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基于数据融合与知识推理的机器人装配单元数字孪生建模方法研究

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机械工程学报 2024年第5期60卷 36-50页

作者：刘达新王科刘振宇许嘉通谭建荣浙江大学计算机辅助设计与图形学国家重点实验室杭州310027 设计工程及数字孪生浙江省工程研究中心杭州310027

目前机器人作业任务规划通常依赖于人为手动示教与离线编程,这往往需要操作人员花费大量的时间精力对机器人的操作流程进行定义与程序编写。为了进一步提高机器人装配作业任务规划的自主性和高效性,提出一种基于数据融合与知识推理的机... 详细信息

目前机器人作业任务规划通常依赖于人为手动示教与离线编程,这往往需要操作人员花费大量的时间精力对机器人的操作流程进行定义与程序编写。为了进一步提高机器人装配作业任务规划的自主性和高效性,提出一种基于数据融合与知识推理的机器人装配单元数字孪生建模方法,研究机器人装配单元从物理空间到虚拟空间的高保真映射,为后续机器人在数字孪生环境下的自主动态装配作业奠定基础。将机器人装配单元数字孪生模型分为机器人与工艺工装、产品以及机器人装配过程三个部分,并分别提出了基于虚实映射的机器人与工艺工装数字孪生建模方法、融合多源异构数据的产品数字孪生建模方法以及基于知识推理的机器人装配作业过程数字孪生建模方法,在此基础上实现机器人装配作业任务的快速规划和仿真验证。最后将所提方法应用在某款步进电机的机器人装配作业任务规划中,验证了提出的方法在实际应用场景下的有效性。

关键词：数字孪生工业机器人装配建模任务规划

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基于小样本数据增广的产品服役性能预测方法

机械工程学报 2024年第6期60卷 11-20页

作者：刘振宇张楠裘辿谭建荣浙江大学计算机辅助设计与图形学国家重点实验室杭州310027

高精密机械产品往往生产规模有限,且各装配特征参数与性能之间存在错综复杂的耦合关系,难以用显性的映射关系表达。构建能够准确预测服役性能的映射模型,对于产品装调具有切实的指导意义。为此,提出一种小样本数据下产品服役性能多参数... 详细信息

高精密机械产品往往生产规模有限,且各装配特征参数与性能之间存在错综复杂的耦合关系,难以用显性的映射关系表达。构建能够准确预测服役性能的映射模型,对于产品装调具有切实的指导意义。为此,提出一种小样本数据下产品服役性能多参数关联分析与预测方法。考虑重要组件装配结合面接触刚度特征,将接触刚度与原始装配数据相融合;通过随机森林对装配特征参数进行重要度排序,筛选出关键特征;针对小样本不完备数据,利用变分自动编码器学习先验分布知识,实现装配数据的模拟增广,并对增广数据进行离群值修正;将装配增广样本与原始装配数据相融合,通过集成核超限学习机实现服役性能的预测。最后以某型位标器陀螺仪稳速电流预测为例,验证提出方法的有效性。

关键词：小样本数据增广接触特性服役性能超限学习机

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微观几何设计制造的关键技术与工程应用

机械工程学报 2024年第13期60卷 268-280页

作者：刘振宇陈轲文裘辿李明张雨豪谭建荣彭群生浙江大学计算机辅助设计与图形系统全国重点实验室杭州310058

近年来,高端装备制造技术朝着极高精度、极高性能与极限尺度方向迅猛发展,对几何学提出了一系列新的问题和需求。微观几何学描述和刻画在表面或内部具有微小尺度细节的几何特征,为表征、设计、加工和测量微观特征提供了数学基础。本文... 详细信息

近年来,高端装备制造技术朝着极高精度、极高性能与极限尺度方向迅猛发展,对几何学提出了一系列新的问题和需求。微观几何学描述和刻画在表面或内部具有微小尺度细节的几何特征,为表征、设计、加工和测量微观特征提供了数学基础。本文阐述了微观几何的基本概念与内涵,分析了微观几何在微尺度建模、跨尺度关联和局部形状控制方面的特点。从微观几何的表示与建模、多物理场仿真、智能设计与优化、高精度制造、高效率测量等五个方面梳理了微观几何设计制造的关键技术,并凝练了微观几何设计制造亟需解决的宏观-微观耦合的几何表征、材料-结构-工艺-性能一体化设计、原子尺度的几何表征与测量等关键科学问题。最后介绍了作者团队在基于混合维的复杂零件真实表面建模、基于接触簇约束的复杂产品装配仿真与分析、复杂微孔结构建模与拓扑优化设计等方面的相关研究工作。

关键词：微观几何微观表面微观结构几何表征设计优化高精制造

变厚度CFRP超声缺陷自动成像的相关性算法研究

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振动与冲击 2024年第12期43卷 232-240页

作者：王涛邓婉欣王海军俞慈君浙江大学机械工程学院杭州310058 浙江大学计算机科学与技术学院浙江310058 浙江大学工程师学院杭州310058

针对变厚度碳纤维增强聚合物复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)超声缺陷成像工序繁琐的问题,提出了一种基于相关性的自动成像算法。试验预埋夹杂缺陷,使用超声相控阵检测获取数据,首先依据离散序列互相关理论,对不同厚度C... 详细信息

针对变厚度碳纤维增强聚合物复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)超声缺陷成像工序繁琐的问题,提出了一种基于相关性的自动成像算法。试验预埋夹杂缺陷,使用超声相控阵检测获取数据,首先依据离散序列互相关理论,对不同厚度CFRP的超声A扫描信号进行底波时移处理,之后利用自相关理论从无缺陷区域生成必要的参考信号。通过相关计算结果,利用欧氏距离区分缺陷信号和非缺陷信号,并依据欧式距离进行颜色编码绘图。最后通过基于机器视觉以及Hough圆变换的边缘检测算法来对缺陷尺寸进行统计测量,总体均值误差率小于7%,最大误差率为16.25%,最小误差率为0.25%。结果表明该算法可广泛应用于变厚度CFRP自动化超声检测。

关键词：变厚度复合材料超声检测时移自相关

锈蚀及疲劳损伤后钢筋混凝土梁寿命预测及敏感性分析

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第2期54卷 260-267页

作者：金伟良余一凡柏玉良浙江大学结构工程研究所杭州310058

为了探究锈蚀和疲劳作用后钢筋混凝土梁的长期性能,基于试验建立了钢筋混凝土梁含初始损伤的长期性能计算模型.基于该模型建立了锈蚀及疲劳损伤后钢筋混凝土梁的极限状态方程,采用蒙特卡洛模拟研究了梁长期性能的时变可靠度并进行了寿... 详细信息

为了探究锈蚀和疲劳作用后钢筋混凝土梁的长期性能,基于试验建立了钢筋混凝土梁含初始损伤的长期性能计算模型.基于该模型建立了锈蚀及疲劳损伤后钢筋混凝土梁的极限状态方程,采用蒙特卡洛模拟研究了梁长期性能的时变可靠度并进行了寿命预测,分析了设计参数和初始损伤对梁使用寿命的影响,研究了试验梁满足100 a使用寿命的临界服役条件.结果表明,锈蚀和疲劳作用会严重削弱钢筋混凝土梁的长期性能,仅含4%锈蚀率和15%疲劳损伤梁的长期性能难以满足服役要求.增加梁的截面高度和钢筋截面面积可以有效地提高梁的长期性能,增大梁的截面宽度只能改善初始损伤小的梁的长期性能.

关键词：损伤钢筋混凝土梁刚度计算模型寿命预测敏感性分析

ModelLogVis:面向模型服务的日志异常可视分析方法

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计算机辅助设计与图形学学报 2024年第7期36卷 1106-1114页

作者：卢裕弘朱琳封颖超杰王斯加林正轩潘嘉铖陈为浙江大学计算机辅助设计与图形系统全国重点实验室杭州310058 之江实验室杭州311121

利用深度学习模型训练和运行维护过程产生的海量日志信息,进行模型的优化与故障排查,是当前人工智能运维的研究热点.针对现有工作缺少模型工作流分析的问题,提出面向模型服务的日志异常可视分析方法ModelLogVis.该方法采用日志异常检测... 详细信息

利用深度学习模型训练和运行维护过程产生的海量日志信息,进行模型的优化与故障排查,是当前人工智能运维的研究热点.针对现有工作缺少模型工作流分析的问题,提出面向模型服务的日志异常可视分析方法ModelLogVis.该方法采用日志异常检测方法定位模型工作流中的潜在故障,帮助用户聚焦主要的故障类型;支持用户从数据流、状态、实例性能和原始日志等多个角度对工作流中的事件进行交互式可视化与分析,快速、准确地排查问题.通过真实的模型服务数据的案例研究和专家访谈,证明ModelLogVis方法可高效地辅助用户快速挖掘日志中的异常信息.

关键词：可视分析日志可视化异常检测

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基于条件生成对抗网络的图像翻译综述

计算机辅助设计与图形学学报 2024年第1期36卷 14-32页

作者：屠杭垚王万良陈嘉诚李国庆吴菲浙大城市学院计算机与计算科学学院杭州3100152 浙江大学计算机科学与技术学院杭州3100583 浙江工业大学计算机科学与技术学院杭州310014

图像翻译旨在实现多组不同领域图像间的转换,同时需要约束样本空间与目标空间分布的一致性.文章旨在寻找条件生成对抗网络与图像翻译问题的结合点,首先,介绍了数据集的特点,指出了不同数据集图像翻译难易程度;其次,从数学表达、性质以... 详细信息

图像翻译旨在实现多组不同领域图像间的转换,同时需要约束样本空间与目标空间分布的一致性.文章旨在寻找条件生成对抗网络与图像翻译问题的结合点,首先,介绍了数据集的特点,指出了不同数据集图像翻译难易程度;其次,从数学表达、性质以及目标函数设计方法得出算法实现的不同方式;将现有图像翻译分成3种类别——匹配图像翻译、非匹配图像翻译和多领域图像翻译,并得出不同应用场景所对应的图像翻译类别,即高清任务对应匹配图像翻译,低成本任务对应非匹配图像翻译,多样化任务对应多领域图像翻译;将图像质量评价方法分为主观图像质量评价与客观图像质量评价,并分析客观图像质量评价中全参考图像与无参考图像质量评价的适用范围;最后,总结条件生成对抗网络在图像翻译中的进展,并分析算法后指出了模式崩塌,模型可解释性和少样本等未来所需解决的问题.

关键词：条件生成对抗网络图像翻译生成模型图像质量评价

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药症方关联的中医药古籍交互可视分析方法

计算机辅助设计与图形学学报 2024年

作者：吴泓嘉张弛张宏鑫陈为夏佳志浙江大学计算机辅助设计与图形系统全国重点实验室浙江大学艺术与考古图像数据实验室中南大学计算机学院

中医药古代典籍承载了中医基础理论、药理知识和实践经验，具有很高的研究价值. 传统的中医药古籍信息提取、过滤与简单的可视化方法未能充分挖掘中医药理论知识内容及其相关性. 针对该问题，与领域专家紧密合作，提出药症方关联的... 详细信息

中医药古代典籍承载了中医基础理论、药理知识和实践经验，具有很高的研究价值. 传统的中医药古籍信息提取、过滤与简单的可视化方法未能充分挖掘中医药理论知识内容及其相关性. 针对该问题，与领域专家紧密合作，提出药症方关联的中医药古籍交互可视分析方法. 基于《四库全书》语料预训练BERT模型，设计了一个中医药知识图谱构建与处理方法; 基于中药的“君臣佐使”原理，提供了药方主症相关性计算方法; 采用创新的知识图谱药方布局，支持从中医整体观和辨证论治理论，以药、症、方3个角度探查中医理论知识的关联性. 与传统方法相比，该方法能更好地帮助专家从中医药古籍数据中进行高效率地探索、理解和推断. 通过对比实验，所提BERTsiku-BiLSTM-CRF模型在命名实体识别任务上的精确率、召回率及F1值分别达到90.57%， 93.53%， 91.99%; 所提BERTsiku-PCNN模型在关系抽取任务上的精确率、召回率及F1值分别为93.29%、75.14%、80.40%，结果均优于其他参比模型，证明了所提模型的有效性. 通过两个《本草纲目》应用案例的研究，验证了交互可视分析系统的实用性，并在访谈中获得了领域专家的积极反馈.

关键词：知识图谱中医药古文处理人文可视化

合同文本置标语言CTML:一种面向智能法律合约的法律信息规范化提取方法

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工程科学学报 2024年第1期46卷 109-119页

作者：范雨晴王迪林鸿杰陈娥何啸朱岩北京科技大学计算机与通信工程学院北京100083 浙江大学控制科学与工程学院杭州310027

智能合约在法律层面的关注度不断提高,如何将现实法律合同转化为智能合约程序,保证法律元素提取和程序转换的规范化已经成为当前的研究热点.据此,从合约模板化和语义规范化的角度出发,提出一种合同文本置标语言(CTML),通过对合同中语法... 详细信息

智能合约在法律层面的关注度不断提高,如何将现实法律合同转化为智能合约程序,保证法律元素提取和程序转换的规范化已经成为当前的研究热点.据此,从合约模板化和语义规范化的角度出发,提出一种合同文本置标语言(CTML),通过对合同中语法、结构、词汇的内容进行标注,实现合同要素的提取与转化.首先,构建合同元模型并建立“要素-属性-成分”的三层语义结构与数源标记语法规则,基于元模型设计面向合同文本的置标语言语法规则,通过CTML完成法律信息规范化提取,形成标注合同;其次,通过递归抽象语法树(AST)并建立映射关系,设计由标注合同到智能法律合约的转换规则,完善法律合同到智能合约可执行代码的转化链条.进而,以保理合同为例,演示了合同文本置标语言的语义提取和代码生成的实际效果,为普通法律合同转化成为智能合约提供了一种技术方法.

关键词：法律信息学智能法律合约置标语言面向领域语言代码生成