态性能,研究了非均匀分布变节流孔直径静压气浮主轴结构。基于有限差分和线性小扰动法分析节流孔直径和分布不均匀性对主轴承载能力的影响,研究了轴套存在周向或轴向加工误差(正弦波纹、矩形波纹和三角波纹)对... 详细信息

为了改善静压气浮主轴静动态性能,研究了非均匀分布变节流孔直径静压气浮主轴结构。基于有限差分和线性小扰动法分析节流孔直径和分布不均匀性对主轴承载能力的影响,研究了轴套存在周向或轴向加工误差(正弦波纹、矩形波纹和三角波纹)对主轴静动态性能的影响。结果表明:节流孔直径系数为0.9~0.95时,承载能力提升最明显;周向或轴向加工误差有助于提高主轴承载能力;矩形和三角形波纹提高新型主轴承载能力更显著;轴向矩形波纹、三角波纹更有助于提高主轴稳定性;随着加工误差幅值增大,主轴稳定性降低。

关键词：静压气浮主轴有限差分法线性小扰动法加工误差静态性能动态性能

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基于数据扩展的锂离子电池早期寿命在线预测

现代电子技术 2024年第10期47卷 171-176页

作者：李超汪伟安斯光邹国平中国计量大学机电工程学院浙江杭州310018

准确的锂离子电池早期剩余使用寿命预测可以确保用户在早期阶段对锂离子电池进行监控,从而为用户提供早期规划。已有的研究方法在训练样本时存在数据利用不充分的问题,因此提出一种充分利用离线电池的历史数据对在线早期数据进行扩展,... 详细信息

准确的锂离子电池早期剩余使用寿命预测可以确保用户在早期阶段对锂离子电池进行监控,从而为用户提供早期规划。已有的研究方法在训练样本时存在数据利用不充分的问题,因此提出一种充分利用离线电池的历史数据对在线早期数据进行扩展,从而实现对电池使用寿命早期预测的方法。离线建模阶段,使用高斯过程回归(GPR)模型将离线电池所有循环的数据进行训练,建立锂离子电池健康特征随循环次数变化的时序关系模型。在线预测阶段,使用高斯过程回归模型经由前100个周期数据扩展得到后期健康特征,之后将生成的后期特征融合到早期特征中,形成最终的全生命周期特征。最后通过预训练的一维卷积神经网络-长短期记忆模型进行早期预测。在公开的夏威夷NMC-18650电池退化数据集中的测试结果显示,早期预测相对误差小于1.2%,证明了该方法的有效性。

关键词：锂离子电池剩余使用寿命预测早期预测数据扩展高斯过程回归 CNN-LSTM

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复杂背景下航拍图像输电线提取算法研究

计算机应用与软件 2024年第3期41卷 220-225页

作者：李运堂詹叶君叶春泉谢梦鸣中国计量大学机电工程学院浙江杭州310018

针对提取航拍图像中输电线容易出现断裂、重叠,识别准确率低等问题,提出一种改进Hough变换输电线提取算法。通过灰度化对航拍图像进行预处理,Canny算法识别输电线边缘;利用去除小连通区域方法减少边缘图像背景噪声;改进Hough变换参数空... 详细信息

针对提取航拍图像中输电线容易出现断裂、重叠,识别准确率低等问题,提出一种改进Hough变换输电线提取算法。通过灰度化对航拍图像进行预处理,Canny算法识别输电线边缘;利用去除小连通区域方法减少边缘图像背景噪声;改进Hough变换参数空间的极大值判定范围,实现单直线响应准则。实验结果表明,改进算法相对于LSD、EDLines、传统Hough变换方法,能够完整提取出输电线,并且准确率高、抗噪性好。

关键词：输电线 Canny算子边缘检测连通区域 Hough变换

计及多方利益的“车-路-网”三层充电优化方法

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现代电子技术 2024年第10期47卷 164-170页

作者：王昊东于江涛郑迪中国计量大学机电工程学院浙江杭州310018

随着电动汽车(EVs)保有量逐年增加,充电需求日益增大,短时间内大规模EVs集中充电不仅会给电网稳定运行带来风险和负担,还会造成路网交通拥堵。为了缓解上述问题,提出一种兼顾配电网、路网和车主三方利益的“车-路-网”三层充电优化方法... 详细信息

随着电动汽车(EVs)保有量逐年增加,充电需求日益增大,短时间内大规模EVs集中充电不仅会给电网稳定运行带来风险和负担,还会造成路网交通拥堵。为了缓解上述问题,提出一种兼顾配电网、路网和车主三方利益的“车-路-网”三层充电优化方法。通过三层优化模型的相互传递与配合,对配电网的等效负荷方差和有功网损、路网的通畅情况、车主的充电总成本进行协调优化。以杭州市某区域路网为例,结合IEEE-33节点配电网系统进行仿真。通过三层充电优化,系统等效负荷方差降低72.82%,有功网损降低83.41%,车主充电总成本减少8.89%。仿真结果表明,所提优化方法能够合理安排EVs充电,可以在平抑负荷波动和降低有功网损的同时,缓解路网拥堵和降低车主充电总成本。

关键词：电动汽车充电优化路网三层优化模型有功网损路径选择