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露天煤矿三维激光雷达运动畸变算法研究

煤炭科学技术 2024年

作者：李慧李敏超崔丽珍马宝良张清宇潘冰冰内蒙古科技大学数智产业学院

近年来，随着我国煤矿业的快速发展，智能化技术的运用越来越广泛。其中，露天煤矿环境的精确定位导航技术研发显得尤为重要。同步定位和地图构建（Simultaneous Localization and Mapping，SLAM）作为无人驾驶的关键技术，在露天煤矿... 详细信息

近年来，随着我国煤矿业的快速发展，智能化技术的运用越来越广泛。其中，露天煤矿环境的精确定位导航技术研发显得尤为重要。同步定位和地图构建（Simultaneous Localization and Mapping，SLAM）作为无人驾驶的关键技术，在露天煤矿中的应用面临诸多挑战。由于露天煤矿道路周围环境特征点较少，且环境退化严重，SLAM技术需要根据稀疏的特征点进行定位和地图构建，难度较大。此外，由于斜坡和道路不平，传感器易产生抖动，导致机器人运行时的运动畸变问题。针对这些问题，文中提出了一种新的解决方案。首先，对传感器外部参数进行重新标定，采用惯导和激光雷达融合的方式，以增强数据的一致性和准确性。在此基础上，采用全特征点匹配方式，直接对激光雷达采集的数据进行点云降采样提取。通过在算法前端对预处理后的激光点云数据添加迭代最近点（Iterative Closest Point，ICP）匹配提取出关键帧点云X，再结合惯导数据对点云信息进行畸变校正形成点云P，再次通过迭代最近点配准X和P。此外，后端采用因子图加入了回环检测提高约束的方法，进一步提高算法在露天煤矿环境下的定位精度和建图效果。实验结果表明，文中所提算法具有较高的定位精度和完整的建图效果，未产生明显的畸变。侧壁纹理清晰，具有一定的鲁棒性，有效提高了在露天煤矿环境下的鲁棒性和精度。

关键词：露天煤矿三维激光雷达同步定位和建图运动畸变点云匹配

多道次压缩变形对AZ80镁合金微观组织演化的影响

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金属学报 2024年第3期60卷 311-322页

作者：李振亮张欣磊田董扩内蒙古科技大学材料与冶金学院包头014010

镁合金具有密排六方结构,可动滑移系少导致其室温塑性差,而热加工对调控镁合金塑性有重要作用。本工作对AZ80镁合金分别进行恒温、阶梯降温多道次压缩变形,利用电子背散射衍射(EBSD)技术观察分析了不同变形程度、不同变形路径下AZ80镁... 详细信息

镁合金具有密排六方结构,可动滑移系少导致其室温塑性差,而热加工对调控镁合金塑性有重要作用。本工作对AZ80镁合金分别进行恒温、阶梯降温多道次压缩变形,利用电子背散射衍射(EBSD)技术观察分析了不同变形程度、不同变形路径下AZ80镁合金的微观组织,研究了AZ80镁合金热压缩变形过程中晶界、位错密度、Schmid因子和极图演化规律。结果表明:晶粒尺寸、孪晶、织构综合作用对AZ80镁合金塑性调控的影响优于单一动态再结晶对其塑性调控的影响,恒温三次变形(ε=0.6)(3P)有利于发生动态再结晶,而阶梯降温三次变形(ε=0.6)(3P)更有利于塑性变形。晶粒取向差减小、小角度晶界(LAGBs)数量增多、几何必需位错(GND)密度增加3者共同作用产生更多86°{1012}拉伸孪晶是影响阶梯降温三次变形塑性调控的重要因素。

关键词： AZ80 晶界取向差几何必需位错密度塑性调控

煤岩组合体峰后卸加载力学特性及支护作用机理

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采矿与安全工程学报 2024年第2期41卷 372-383页

作者：段会强王超孙明内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010

为深入研究煤岩组合体的峰后卸加载力学特性,采用PFC(Particle Flow Code)数值模拟软件对其进行了模拟试验,分析了不同卸载应力水平、卸载速率和支护方案对其强度、弹性模量、峰值轴向应变、冲击能量指数及声发射等特征的影响。结果表明... 详细信息

为深入研究煤岩组合体的峰后卸加载力学特性,采用PFC(Particle Flow Code)数值模拟软件对其进行了模拟试验,分析了不同卸载应力水平、卸载速率和支护方案对其强度、弹性模量、峰值轴向应变、冲击能量指数及声发射等特征的影响。结果表明:煤岩组合体在峰后阶段已经产生损伤,其峰后卸加载强度、弹性模量、冲击能量指数和最大声发射撞击计数均低于峰前常规单轴压缩的结果。在相同的卸载速率下,峰后卸载应力水平越高,煤岩组合体峰后卸加载强度越高。卸载速率对煤岩组合体峰后卸加载有整体强化和局部弱化两方面的作用。在相同峰后卸载应力水平条件下,随卸载速率的增加,煤岩组合体峰后卸加载强度呈“先增大、后减小”的演化特征。支护能够显著提高破碎煤岩组合体的强度和弹性模量,但只有稳定的支护方式才能够有效降低其冲击能量指数。为提高破碎煤岩体的稳定性和降低冲击风险,应当选择具有高强度、高可靠性和大变形能力的支护系统并增加护表面积。工程示例证明研究成果对现场工程实践具有指导意义。

关键词：煤岩组合体峰后力学特性声发射支护

内蒙古沿黄河流域七盟市碳排放影响因素与情景分析

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环境工程技术学报 2024年第3期14卷 778-787页

作者：于晓燕沈碧霞吴雨彤高雅娴魏光普内蒙古科技大学内蒙古科技大学产业信息化与产业创新研究中心

“双碳”目标下,内蒙古沿黄河流域七盟市经济高质量发展是实现该地区高质量发展的关键途径。为探讨碳排放影响因素并预测碳排放峰值,选取内蒙古沿黄河流域七盟市2005—2022年面板数据,运用岭回归和扩展STIRPAT模型探究人口规模、城镇化... 详细信息

“双碳”目标下,内蒙古沿黄河流域七盟市经济高质量发展是实现该地区高质量发展的关键途径。为探讨碳排放影响因素并预测碳排放峰值,选取内蒙古沿黄河流域七盟市2005—2022年面板数据,运用岭回归和扩展STIRPAT模型探究人口规模、城镇化率和人均GDP等6个因素以及各因素间的交互作用对七盟市碳排放的影响,并基于情景分析法预测七盟市2023—2035年碳排放变化趋势和达峰量。结果表明:2005—2022年七盟市碳排放量总体呈现波动上升趋势;人口规模、城镇化率、人均GDP的增加导致碳排放量增加,而能源强度和碳排放强度的降低可以有效减缓碳排放量增加;城镇化率和人均GDP的交互作用会导致七盟市碳排放量增加,而人口规模和人均GDP的交互作用、能源强度和产业结构的交互作用能有效抑制该地区碳排放量增加;6种不同预测情景下七盟市的碳排放量变化趋势差异较大,高碳情景和基准情景模拟下2030年碳排放量均未达到峰值,而其他4种情景碳排放量均在2030年出现峰值,且此4种情景模拟下碳减排的效果依次为全面低碳情景>能源强度降低情景>碳排放强度降低情景>产业结构优化情景。因此,全面实现产业结构优化、清洁能源开发和绿色工业技术突破性发展是内蒙古沿黄河流域七盟市实现经济与节能减排协同发展目标的最优策略。

关键词：黄河流域碳排放情景分析法 STIRPAT模型

露天煤矿环境下基于LiDAR/IMU的紧耦合SLAM算法研究

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煤炭科学技术 2024年第3期52卷 236-244页

作者：马宝良崔丽珍李敏超张清宇内蒙古科技大学信息工程学院内蒙古包头014010

随着人工智能和无人驾驶等相关学科的快速发展,煤矿装备的智能化和无人化成为了新的趋势。智能设备的应用将大幅提高煤矿作业的生产力以及人员安全性。露天煤矿地形复杂,与城市环境相比无明显的几何特征,具有分段相似性,利用现有以激光... 详细信息

随着人工智能和无人驾驶等相关学科的快速发展,煤矿装备的智能化和无人化成为了新的趋势。智能设备的应用将大幅提高煤矿作业的生产力以及人员安全性。露天煤矿地形复杂,与城市环境相比无明显的几何特征,具有分段相似性,利用现有以激光雷达为主的同时定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)方案在该环境下易出现定位漂移和建图误差较大等现象。针对上述问题,提出了一种基于激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)和惯导(Inertial Measurement Unit,IMU)紧耦合的SLAM算法,该算法使用LiDAR和IMU两种传感器作为数据输入,对数据进行预处理,前端利用迭代扩展卡尔曼滤波器将预处理后的LiDAR特征点与IMU数据相融合,并使用后向传播来矫正雷达运动畸变,后端利用雷达相对位姿因子将LiDAR帧间配准结果作为约束因子与回环因子共同完成全局因子图优化。利用开源数据集和露天煤矿实地数据集验证了算法的鲁棒性和精确性。试验结果表明在城市结构化环境中文中所提算法与当前激光SLAM算法精度保持一致,而针对长达两千多米的露天煤矿实地环境,所提算法较FAST-LIO2、LIO-SAM紧耦合算法在定位精度上分别提高了46.00%和23.15%,且具有更高的鲁棒性。

关键词：露天煤矿同时定位与地图构建激光雷达惯性导航因子图

硼硅酸盐核废料玻璃在深地质处置过程中腐蚀机理研究进展

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硅酸盐学报 2024年第5期52卷 1749-1760页

作者：张宇轩马瑞崔秀涛吴楠楠欧阳顺利广州航海学院内蒙古科技大学材料与冶金学院

在放射性核废料深地质处置过程中，硼硅酸盐玻璃是目前国际上首选的固化材料。但是在10～5～10～6年的时间尺度上不能排除地下水对玻璃侵蚀，因此需要进行玻璃在水溶液环境中的长时间腐蚀机制的研究。研究过程发现，大多数玻璃最终都会... 详细信息

在放射性核废料深地质处置过程中，硼硅酸盐玻璃是目前国际上首选的固化材料。但是在10～5～10～6年的时间尺度上不能排除地下水对玻璃侵蚀，因此需要进行玻璃在水溶液环境中的长时间腐蚀机制的研究。研究过程发现，大多数玻璃最终都会以一个及其缓慢的残余速率腐蚀，因此可以使利用玻璃在深地质处置核废料。本综述针对硼硅酸盐核废料玻璃现有的腐蚀现象、行为及模型进行了总结，并讨论其中存在的问题，为玻璃长期腐蚀性研究提出可能的研究设想。

关键词：核废料玻璃腐蚀化学亲和力模型蚀变层

6-DAS/DMIC对Q235钢在甲醇甲酸介质中的缓蚀协同作用

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表面技术 2024年第6期53卷 111-122,143页

作者：何伟刘金彦王佳刘倩内蒙古科技大学化学与化工学院内蒙古包头014000

目的研究6-脱氢枞酰胺基己酸钠和1-十二烷基-3-甲基咪唑氯盐作为复配缓蚀剂对Q235钢在甲醇甲酸腐蚀溶液的协同缓蚀作用。方法通过静态失重法、电化学极化测试和电化学阻抗法,结合SEM、EDX、AFM等一系列表面表征技术验证了复配缓蚀剂的... 详细信息

目的研究6-脱氢枞酰胺基己酸钠和1-十二烷基-3-甲基咪唑氯盐作为复配缓蚀剂对Q235钢在甲醇甲酸腐蚀溶液的协同缓蚀作用。方法通过静态失重法、电化学极化测试和电化学阻抗法,结合SEM、EDX、AFM等一系列表面表征技术验证了复配缓蚀剂的性能与行为,同时利用软件模拟计算缓蚀剂分子的轨道排布与分子动力学,揭示分子结构与缓蚀性能间的联系。结果该复配缓蚀剂能够抑制Q235钢在甲醇甲酸介质中的腐蚀过程,降低腐蚀速率。缓蚀效率随复配比的提高而增大。在复配比为6-DAS∶DMIC=1∶8时,失重法测得缓蚀效率最高达到93.98%;通过电化学法获得的缓蚀效率最高达到92.32%,并且通过电位的移动证明其为控制阳极过程的混合型缓蚀剂。表征技术表明,该复配缓蚀剂能有效吸附并在钢表面形成一层缓蚀分子膜层,其可以隔绝腐蚀介质与金属的接触,保护基底金属免受介质的腐蚀。结论该复配缓蚀剂能够有效降低腐蚀介质对Q235钢的侵蚀作用,实验数据与表征技术相互吻合,证明了该复配缓蚀剂是一种优良的有机缓蚀剂。研究结果为后续开发更高效的绿色缓蚀剂提供了思路和方法。

关键词：缓蚀剂 Q235钢腐蚀防护分子吸附协同作用

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深度学习检测肺结节难点问题综述

计算机工程与应用 2024年

作者：包强强唐思源谷宇内蒙古科技大学数智产业学院内蒙古科技大学包头医学院计算机科学与技术学院内蒙古科技大学数智产业学院内蒙古自治区模式识别与智能图像处理重点实验室

肺癌在全球范围内是致命性最高的癌症之一，肺结节是肺癌的早期表现形式，基于深度学习的肺结节检测模型因较高的检测准确率与效率逐渐成为辅助医生检测肺结节的有效方法。但是目前基于深度学习的肺结节检测模型仍有不足，一些重难点问... 详细信息

肺癌在全球范围内是致命性最高的癌症之一，肺结节是肺癌的早期表现形式，基于深度学习的肺结节检测模型因较高的检测准确率与效率逐渐成为辅助医生检测肺结节的有效方法。但是目前基于深度学习的肺结节检测模型仍有不足，一些重难点问题需要解决。第一，基于迁移学习、GAN网络、半监督学习与无监督学习解决模型训练时肺结节数据不足与类别不平衡问题。第二，增强模型特征提取能力提升对肺结节检测的敏感度与准确度。第三，提升模型假阳性肺结节筛查能力降低假阳性率。第四，加强模型检测肺结节的可解释能力。第五，基于大模型技术解决以上4个难点问题。最后，介绍检测模型训练与测试所需的数据集与评价指标并对未来肺结节检测优化方向进行讨论。

关键词：肺癌肺结节检测深度学习计算机辅助检测系统

双主相混合稀土基RE-Fe-B磁体的磁性能和抗腐蚀性改进

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稀有金属材料与工程 2024年第3期53卷 660-666页

作者：连昕丽周建军李仕林赵院红王长鹏王印刘飞章明左建华白锁刘艳丽李柱柏李永峰内蒙古科技大学理学院内蒙古包头014010 内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010 中科院赣江创新研究院江西赣州341000

为了实现稀土资源的平衡应用且降低RE-Fe-B稀土永磁材料的价格,针对混合稀土基永磁材料进行研究,分别采用单、双主相工艺制备了名义成分[(Pr,Nd)_(1-x)MM_(x)]30.3(Fe,Co)balM_(0.73)B_(0.98)(x=0.3,0.5和0.7,质量分数)的磁体,对比研究... 详细信息

为了实现稀土资源的平衡应用且降低RE-Fe-B稀土永磁材料的价格,针对混合稀土基永磁材料进行研究,分别采用单、双主相工艺制备了名义成分[(Pr,Nd)_(1-x)MM_(x)]30.3(Fe,Co)balM_(0.73)B_(0.98)(x=0.3,0.5和0.7,质量分数)的磁体,对比研究其磁性能和抗腐蚀性。研究发现:双主相工艺制备的磁体相比单主相工艺制备的同成分磁体展现了优越的磁性能和抗腐蚀性。当x=0.5,双主相磁体的磁性能为B_(r)=1.308 T,H_(cj)=799.98 kA/m和(BH)_(max)=325.6436 kJ/m^(3),远高于同成分的单主相磁体的性能(B_(r)=1.297 T,H_(cj)=746.8868 kA/m和(BH)_(max)=317.8428 kJ/m^(3))。这种改进源于富稀土相分布的改进以及主相晶粒间和晶粒内部耦合作用的增强。当双主相磁体暴露在湿热环境下时,磁体中不仅存在富稀土相腐蚀,也存在主相晶粒的腐蚀成粉现象,这主要是由于富稀土相与水蒸气和氧气反应时产生氢气,导致主相晶粒被氢化,由于主相晶粒间和晶粒内部的镧铈分布差异,产生大的应力,导致其表现出区别于单主相磁体的腐蚀行为。

关键词：混合稀土双主相工艺磁性能抗腐蚀性稀土的非均匀分布