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基于视觉动捕的仿真掘进机操作系统

系统仿真学报 2024年

作者：李永玲刘凌志周百顺雷经发张淼赵汝海安徽建筑大学机械与电气工程学院工程机械智能制造安徽省教育厅重点实验室过程装备与控制工程四川省高校重点实验室中国劳动关系学院计算机学院

为实现仿真掘进环境中的人机自然交互，设计出一种基于视觉动捕的仿真掘进机操作系统，包括视觉动捕、仿真平台两个单元。视觉动捕单元基于Mediapipe框架，通过相机捕捉手势动作，实现真实世界与虚拟空间的映射。针对手部关键点数据在... 详细信息

为实现仿真掘进环境中的人机自然交互，设计出一种基于视觉动捕的仿真掘进机操作系统，包括视觉动捕、仿真平台两个单元。视觉动捕单元基于Mediapipe框架，通过相机捕捉手势动作，实现真实世界与虚拟空间的映射。针对手部关键点数据在大范围运动中的不合理跳变问题，通过设置加权质心提出一种改进的卡尔曼滤波算法，并依据操作者手势输出对应指令。仿真平台利用Unity3D虚拟引擎搭建，通过UDP(user datagram protocol)通信与视觉动捕单元实时信息交换，并根据指令实现掘进机运动过程的可视化与环境反馈。实验结果表明，本文改进方法在均方误差、信噪比、近似熵参数上更具有优势，所需的特定手势识别判断正确率可达92%以上，操作者可以实现对仿真掘进机的高效控制。

关键词：人机交互手势捕捉卡尔曼滤波仿真操作系统近似熵

激光熔覆Inconel 625合金高温高应变率下的力学行为及本构模型

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材料导报 2024年

作者：雷经发赵晨霞刘涛沈朝阳李思悦工程机械智能制造安徽省教育厅重点实验室安徽建筑大学机械与电气工程学院

为研究激光熔覆Inconel 625(IN625)合金在高温高应变率下的力学行为，制备激光熔覆IN625合金试样，获取了试样在四种温度(25 ℃、600 ℃、800 ℃、1000 ℃)和三种应变率(1000 s-1、2000 s-1、3000 s-1)下的压缩应力-应变曲线，并构建了... 详细信息

为研究激光熔覆Inconel 625(IN625)合金在高温高应变率下的力学行为，制备激光熔覆IN625合金试样，获取了试样在四种温度(25 ℃、600 ℃、800 ℃、1000 ℃)和三种应变率(1000 s-1、2000 s-1、3000 s-1)下的压缩应力-应变曲线，并构建了适用的本构模型。结果表明：激光熔覆IN625合金在四种温度和三种应变率下的应力-应变曲线均存在弹性和塑性阶段。在各温度下，材料屈服强度和流动应力均随着应变率的增加而增加，表现出明显的应变率强化效应。在各加载应变率下，材料的流动应力和屈服强度随温度的升高而降低，表现出显著的温度软化效应。基于应力-应变数据，以Johnson-Cook(J-C)本构模型为基础，通过温度软化指数和应变率敏感系数拟合，对模型进行修正，模型拟合值与实验结果吻合较好，可准确地描述材料的力学行为。

关键词：激光熔覆 IN625合金高温高应变率力学行为本构模型

基于LCSPSO-BTSVM的焊缝表面缺陷检测

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佳木斯大学学报（自然科学版） 2024年第1期42卷 95-100页

作者：姜怀震夏旭安徽建筑大学机械与电气工程学院安徽合肥230601 工程机械智能制造安徽省重点实验室安徽合肥230601

针对焊缝表面缺陷PSO优化BTSVM的两个参数容易陷入局部最优、伪随机多样性低和计算精度低的问题,提出一种LCSPSO优化BTSVM参数的方法。首先,改进PSO算法,引入莱维飞行策略、Circle混沌映射与单纯形反射操作确保两个参数取得全局最优解,... 详细信息

针对焊缝表面缺陷PSO优化BTSVM的两个参数容易陷入局部最优、伪随机多样性低和计算精度低的问题,提出一种LCSPSO优化BTSVM参数的方法。首先,改进PSO算法,引入莱维飞行策略、Circle混沌映射与单纯形反射操作确保两个参数取得全局最优解,提高分类准确率;其次,提取预处理焊缝表面缺陷图像的特征;最后,设计合理的分类器利用改进的方法对焊缝表面缺陷进行分类检测并与其他算法作对比。试验结果表明,LCSPSO优于其他算法,分类精度比改进前提高了12.03%,平均分类准确率99.07%。

关键词：表面缺陷检测多分类支持向量机粒子群算法

基于有限元法的半桥IGBT混合模块的可靠性分析与优化设计

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安徽建筑大学学报 2024年第3期32卷 57-64页

作者：栾庆磊屈紫浩郭继智史艳琼安徽建筑大学机械与电气工程学院安徽合肥230601 安徽省工程机械智能制造重点实验室安徽合肥230601

为了避免过高的温度和热应力使IGBT模块内部材料疲劳失效,建立了硅基IGBT与碳化硅基JBS组成的半桥IGBT混合模块的有限元仿真模型,通过改变芯片排列位置、各层结构的厚度,以及焊料和陶瓷基板的材质,研究模块结温及最大热应力变化规律,并... 详细信息

为了避免过高的温度和热应力使IGBT模块内部材料疲劳失效,建立了硅基IGBT与碳化硅基JBS组成的半桥IGBT混合模块的有限元仿真模型,通过改变芯片排列位置、各层结构的厚度,以及焊料和陶瓷基板的材质,研究模块结温及最大热应力变化规律,并对模块封装结构进行优化。优化后模块的结温与最大热应力分别下降18℃和80.2 MPa,提高了模块的可靠性。

关键词： IGBT混合模块结温热应力有限元封装可靠性

基于多感受野特征增强的改进EfficientDet遥感目标检测算法

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电光与控制 2024年第7期31卷 53-60,96页

作者：张润梅贾振楠李佳祥吴路路徐信芯袁彬安徽建筑大学机械与电气工程学院合肥230000 安徽省工程机械智能制造重点实验室合肥230000 陕西省高速公路施工机械重点实验室西安710000 安徽省仿真设计与现代制造工程技术研究中心安徽芜湖241000 安徽工程大学安徽芜湖241000

针对遥感图像目标检测中小目标检测精度低、目标密集和尺度形态多样等问题,在轻量化网络EfficientDet-D0目标检测算法的基础上,在加权双向特征金字塔网络(BiFPN)进行特征融合时加入小尺度以及高一级尺度的中间信息,对BiFPN网络进行重构... 详细信息

针对遥感图像目标检测中小目标检测精度低、目标密集和尺度形态多样等问题,在轻量化网络EfficientDet-D0目标检测算法的基础上,在加权双向特征金字塔网络(BiFPN)进行特征融合时加入小尺度以及高一级尺度的中间信息,对BiFPN网络进行重构,充分利用不同尺度信息,提高多尺度目标检测精度;同时在BiFPN中加入融合空洞卷积和快速归一化融合方法的特征增强模块,补强因特征图缩放所丢失的特征信息,进一步提高检测精度;另外,采用参数动态的Dynamic ReLU激活函数对原始网络中的参数静态的Swish激活函数进行改进。改进EfficientDet算法在不影响轻量化特点的前提下,对公开数据集Pascal VOC的目标检测平均精度均值(mAP)相较于原始算法提升11.9个百分点,亦优于其他目标检测算法。针对遥感图像数据集RSOD,通过Imgaug数据增强库对已有的936幅遥感图像数据集进行数据增广,利用改进模型进行迁移学习,未进行数据增广和增广后的目标检测结果分别为88.38%和96.78%,证明所提算法可以满足实际应用中对遥感图像目标的检测要求。

关键词：深度学习遥感图像目标检测 EfficientDet 多尺度特征融合特征增强模块 Dynamic ReLU

基于DEM-MBD耦合的履带式全地形车辆爬坡特性研究

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中国农机化学报 2024年第1期45卷 144-151页

作者：邓志远曹修全胡光忠谢光玉王平四川轻化工大学机械工程学院四川宜宾644000 安徽省工程机械智能制造重点实验室合肥市231600

为优化履带式全地形车爬坡特性,提升其对复杂地形的适应能力,利用离散元法(DEM)与多体动力学(MBD)耦合算法,建立基于RecurDyn与EDEM的DEM-MBD耦合模型,并结合正交试验设计方法,研究路面类型、车辆质心位置、接地长度、速度耦合对车辆爬... 详细信息

为优化履带式全地形车爬坡特性,提升其对复杂地形的适应能力,利用离散元法(DEM)与多体动力学(MBD)耦合算法,建立基于RecurDyn与EDEM的DEM-MBD耦合模型,并结合正交试验设计方法,研究路面类型、车辆质心位置、接地长度、速度耦合对车辆爬坡能力与稳定性的影响规律。研究结果表明:各因素对履带式全地形车爬坡能力的影响权重为:速度>x向质心坐标>路面类型>接地长度>y向质心坐标。基于正交试验理论,爬坡能力最佳组合为:碎石路面,质心位置为x=200,y=400,接地长度为1100 mm,速度为5 km/h;当该型车辆运行速度为0~5 km/h时,提升速度、前移质心有利于提升车辆爬坡能力;该车辆在低车速、砂土地形、较大的接地比压的情况下稳定性更好。

关键词：履带式全地形车辆离散元法颗粒仿真爬坡性能稳定性

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长尾夹输送振动盘设计与仿真分析

安徽工程大学学报 2024年第2期39卷 32-39页

作者：雷经发孙寅张淼刘涛安徽建筑大学机械与电气工程学院安徽合肥230601 工程机械智能制造安徽省教育厅重点实验室安徽合肥230601

为满足长尾夹淬火工艺所需的竖直紧凑排列送入淬火炉的要求,设计专用的输送振动盘,并对输送过程进行运动仿真分析。首先设计振动盘结构,建立三维模型。然后确定振动盘各部件材料参数和动力参数等,对振动盘及其输送物料进行运动仿真,模... 详细信息

为满足长尾夹淬火工艺所需的竖直紧凑排列送入淬火炉的要求,设计专用的输送振动盘,并对输送过程进行运动仿真分析。首先设计振动盘结构,建立三维模型。然后确定振动盘各部件材料参数和动力参数等,对振动盘及其输送物料进行运动仿真,模拟长尾夹在振动盘中的运动状态,以检验振动盘设计的合理性。通过ADAMS运动仿真确定振动盘合适的振动频率,从而保证长尾夹能够以竖直站立的姿态平稳输送至振动盘的出口处,进而进入淬火炉。并对振动盘中易损坏的零件弹簧板,设计了三种结构,通过有限元应力应变分析比较,得出最优结构为3块3 mm厚弹簧板。最后制作实物样机验证振动盘输送长尾夹符合淬火工艺需求,设计合理可靠。

关键词：振动盘结构设计 ADAMS 运动仿真 ABAQUS有限元分析

基于激光表面处理技术的轴承表面性能提高研究现状

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机电工程 2024年

作者：李翔陈雪辉邵昆陈远龙安徽职业技术学院智能制造学院高端装备关键摩擦副安徽省重点实验室安徽建筑大学机械与电气工程学院湖北汽车工业学院汽车工程学院合肥工业大学机械工程学院

真空镀膜设备轴承在工作过程中受交变载荷及循环应力作用，工作面易出现点蚀和剥落等缺陷，导致轴承疲劳失效。通过激光表面处理技术对其工作面进行处理，可以提高轴承工作面的硬度和耐磨性等表面性能，也可以改变轴承工作面的润滑状态... 详细信息

真空镀膜设备轴承在工作过程中受交变载荷及循环应力作用，工作面易出现点蚀和剥落等缺陷，导致轴承疲劳失效。通过激光表面处理技术对其工作面进行处理，可以提高轴承工作面的硬度和耐磨性等表面性能，也可以改变轴承工作面的润滑状态，降低轴承磨损，提高轴承使用寿命。为厘清激光表面处理技术在轴承中的应用现状，首先分析了激光熔覆、激光冲击强化、激光淬火和激光表面织构技术原理；然后，阐述了工艺参数，如激光功率、激光扫描速度等对改性层形貌特征、微观组织结构和表面性能的影响；其次，分析了以上技术在轴承领域应用的优缺点，并探讨了激光表面改性过程中需要解决的理论问题和技术瓶颈；最后，对激光表面处理技术在轴承领域的发展进行了展望。激光表面处理技术在提高轴承表面性能方面具有较好的工程应用前景。

关键词：滑动轴承关节轴承真空镀膜设备轴承激光表面处理技术表面性能使用寿命

改进Tiny-YOLOv3的工业钢材瑕疵检测算法

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机械设计与制造 2024年第5期399卷 97-101页

作者：章曙光刘洋张文韬王浩安徽建筑大学电子与信息工程学院安徽合肥230601 安徽建筑大学信息网络中心安徽合肥230601

深度学习网络模型参数量大,不适用于嵌入式或移动设备上。针对工业钢材生产过程中的实时检测问题,提出了一种改进的R-Tiny-YOLOv3工业钢材瑕疵检测算法。首先,在Tiny-YOLOv3结构中加入残差网络结构,提高检测的精度。增加了空间金字塔SP... 详细信息

深度学习网络模型参数量大,不适用于嵌入式或移动设备上。针对工业钢材生产过程中的实时检测问题,提出了一种改进的R-Tiny-YOLOv3工业钢材瑕疵检测算法。首先,在Tiny-YOLOv3结构中加入残差网络结构,提高检测的精度。增加了空间金字塔SPP网络模块,提高网络特征提取能力。结合不同网络层的特征信息,将检测提高到三个尺度。然后,选取CIOU作为损失函数,使目标检测框的回归更加稳定。最后对数据集进行数据增强,并在Cambricon 1H8嵌入式平台进行测试。实验结果表明改进的R-Tiny-YOLOv3算法能够实时地检测出瑕疵目标,平均准确率提高了10.8%,运算速度可达39.8帧/s,为工业钢材瑕疵检测的嵌入式应用提供了参考。

关键词：瑕疵检测卷积神经网络 Tiny-YOLOv3网络空间金字塔池化残差网络