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光谱响应曲线对双色法燃烧测量技术精度影响

洁净煤技术 2024年

作者：韩磊程勇朱宁静王哲黄志锋武汉大学动力与机械学院

化石能源是全球能源消费占比最高的能源，我国超一半的能源消费来自于煤炭，化石燃料燃烧时燃烧系统的温度场和燃烧介质的浓度分布直观反映了其是否充分燃烧，以及燃烧系统是否安全稳定运行。基于CCD相机的双色法广泛应用于燃烧温度场... 详细信息

化石能源是全球能源消费占比最高的能源，我国超一半的能源消费来自于煤炭，化石燃料燃烧时燃烧系统的温度场和燃烧介质的浓度分布直观反映了其是否充分燃烧，以及燃烧系统是否安全稳定运行。基于CCD相机的双色法广泛应用于燃烧温度场和烟黑浓度场测量，为认识燃烧规律和掌握燃烧状态发挥重要作用。已有工作大多忽略CCD相机的光谱响应特征，而将CCD相机各通道检测信号视为火焰在特定波长处辐射能量，给燃烧温度和烟黑浓度测量结果带来误差，并鲜有针对光谱响应曲线简化所引起测量误差的分析。通过模拟计算分析了形状、半宽、不对称性等不同光谱响应曲线参数对火焰温度及烟黑浓度重建精度的影响。结果表明，光谱响应曲线形状和半宽对重建精度影响较小，在无测量误差条件下，温度场平均重建误差均小于1%；当光谱响应曲线不对称或中心波长不准确时，重建结果误差明显增大，在无测量误差条件下，温度场平均重建误差可达2.4%。对CCD相机进行黑体炉及光谱响应曲线标定，通过CCD相机对乙烯层流扩散火焰进行实验测量发现，利用中心波长和利用实际光谱响应曲线测量结果具有明显偏差，最高温度和最大烟黑浓度偏差分别为4.74%和16.4%。

关键词：光谱响应曲线双色法温度场烟黑浓度场

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光谱响应曲线对双色法燃烧测量技术精度影响

洁净煤技术 2024年第8期30卷 128-137页

作者：韩磊程勇朱宁静王哲黄志锋武汉大学动力与机械学院武汉430072

基于CCD相机的双色法广泛应用于燃烧温度场和烟黑浓度场测量,为认识燃烧规律和掌握燃烧状态发挥重要作用。已有工作大多忽略CCD相机的光谱响应特征,而将CCD相机各通道检测信号视为火焰在特定波长处辐射能量,给测量结果带来误差,并鲜有... 详细信息

基于CCD相机的双色法广泛应用于燃烧温度场和烟黑浓度场测量,为认识燃烧规律和掌握燃烧状态发挥重要作用。已有工作大多忽略CCD相机的光谱响应特征,而将CCD相机各通道检测信号视为火焰在特定波长处辐射能量,给测量结果带来误差,并鲜有针对光谱响应曲线简化所引起测量误差的分析。以乙烯/空气层流扩散火焰为例,模拟不同光谱响应曲线CCD相机的火焰重建过程,分析了形状、半宽、不对称性等不同光谱响应曲线参数对火焰温度及烟黑浓度重建精度的影响。结果表明,光谱响应曲线形状和半宽对重建精度影响较小,在无测量误差条件下,温度场平均重建误差均小于1%;当光谱响应曲线不对称或中心波长不准确时,重建结果误差明显增大,在无测量误差条件下,温度场平均重建误差可达2.4%。对CCD相机进行黑体炉及光谱响应曲线标定,通过CCD相机对乙烯层流扩散火焰进行测量发现,利用中心波长和实际光谱响应曲线测量结果具有明显偏差,最高温度和最大烟黑浓度偏差分别为4.74%和16.4%。

关键词：光谱响应曲线 CCD相机燃烧检测双色法温度场烟黑浓度场

人机协同装配多目标检测的改进YOLOv7算法

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机械科学与技术 2024年第8期43卷 1418-1426页

作者：惠记庄王锦豪周涛张雅倩丁凯长安大学工程机械学院西安710064

针对人机协同装配环境复杂多变且装配零件尺度差异大、部分零件相似度高的特征,为保证人机协作装配过程中机器人准确抓取装配零件,提出了一种改进的YOLOv7模型来提高装配场景中多零件目标检测效果。首先,采用ODConv(Omni-dimensional dy... 详细信息

针对人机协同装配环境复杂多变且装配零件尺度差异大、部分零件相似度高的特征,为保证人机协作装配过程中机器人准确抓取装配零件,提出了一种改进的YOLOv7模型来提高装配场景中多零件目标检测效果。首先,采用ODConv(Omni-dimensional dynamic convolution)替换YOLOv7主干网络中的卷积层,使其能够自适应调整卷积核的权值,提取不同形状、大小的装配零件的特征。其次,在YOLOv7主干网络中引入SimAM(Selective image attention mechanism)模块来减轻复杂多变的装配环境背景对零件检测准确率的影响。最后,使用Efficient-IOU替换原始的CompleteIOU来加速收敛,同时降低部分装配零件相似度高对检测准确率的影响。实验结果表明,该模型的平均准确率为93.4%,改进后的网络优于原始网络和其他目标检测算法。所提出的改进YOLOv7算法在保持高精度的同时具有较高的FPS,模型参数和计算量也相对较低,适合动态人机协同装配场景下实时目标检测要求。

关键词：人机协同装配 YOLOv7 注意力机制 E-IOU 装配零件检测多目标检测

AlSi10Mg选区激光熔化表面粗糙度预测、优化及表面形貌分析

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表面技术 2024年第15期53卷 129-140,151页

作者：惠记庄骆伟阎志强王俊杰吕景祥郭许张浩长安大学工程机械学院西安710064

目的选区激光熔化制造过程相当复杂,通过理论模型去研究表面粗糙度较为困难,因此采用数据驱动的方式进行研究是一种可行的方案。方法基于麻雀算法优化双向长短期记忆网络来预测表面粗糙度,并对比验证该模型的适用性。首先进行三因素四... 详细信息

目的选区激光熔化制造过程相当复杂,通过理论模型去研究表面粗糙度较为困难,因此采用数据驱动的方式进行研究是一种可行的方案。方法基于麻雀算法优化双向长短期记忆网络来预测表面粗糙度,并对比验证该模型的适用性。首先进行三因素四水平全因素试验,其次,以激光功率、扫描速度、扫描间距为输入,以粗糙度为输出,建立模型。然后,利用遗传算法优化预测模型,从而获得最佳工艺参数组合。最后,分析不同工艺参数下成形零件的表面形貌,探究各参数及其耦合关系对表面质量的影响。结果最佳工艺参数为扫描间距0.12 mm、扫描速度1800 mm/s、激光功率280 W,预测表面粗糙度为10.407μm,调整工艺参数进行实验,得到的样件的平均表面粗糙度为10.897μm,与预测值相比,误差仅为4.5%。工艺参数对表面形貌的影响从大到小的顺序为扫描速度、激光功率、扫描间距,各因素间存在耦合作用,且共同影响激光能量密度,能量密度过高、过低均会使表面形貌恶化。结论基于麻雀算法优化双向长短期记忆网络构建的数据驱动预测模型适用于粗糙度的预测与优化,能够实现对样件表面粗糙度的精准预测,可以指导实践,保证加工质量。

关键词：表面粗糙度选区激光熔化 AlSi10Mg 工艺参数优化表面形貌预测模型

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生物淋滤电动修复湖泊底泥中的铬

环境科学与技术 2024年第S1期47卷 150-154页

作者：刘广容姜华王松伟武汉大学动力与机械学院湖北武汉430072

该文采用生物淋滤电动复合技术修复底泥,经生物淋滤后底泥中铬形态发生了改变,可交换离子态、碳酸盐结合态的铬含量比例明显增加,而铁锰氧化物结合态、硫化物及有机结合态以及残渣态的比例含量明显下降(可为电动修复底泥时铬的迁移提供... 详细信息

该文采用生物淋滤电动复合技术修复底泥,经生物淋滤后底泥中铬形态发生了改变,可交换离子态、碳酸盐结合态的铬含量比例明显增加,而铁锰氧化物结合态、硫化物及有机结合态以及残渣态的比例含量明显下降(可为电动修复底泥时铬的迁移提供有利条件)。单纯电动修复铬的去除率为32.6%,单纯生物淋滤铬的去除率为25.1%,淋滤去除率与底泥的pH值和氧化还原电位紧密相关。经生物淋滤电动复合处理后,铬的去除总量可达53.4%。生物淋滤电动复合技术对可交换的离子态、碳酸盐结合态、硫化物及有机结合态的铬去除率较高,特别是对碳酸盐结合态的铬去除率达到61.1%。实验表明电动生物淋滤技术具有协同作用,适合湖泊底泥铬污染治理。

关键词：电动生物淋滤铬底泥修复

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一种新型喷嘴结构对小尺度射流的影响

激光技术 2024年

作者：张家铭甘志银华中科技大学机械学院

为了提高小尺度水射流的稳定长度，利用相关软件，采用两相流流体体积模型，通过设置相关参数，对直径60μm-100μm的水射流进行计算流体动力学仿真，研究水射流在不同情景下的有效长度，设计了一种主动生成气体保护层的方式。研究发现... 详细信息

为了提高小尺度水射流的稳定长度，利用相关软件，采用两相流流体体积模型，通过设置相关参数，对直径60μm-100μm的水射流进行计算流体动力学仿真，研究水射流在不同情景下的有效长度，设计了一种主动生成气体保护层的方式。研究发现，当喷孔直径为100μm，压强在30MPa以下时，由于加工精度的影响，传统的尖锐直角形成收缩水射流方式不可行。本文方法可在0.7MPa压强下生成较为稳定的水射流。该方法加工难度小，所需压强低，对于水导激光加工的喷嘴结构设计制造有重要的参考价值。

关键词：激光技术水导激光计算流体动力学水射流

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基于BA-BP的汽车同步器齿毂误差溯源

电子测量技术 2024年第3期47卷 77-83页

作者：刘永生李进宁赵锦张心卉惠记庄陈一馨长安大学工程机械学院西安710064

同步器齿毂是汽车变速器装置的重要零件,其加工质量对变速器的性能、可靠性有直接影响。针对人工经验判断齿毂误差源范围效率较低的问题,本文提出一种基于蝙蝠算法优化BP神经网络的误差溯源方法,分析齿毂加工过程中的误差来源,利用蝙蝠... 详细信息

同步器齿毂是汽车变速器装置的重要零件,其加工质量对变速器的性能、可靠性有直接影响。针对人工经验判断齿毂误差源范围效率较低的问题,本文提出一种基于蝙蝠算法优化BP神经网络的误差溯源方法,分析齿毂加工过程中的误差来源,利用蝙蝠算法对权值和阈值进行优化,获取最优值后构造BA-BP误差溯源模型,并采集数据样本对模型进行验证并与未优化之前的BP神经网络的误差溯源方法进行对比。与未优化之前BP神经网络溯源模型准确率83.56%相比,优化后的准确率为96.34%,该方法使溯源准确率明显提高,支持生产人员对后续的超差工件进行误差原因追溯,对生产过程中存在的问题直接进行处理排除,提高生产效率。

关键词：同步器齿毂误差溯源智能制造 BP神经网络蝙蝠算法

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高氮钢焊接技术的研究进展

热加工工艺 2024年

作者：施进发武胜金王星星李帅华北水利水电大学机械学院

高氮钢具有高强度、耐腐蚀、良好的低温塑韧性以及无磁性等优异性能。本文首先详细综述了高氮钢焊接方法的研究进展，其次介绍了高氮钢在医疗器械、石油钻探、特种车辆和装甲装备等领域的实际应用，最后指出了高氮钢焊接技术研究存在的... 详细信息

高氮钢具有高强度、耐腐蚀、良好的低温塑韧性以及无磁性等优异性能。本文首先详细综述了高氮钢焊接方法的研究进展，其次介绍了高氮钢在医疗器械、石油钻探、特种车辆和装甲装备等领域的实际应用，最后指出了高氮钢焊接技术研究存在的不足，并展望了高氮钢焊接技术未来发展的方向。

关键词：高氮钢搅拌摩擦焊激光焊熔化极气体保护焊钎焊

基于YOLOv5与迁移学习的目标检测和机械臂抓取位姿估计

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机械传动 2024年第3期48卷 170-176页

作者：李万艳阮观强张振东上海东海职业技术学院机电学院上海200241 上海电机学院机械学院上海201306 上海理工大学机械学院上海200093

针对传统机器学习算法视觉识别准确率低、运行时间缓慢等问题,研究针对家庭场景中机器人做家务的场景,利用RGB图像信息为输入,完成对目标物体的抓取位姿估计。以目标检测模型YOLOv5s为基础,利用其轻便、速度快的优点,结合数据增强以及... 详细信息

针对传统机器学习算法视觉识别准确率低、运行时间缓慢等问题,研究针对家庭场景中机器人做家务的场景,利用RGB图像信息为输入,完成对目标物体的抓取位姿估计。以目标检测模型YOLOv5s为基础,利用其轻便、速度快的优点,结合数据增强以及迁移学习搭建网络架构,搭建家庭场景数据集;将少量训练样本进行数据增强后,利用迁移学习将模型在目标数据集上训练,同时微调参数,将目标物体的定位信息通过坐标变换转换为机械臂的抓取位姿,控制机械臂最终以固定抓取姿态完成抓取任务;最后,通过搭建实验平台,操纵UR5机械臂进行实际抓取实验,验证了算法的有效性。提出的基于目标检测的方法速度快、实时性高、误/漏识别率小于2%,应用在机械臂抓取上可以高效地完成任务。

关键词： YOLOv5s 机械臂位姿估计目标检测迁移学习