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介观领域中的激光熔透信号物理特性研究

焊接学报 2024年第7期45卷 27-33,40页

作者：孙谦黄瑞生徐富家曹浩李林宋扬马强中国机械总院集团哈尔滨焊接研究所有限公司哈尔滨150028 江苏容大材料腐蚀检验有限公司无锡214000

可靠熔透在线检测是激光焊接智能制造领域的重要问题,但是激光熔透信号属于介观尺度光学信号,而传统检测方法受宏观采样手段局限无法有效获取介观熔透信息.所以开展激光匙孔内部更深层次的介观领域特性研究,对于实现可靠熔透在线检测具... 详细信息

可靠熔透在线检测是激光焊接智能制造领域的重要问题,但是激光熔透信号属于介观尺度光学信号,而传统检测方法受宏观采样手段局限无法有效获取介观熔透信息.所以开展激光匙孔内部更深层次的介观领域特性研究,对于实现可靠熔透在线检测具有重要的指导意义.试验通过自制的光学成像系统,在红外特定谱段下捕捉到了介观熔透信号,研究表明该信号具有隐蔽性强、指向性高、波动性大、趋势性显著的物理特性,并充分证明了介观熔透信号复杂波动表面下的趋势性特征.通过抽象化提取和比对分析发现,该特征不但重复性较好、受焊接热反应本质制约,更与激光焊接熔透状态具有较好的一致性.通过该项研究可为开发介观尺度激光熔透可靠在线检测提供重要理论支撑.

关键词：介观熔透信号激光焊接物理特性智能制造

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草莓移栽机控制系统设计与试验

中国农机化学报 2024年第2期45卷 101-106页

作者：胡建平刘育彤张永辉徐华岗刘伟韩绿化江苏大学江苏镇江212013 江苏欣田机械制造有限公司江苏镇江212013

针对草莓高起垄定向移栽农艺要求,设计一种机械打穴、人工识别草莓苗弓背方向后定向穴栽的移栽机。基于可编程控制器(PLC)设计整机控制系统,包括移栽机定速行走控制系统、前轮转向控制系统、打穴控制系统等任务模块。整机采用直流无刷... 详细信息

针对草莓高起垄定向移栽农艺要求,设计一种机械打穴、人工识别草莓苗弓背方向后定向穴栽的移栽机。基于可编程控制器(PLC)设计整机控制系统,包括移栽机定速行走控制系统、前轮转向控制系统、打穴控制系统等任务模块。整机采用直流无刷电机作为底盘的驱动元件,根据电机自带编码器的输出值进行行走速度、栽植株距和打穴频率的协调控制,采用步进电机作为打穴机构的驱动元件,由接近开关对打穴机构进行定位,通过二者配合完成打穴过程,在人机协同作业下,完成草莓苗移栽。试验结果表明:当单行移栽效率为15株/min,株距为150 mm、200 mm、250 mm时,株距合格率、孔深合格率、孔径合格率均在95%以上,其变异系数均小于5%,打穴成功率均大于95%,符合移栽机行业标准,打穴移栽效果满足农艺要求。

关键词：草莓移栽机控制系统打穴机构种植机械

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小型凹槽环件复合环轧成形数值模拟

塑性工程学报 2024年第2期31卷 58-65页

作者：王虓鹏华希俊马俊美车亚龙王康朱伟孙义皓江苏大学机械工程学院江苏镇江212013 江苏希西维轴承有限公司江苏镇江212013

采用一种立式复合环轧工艺制造了小型凹糟环件,用Simufact有限元软件模拟了小型凹槽环件的环轧成形过程,并在D51环轧机上进行了验证。数值模拟结果揭示了环轧成形过程中几何、应变和温度等成形因素的分布和演化规律。为研究不同主动辊... 详细信息

采用一种立式复合环轧工艺制造了小型凹糟环件,用Simufact有限元软件模拟了小型凹槽环件的环轧成形过程,并在D51环轧机上进行了验证。数值模拟结果揭示了环轧成形过程中几何、应变和温度等成形因素的分布和演化规律。为研究不同主动辊形状对环轧成形的影响,采用不同夹角的主动辊进行了数值模拟研究。结果表明,25.4°的主动辊夹角能产生更大的轧制力和内部塑性应变,但是容易产生椭圆缺陷和模具填充不满,因此选取适中的角度能保证工件的环轧质量。通过对比空转轧制前后的数值模拟结果发现,空转轧制可以显著改善椭圆缺陷,提高环件尺寸的均匀性。

关键词：复合环轧成形小型凹槽环件成形因素主动辊夹角

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基于贝叶斯优化神经网络的螺栓松动特性预测

计算机集成制造系统 2024年第3期30卷 917-925页

作者：王灿韩帅帅孙清超大连理工大学机械工程学院辽宁大连116023 江苏徐工工程机械研究院有限公司江苏徐州221004

针对螺纹松动过程影响因子多且具有典型非线性特征,预紧力衰减难以准确预测的问题,提出了一种基于贝叶斯优化神经网络的螺栓防松性能预测方法。首先建立了螺纹松动的动力学模型,并采用响应曲面法定量分析了各因子对残余预紧力的影响,确... 详细信息

针对螺纹松动过程影响因子多且具有典型非线性特征,预紧力衰减难以准确预测的问题,提出了一种基于贝叶斯优化神经网络的螺栓防松性能预测方法。首先建立了螺纹松动的动力学模型,并采用响应曲面法定量分析了各因子对残余预紧力的影响,确定了初始预紧力和振幅为影响松脱最敏感的两个因子;进一步采用贝叶斯优化算法,建立基于神经网络的螺栓残余预紧力预测模型,实现螺栓残余预紧力的精准预测,并对该模型进行了验证。结果表明:相对于三层神经网络、高斯过程回归以及支持向量机模型等,基于贝叶斯优化的神经网络预测模型的均方误差最小,且R2系数最接近1,通过试验验证,螺栓残余预紧力预测值与实际测试值误差在7%之内,验证了模型的有效性及可靠性,为螺栓可靠性防松设计奠定基础。

关键词：螺纹松动机理残余预紧力响应曲面贝叶斯算法神经网络

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考虑出库不确定性的船舶舾装件立库入库优化

哈尔滨工程大学学报 2024年第1期45卷 1-8页

作者：赵天毅李娜李明昊蒋祖华上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 招商局重工(江苏)有限公司江苏南通226113

针对船舶舾装件立体仓库入库货位分配优化问题,本文建立了以货架稳定原则、齐配就近原则以及出库速度最快原则为优化目标的多目标优化模型。实现了考虑船舶出库不确定特点且兼顾托盘齐配率提升的立库入库优化。该研究通过分布式鲁棒优... 详细信息

针对船舶舾装件立体仓库入库货位分配优化问题,本文建立了以货架稳定原则、齐配就近原则以及出库速度最快原则为优化目标的多目标优化模型。实现了考虑船舶出库不确定特点且兼顾托盘齐配率提升的立库入库优化。该研究通过分布式鲁棒优化解决了由于舾装件种类多、标准化程度低等特点导致的出库频率分布难以通过历史数据进行准确刻画的问题。基于模型的数学结构对模型进行分解,并研究设计了使用遗传算法进行热启动的分支定价算法。克服了启发式算法无法获得精确解、传统优化算法求解时间过长的两大难题,实现了大规模问题的快速精确求解,并通过数值实验结果表明:该模型对舾装件入库货位分配具有明显的优化效果。

关键词：舾装件立体仓库货位分配不确定性多目标优化分布式鲁棒优化遗传算法热启动分支定价算法

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基于KCC-YOLOv5的铝型材表面缺陷检测

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激光与光电子学进展 2024年第4期61卷 221-229页

作者：邓光伟尤红权朱志松南通大学机械工程学院江苏南通226019 南通国尚精密机械有限公司江苏南通226017

针对铝型材表面缺陷种类多、尺度差异大、小目标容易漏检等问题,提出了KCC-YOLOv5——一种基于YOLOv5s改进的铝型材表面小缺陷检测模型。首先利用IoU(intersection over union)-K-means++算法代替K-means算法聚类锚框,获得最贴合铝型材... 详细信息

针对铝型材表面缺陷种类多、尺度差异大、小目标容易漏检等问题,提出了KCC-YOLOv5——一种基于YOLOv5s改进的铝型材表面小缺陷检测模型。首先利用IoU(intersection over union)-K-means++算法代替K-means算法聚类锚框,获得最贴合铝型材表面缺陷的锚框,提高小目标锚框的质量;其次,提出全局注意力模块C3C2F,并引入主干层,在减少参数量的同时增强小目标的语义信息和全局感知能力;最后将颈部最近邻插值上采样方式换为轻量级上采样算子CARAFE(content-aware reassembly of features),充分保留上采样特征图的小目标信息。实验结果表明,改进模型KCCYOLOv5的均值平均精度为94.6%,相比于YOLOv5s提高了2.8个百分点,小目标漆泡和脏点的平均精度分别提高了5.2和12.4个百分点。KCC-YOLOv5模型在保持大目标检测精度小幅度提升的同时显著提升了小目标的检测精度。

关键词：机器视觉铝型材表面缺陷 KCC-YOLOv5 小目标检测

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电动汽车充电桩的气动噪声分析和优化

浙江大学学报（工学版） 2024年第4期58卷 799-807页

作者：潘琦江丙云陈云国创移动能源创新中心(江苏)有限公司江苏常州213166 浙江大学机械工程学院浙江杭州310027

分析180 kW大功率直流充电桩在不同工况下的气动噪声特性,进行整桩的降噪优化设计.采用计算流体力学(CFD)与计算气动声学(CAA)分步耦合仿真的方法,分析整桩的噪声频谱和声场分布规律;开展整桩试验测试,验证仿真的精确性;对比、分析不同... 详细信息

分析180 kW大功率直流充电桩在不同工况下的气动噪声特性,进行整桩的降噪优化设计.采用计算流体力学(CFD)与计算气动声学(CAA)分步耦合仿真的方法,分析整桩的噪声频谱和声场分布规律;开展整桩试验测试,验证仿真的精确性;对比、分析不同降噪方案的降噪性能,并进行方案的试验验证.结果显示,整桩噪声主频为830 Hz,整桩噪声次频为650 Hz,分别与电源模块风扇以及系统风扇的叶片通过频率重合;在电源模块进风口布置吸音棉能够有效消除整桩噪声第三、第四峰值频率幅值;在系统风扇出风口布置吸音棉能够使整桩A计权声压级总值降低约1.2 dB;相同布置位置,在保证散热的同时增加吸音棉厚度的降噪效果不显著,整桩A计权声压级总值降低不足1.0 dB.

关键词：气动噪声散热风扇充电桩降噪优化

激光电沉积复合制备定域微纳结构及其超疏水性能研究

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表面技术 2024年第13期53卷 64-74,95页

作者：孙诗成张朝阳吴予澄杨帅张嘉蓓顾少警晏恒峰江苏大学机械工程学院江苏镇江212013 常州英诺激光科技有限公司江苏常州213161

目的实现金属超疏水表面特定微纳结构的定域制备。方法利用激光电沉积复合工艺(LECP)制备出由Cu微米锥和Ni纳米锥所组成的定域微纳结构。首先,依次使用800目和2000目砂纸机械抛光纯铜表面,皮秒激光刻蚀纯铜表面,获得周期性的微米锥结构... 详细信息

目的实现金属超疏水表面特定微纳结构的定域制备。方法利用激光电沉积复合工艺(LECP)制备出由Cu微米锥和Ni纳米锥所组成的定域微纳结构。首先,依次使用800目和2000目砂纸机械抛光纯铜表面,皮秒激光刻蚀纯铜表面,获得周期性的微米锥结构,并电解去除熔融产物。在电沉积加工过程中引入激光辐照,进而控制Ni纳米锥结构的定域生长。分别将机械抛光、激光刻蚀、激光刻蚀后电沉积(常温、60℃)、LECP所制备的微纳结构表面进行化学改性处理,对所得样品的表面形貌、化学成分、疏水性能、自清洁、延迟结冰和耐腐蚀性能进行对比分析。结果与激光刻蚀后电沉积相比,LECP能够定域制备Ni纳米锥结构。LECP定域制备的微纳结构表面经化学改性后实现了超疏水,其接触角为163°±2°,滚动角为1°±0.5°。与未加工微纳结构的表面相比,LECP制备样品表面水滴结冰时间延长近5倍,腐蚀电流密度减小了2个数量级。结论本研究通过LECP实现了表面微纳结构的定域制备,为超疏水表面的应用提供了一种新的技术手段。

关键词：微纳结构超疏水表面定域加工复合工艺激光电沉积

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基于圆卷积神经网络的粘连导电粒子检测

光学精密工程 2024年第11期32卷 1788-1800页

作者：刘子龙罗晨周怡君贾磊东南大学机械工程学院江苏南京211189 无锡尚实电子科技有限公司江苏无锡214174

为了提高粘连导电粒子检测的精度和稳定性,提高评价指标的客观性和与实际生产需求的适配度,提出了基于圆卷积神经网络的粘连粒子检测。首先提出了更适合粒子检测的圆卷积,修改可变形卷积的采样策略,限制采样点偏移量x,y坐标的自由度,增... 详细信息

为了提高粘连导电粒子检测的精度和稳定性,提高评价指标的客观性和与实际生产需求的适配度,提出了基于圆卷积神经网络的粘连粒子检测。首先提出了更适合粒子检测的圆卷积,修改可变形卷积的采样策略,限制采样点偏移量x,y坐标的自由度,增加尺寸控制参数作为补偿。然后,基于U-MultiNet网络架构将圆卷积替代原有卷积形式,并增加注意力机制,通过标签图计算自注意力,以此作为权重修改损失函数和标签图。最后,提出可重复性和可再现性指标综合评价算法的精度和稳定性。实验结果表明,本文方法的可重复性和可再现性分别为0.8092和0.7051,相比现有主流方法提高了4.52%和1.74%;精确度和召回率分别为0.7128和0.6974,准确度为0.8341,比现有主流方法高1.68%。相比于现有主流方法,该方法对于粘连干扰的粒子检测效果有明显提升,可以满足工业上对粒子检测精度、稳定性和实时性的要求。

关键词：机器视觉深度学习神经网络导电粒子检测圆卷积