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基于HGTC−YOLOv8n模型的煤矸识别算法研究

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工矿自动化 2024年第5期50卷 52-59页

作者：滕文想王成费树辉安徽理工大学机电工程学院安徽淮南232001 安徽理工大学矿山智能技术与装备省部共建协同创新中心安徽淮南232001 安徽中科光电色选机械有限公司博士后科研工作站安徽合肥231200

现有基于深度学习的煤矸识别方法在煤矿井下低照度、高噪声及运动模糊等复杂工况下存在煤矸识别精度低、小目标煤矸容易漏检、模型参数量和运算量大,难以部署到计算资源有限的设备中等问题,提出了一种基于HGTC−YOLOv8n模型的煤矸识别算... 详细信息

现有基于深度学习的煤矸识别方法在煤矿井下低照度、高噪声及运动模糊等复杂工况下存在煤矸识别精度低、小目标煤矸容易漏检、模型参数量和运算量大,难以部署到计算资源有限的设备中等问题,提出了一种基于HGTC−YOLOv8n模型的煤矸识别算法。采用HGNetv2网络替换YOLOv8n的主干网络,通过多尺度特征的有效提取,提高煤矸识别效果并减少模型的存储需求和计算资源消耗;在主干网络中嵌入三重注意力机制模块Triplet Attention,捕获不同维度间的交互信息,增强煤矸图像目标特征的提取,减少无关信息的干扰;选用内容感知特征重组模块(CARAFE)来改进YOLOv8n颈部特征融合网络上采样算子,利用上下文信息提高感受视野,提高小目标煤矸识别准确率。实验结果表明:①HGTC−YOLOv8n模型的平均精度均值为93.5%,模型的参数量为2.645×10^(6),浮点运算量为8.0×10^(9),帧速率为79.36帧/s。②平均精度均值较YOLOv8n模型提升了2.5%,参数量和浮点运算量较YOLOv8n模型分别下降了16.22%和10.11%。③与YOLO系列模型相比,HGTC−YOLOv8n模型的平均精度均值最高,且参数量和浮点运算量最少,检测速度较快,综合检测性能最佳。④基于HGTC−YOLOv8n模型的煤矸识别算法在煤矿井下复杂工况下,改善了煤矸识别精度低、小目标煤矸容易漏检等问题,满足煤矸图像实时检测要求。

关键词：煤矸识别小目标识别 YOLOv8n 内容感知特征重组模块三重注意力机制 Triplet Attention HGNetv2

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基于DBO优化模糊PID的高低温试验箱温度控制方法

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电子测量与仪器学报 2024年

作者：杨洪涛金磊姜西祥秦鹏飞田杭州安徽理工大学机电工程学院安徽理工大学安徽省矿山智能装备与技术重点实验室

高低温试验箱温控系统具有非线性、时滞性。传统采用的PID控制超调量高、调节时间长，而模糊PID控制效果受量化因子与比例因子拟定的影响。为了提高试验箱温控系统响应速度与稳定性，提出了一种基于DBO算法优化模糊PID量化因子与比例因... 详细信息

高低温试验箱温控系统具有非线性、时滞性。传统采用的PID控制超调量高、调节时间长，而模糊PID控制效果受量化因子与比例因子拟定的影响。为了提高试验箱温控系统响应速度与稳定性，提出了一种基于DBO算法优化模糊PID量化因子与比例因子的高低温试验箱温控方法。首先建立了高低温试验箱加热模型传递函数，在MATLAB/Simulink中搭建传统PID、模糊PID、PSO优化的模糊PID以及DBO优化的模糊PID模型进行仿真，并利用PLC、触摸屏和温控箱搭建实验装置开展实际温控实验。仿真结果表明，DBO优化的模糊PID相较于PSO优化的模糊PID的超调量降低了1.02%，调节时间降低了106s。实验结果表明，DBO优化的模糊PID相较于PSO优化的模糊PID超调量降低了1.1%，调节时间减少了120s，验证了DBO算法优化模糊PID量化因子与比例因子相较于PSO效果更佳。补充测试DBO优化出的最佳量化因子与比例因子在不同温度下的温控效果，表明了DBO算法优化模糊PID控制方案的可行性。

关键词：高低温试验箱 DBO算法模糊PID 温度控制

基于TRIZ的全断面铺锚支机器人结构创新设计

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机床与液压 2024年第15期52卷 30-35页

作者：何涛郑浩骆元庆方思源秦颖安徽理工大学安徽省创新方法推广应用与示范基地安徽淮南232001 安徽理工大学矿山智能装备与技术安徽省重点实验室安徽淮南232001 安徽理工大学机电工程学院安徽淮南232001

为解决煤矿巷道掘进过程中支护、铺网、钻孔及锚固等工序自动化水平低、难以高效协同等技术难题,基于TRIZ理论,开展全断面铺锚支机器人的结构创新设计。通过九屏分析法、功能模型图与因果轴分析得出现有铺锚支机器人效率不足的根本原因... 详细信息

为解决煤矿巷道掘进过程中支护、铺网、钻孔及锚固等工序自动化水平低、难以高效协同等技术难题,基于TRIZ理论,开展全断面铺锚支机器人的结构创新设计。通过九屏分析法、功能模型图与因果轴分析得出现有铺锚支机器人效率不足的根本原因,并综合运用技术矛盾法、物理矛盾法以及76种标准解等方法,设计出新型全断面铺锚支机器人结构,进而通过ADAMS-AMESim联合仿真,开展其关键迈步式自移支架的机液耦合分析。结果表明:全断面铺锚支机器人具备迈步行走、铺网、支护、锚固、钻孔的平行作业;迈步式自移支架工作时推移缸的最大推架力为10940 N,最大拉架力为18510 N,实际位移与理想位移误差满足设计要求。

关键词：铺锚支机器人 TRIZ理论 ADAMS-AMESim联合仿真迈步式自移支架

GA-BP-ANN耦合RSM优化表面机械滚压1060铝表面粗糙度

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表面技术 2024年

作者：柳想王成汪森辉孙坤费树辉李保坤邓海顺沈刚安徽理工大学机电工程学院

目的优化表面机械滚压工艺参数组合，获得最小表面粗糙度。方法基于气压驱动表面机械滚压实验平台，以1060铝棒为研究对象，采用响应面法（RSM）设计试验研究驱动压力、滚压道次、试样转速对受滚压铝棒试样表面粗糙度的影响规律，并利... 详细信息

目的优化表面机械滚压工艺参数组合，获得最小表面粗糙度。方法基于气压驱动表面机械滚压实验平台，以1060铝棒为研究对象，采用响应面法（RSM）设计试验研究驱动压力、滚压道次、试样转速对受滚压铝棒试样表面粗糙度的影响规律，并利用遗传算法结合反向传播人工神经网络（GA-BP-ANN）机器学习模型预测不同工况参数组合对应的表面粗糙度，并通过实验对该模型进行了有效性验证。基于GA-BP-ANN预测结果，在给定参数范围内构造多个随机小范围响应面，通过分析这些随机小范围RSM优化结果的聚集程度，实现GA-BP-ANN耦合RSM优化。结果通过单个响应面优化的最佳工艺参数组合为0.074MPa的驱动压力、5个滚压道次、435.4r/min的试样转速，预测的表面粗糙度（Ra）为0.45μm，但该工况下实验测量的表面粗糙度为0.53μm，且非最小值；而GA-BP-ANN耦合RSM优化的工况组合为0.073MPa的驱动压力、4个滚压道次、286.9r/min的试样转速，预测的表面粗糙度为0.31μm，相同工况下实验测量结果为0.36μm。结论与单个RSM优化结果相比，采用GA-BP-ANN耦合RSM能够更加有效地优化气压驱动表面机械滚压工艺参数组合，获得更小的表面粗糙度。

关键词：表面粗糙度表面机械滚压 1060铝响应面法 GA-BP-ANN

基于COMSOL的电化学去除微小孔毛刺研究

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黑龙江工业学院学报（综合版） 2024年第2期24卷 116-121页

作者：丁庆田何涛张明文安徽理工大学机械工程学院安徽淮南232001 教育部矿山智能技术与装备省部共建协同创新中心安徽淮南232001

微细钻削加工微小孔时产生的孔口毛刺,影响工件表面质量。并且微小孔毛刺难以去除,为此建立了电化学去毛刺仿真模型,分析了毛刺去除过程中的电流密度变化规律及其与材料去除速率间的对应关系,探究了孔口倒角的产生机理。结果表明:毛刺... 详细信息

微细钻削加工微小孔时产生的孔口毛刺,影响工件表面质量。并且微小孔毛刺难以去除,为此建立了电化学去毛刺仿真模型,分析了毛刺去除过程中的电流密度变化规律及其与材料去除速率间的对应关系,探究了孔口倒角的产生机理。结果表明:毛刺表面电流密度大小表征了电化学对材料去除能力的强弱,毛刺尖端部位电流密度大加工速度快,随着加工进行毛刺逐步变得更平滑电流密度开始分散毛刺尖端部位加工速度逐渐变慢。此外,增加阴极直径会提高加工速度,但也会导致倒角增大;而增高电极高度,有助于降低倒角,但加工时间也变得更久。在U=4V,C=12%,d=400μm,Z=150μm时加工效果较好,毛刺去除后得到的孔口倒角深度为21μm。

关键词：电化学去毛刺电流密度孔口倒角

车载液晶显示器玻璃盖板环形膜对位贴合机系统设计

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机电工程技术 2024年

作者：王宇杰王兆国安徽理工大学机电工程学院安徽智能矿山技术与装备工程研究中心

为提高车载显示器生产过程中对玻璃盖板贴附环形膜片的贴合效率和贴合质量，设计一种用于环形保护膜的玻璃盖板全自动对位贴合机。根据实际贴合作业中的送料、定位、撕膜、取膜、贴膜及辊压等工序，设计对位贴合机的机械机构，主要包括... 详细信息

为提高车载显示器生产过程中对玻璃盖板贴附环形膜片的贴合效率和贴合质量，设计一种用于环形保护膜的玻璃盖板全自动对位贴合机。根据实际贴合作业中的送料、定位、撕膜、取膜、贴膜及辊压等工序，设计对位贴合机的机械机构，主要包括玻璃盖板送料机构、卷料撕膜机构、物料端机械手、物料端CCD装置。移栽贴合平台对玻璃盖板负压定位后送至贴合位置，贴合机械手负压取膜后，卷料撕膜机构工作撕膜；检测到取膜成功，贴合机械手移至贴合位置破真空贴合并同时辊压操作，即完成全自动对位贴合。根据附环形膜贴合过程，设计了基于PLC的环形膜贴合机控制系统并进行样机环形膜贴合实验。测试结果表明，对位贴合机贴合效率为7.7 s/片，贴合精度为0.017 mm左右，良品率为93.3%，表面基本无褶皱气泡。所述贴合机能够持续稳定工作，满足贴合工艺要求，提高了盖板生产过程的生产效率和智能化水平。

关键词：车载液晶显示器环形膜贴合机玻璃盖板 PLC控制系统

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数控电解加工机床运动误差诊断与补偿

兰州工业学院学报 2024年第4期31卷 77-82页

作者：张旗孙伦业王柠安徽理工大学机电工程学院安徽淮南232001 安徽理工大学工程实训中心安徽淮南232001

针对数控电解加工机床的运动误差和运动稳定性问题,研发了数控电解加工机床运动监测和误差补偿系统,系统由PMAC控制卡(programmable multi-axis controller)构成的下位机、上位机监测软件和数据采集系统组成,同时结合多线程模式和队列... 详细信息

针对数控电解加工机床的运动误差和运动稳定性问题,研发了数控电解加工机床运动监测和误差补偿系统,系统由PMAC控制卡(programmable multi-axis controller)构成的下位机、上位机监测软件和数据采集系统组成,同时结合多线程模式和队列技术构建了多通道的数据传输机制,实现了运动误差的监测、分析、补偿和误差报警等功能。试验结果表明:机床运动过程中,数据传递存在滞后和失真现象,速度误差随设定速度成正比例增长,位移跟踪误差出现累积现象;经过诊断和补偿后,最大速度误差由0.014 735 mm/s减小到0.000 043 mm/s,位移跟踪误差增长趋势得到有效抑制,机床运动精度显著提升。

关键词： LabVIEW 误差抑制数控机床误差诊断

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基于扩张滑模观测器的电液伺服系统鲁棒控制

浙江大学学报（工学版） 2024年第3期58卷 611-621页

作者：臧万顺沈刚赵军臧克江青岛理工大学信息与控制工程学院山东青岛266520 安徽理工大学安徽省煤矿安全采掘装备制造业创新中心安徽淮南232001 安徽理工大学机电工程学院安徽淮南232001 山东科技大学交通学院山东青岛266590 龙岩学院物理与机电工程学院福建龙岩364012

为了提高电液伺服系统(EHSSs)控制性能,考虑外部干扰力、摩擦力、参数变动、结构振动及未建模特性等系统不确定性,构建系统状态空间模型.为了应对系统不确定性,提出新型扩张滑模观测器(ESMO),用于同时估计系统全状态和系统不确定性,并... 详细信息

为了提高电液伺服系统(EHSSs)控制性能,考虑外部干扰力、摩擦力、参数变动、结构振动及未建模特性等系统不确定性,构建系统状态空间模型.为了应对系统不确定性,提出新型扩张滑模观测器(ESMO),用于同时估计系统全状态和系统不确定性,并结合等值注入原理及饱和函数进行合理优化.利用系统不确定性的估计值,在反步控制设计中引入障碍Lyapunov函数,将系统的跟踪误差约束在一定范围内,结合参数自适应律,提高系统控制性能.为了验证所提控制方法的性能,在MATLAB/Simulink软件平台构建仿真模型,进一步地,搭建电液伺服系统实验台及实时控制系统,进行仿真和实验验证.结果表明所提方法的性能优于基于障碍Lyapunov函数的反步控制器及传统的反步控制器.

关键词：电液伺服系统系统不确定性扩张滑模观测器参数自适应障碍Lyapunov函数反步控制

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矿用提升机钢丝绳换绳车同步齿轮特性分析

矿山机械 2024年第5期52卷 19-24页

作者：陈然李金龙张景亮邓海顺安徽理工大学机电工程学院安徽淮南232001

针对当前矿用提升钢丝绳换绳车出现的两链轮速度不同步引起的问题,提出在链轮轴上加装一对同步齿轮的方法,分析同步齿轮受到转矩波动时对其啮合特性的影响。首先,进行静强度分析,结合赫兹理论进行对比验证;然后,考虑液压马达输出转矩波... 详细信息

针对当前矿用提升钢丝绳换绳车出现的两链轮速度不同步引起的问题,提出在链轮轴上加装一对同步齿轮的方法,分析同步齿轮受到转矩波动时对其啮合特性的影响。首先,进行静强度分析,结合赫兹理论进行对比验证;然后,考虑液压马达输出转矩波动,设置3种不同的波动系数。结果表明:齿轮接触面所受接触压力随所受转矩变化而变化,转矩波动越大,齿轮面接触压力波动也越大;齿轮齿面与齿根面的最大等效应力变化趋势,基本与恒定转矩时的最大等效应力变化趋势一致,但是其最大等效应力的幅值,会随转矩波动的增大而变大。

关键词：钢丝绳换绳车同步齿轮转矩特性