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基于深度学习的多孔材料渗透率预测研究进展

计算机集成制造系统 2024年第3期30卷 791-810页

作者：钱淼周骥向忠王嘉琦魏鹏郦李俊浙江理工大学浙江省现代纺织装备技术重点实验室浙江杭州310018

渗透率作为描述多孔材料流动性能的重要指标,在机械、能源等领域有着广泛的应用。经验关系式作为传统的多孔材料渗透率预测方法,往往通过实验统计法建立,在通用性、预测精度方面存在不足。近年来,基于深度学习构建渗透率预测模型的方法... 详细信息

渗透率作为描述多孔材料流动性能的重要指标,在机械、能源等领域有着广泛的应用。经验关系式作为传统的多孔材料渗透率预测方法,往往通过实验统计法建立,在通用性、预测精度方面存在不足。近年来,基于深度学习构建渗透率预测模型的方法受到了众多学者的关注,在解决经验关系式存在的不足方面表现出很好的前景。为此,围绕基于深度学习的多孔材料渗透率预测建模方法,首先阐述了深度学习技术在结构模型重构中的应用及发展趋势,然后综述了结构参数-渗透率、图像-渗透率以及图像-流场-渗透率快速预测建模方法的基本原理和研究进展,最后展望了该领域的研究方向,以及对多孔材料制造系统性能提升方面的前景。

关键词：深度学习多孔材料模型重构渗透率预测模型

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双组分织物含水率的微波谐振腔法测量技术

纺织学报 2024年第4期45卷 221-228页

作者：向忠赵唯何仕伟王宇航钱淼浙江理工大学浙江省现代纺织装备技术重点实验室浙江杭州310018

针对染整过程中多组分织物含水率准确检测问题,提出了一套基于微波谐振腔法的织物含水率检测系统。首先,基于Bruggeman-Hanai介电混合模型,结合织物结构特征建立了单组分织物含水率与介电常数的关系模型;通过考虑织物厚度与多组分织物... 详细信息

针对染整过程中多组分织物含水率准确检测问题,提出了一套基于微波谐振腔法的织物含水率检测系统。首先,基于Bruggeman-Hanai介电混合模型,结合织物结构特征建立了单组分织物含水率与介电常数的关系模型;通过考虑织物厚度与多组分织物组分配比的影响,建立了双组分织物含水率介电常数模型。接着,开展湿度均匀的纯棉、涤纶、混纺织物的介电常数测量实验,采用贝塞尔拟合方法,得到双组分织物介电常数模型的系数,从而获得了不同材质、厚度、组分配比下织物含水率与介电常数的关系模型。通过比较实验织物样品含水率与理论模型预测结果发现,二者吻合较好,均方根误差小于5%,从而验证了双组分织物含水率介电模型的可行性,为后续纺织品含水率检测提供技术支撑。

关键词：织物含水率微波谐振腔技术介电常数数学模型

基于随机共振-反向传播算法的压电选针器渐变失效检测

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纺织学报 2024年第3期45卷 202-208页

作者：齐育宝汝欣李建强周悦欣彭来湖浙江理工大学浙江省现代纺织装备技术重点实验室浙江杭州310018 浙江理工大学龙港研究院浙江温州325000

针对压电式选针器在提花过程中故障特征难以判断的问题,提出了一种基于随机共振-反向传播(SR-BP)算法的压电选针器渐变失效检测方案。研究压电选针器提花过程中驱动件的运动状态及其双向压电效应产生的电信号,对渐变失效状态下的压电陶... 详细信息

针对压电式选针器在提花过程中故障特征难以判断的问题,提出了一种基于随机共振-反向传播(SR-BP)算法的压电选针器渐变失效检测方案。研究压电选针器提花过程中驱动件的运动状态及其双向压电效应产生的电信号,对渐变失效状态下的压电陶瓷驱动件内部电信号进行随机共振(SR)故障诊断。提取振动序列的时域及频域参数与SR参数生成训练样本,通过算法使特征参数匹配出最优SR参数,将压电选针器振动信号与噪声信号混入SR参数形成的非线性系统中,观察该系统输出量的时域和频域变化达到快速检测故障的目的。研究结果表明:选针器失效后时域特征在30~350 Hz将发生明显差异,全参数的SR-BP故障检测方法的精确度可达到97.5%,信噪比达到7.36 dB,可有效地对压电选针器进行故障检测。

关键词：针织机械压电选针器随机共振共位检测 BP神经网络失效分析

基于改进Yolov5模型的纱筒余纱量检测方法

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纺织学报 2024年第7期45卷 196-203页

作者：史伟民李洲陆伟健屠佳佳徐寅哲浙江理工大学浙江省现代纺织装备技术重点实验室浙江杭州310018 浙江机电职业技术学院自动化学院浙江杭州310053

为实现针织圆纬机纱架上纱筒余纱量的实时检测,提出一种深度学习与传统图像处理相结合的检测方法。通过优化Yolov5的主干网络并加入Shuffle-Attention注意力机制,利用改进后模型在图像中检测并框出纱筒位置;然后利用透视变换、均值偏移... 详细信息

为实现针织圆纬机纱架上纱筒余纱量的实时检测,提出一种深度学习与传统图像处理相结合的检测方法。通过优化Yolov5的主干网络并加入Shuffle-Attention注意力机制,利用改进后模型在图像中检测并框出纱筒位置;然后利用透视变换、均值偏移、canny轮廓检测、闭操作等处理获取纱筒内外圆轮廓,设计基于梯度下降的圆拟合算法,拟合纱筒内外圆的轮廓,得到纱筒的内外圆半径;最后结合小孔成像的原理完成纱筒余纱量的测量。结果表明:改进后的Yolov5模型在纱筒检测精度上达到99.5%,检测速度可达20帧/s,同时模型参数减少至3.255×106可检测的最小纱筒余纱量为3 mm,当纱筒余纱量小于3 mm后,将其视为空筒,进行延时更换。本文算法拟合圆所花费时间是传统霍夫圆检测算法的1/4左右,因此可满足针织车间的实际应用需求。

关键词：改进Yolov5模型透视变换均值偏移梯度下降法纱筒余纱量针织圆纬机

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适应多类型纱筒的换筒末端执行器关键技术

纺织学报 2024年第6期45卷 193-200页

作者：毛慧敏屠佳佳孙磊戴宁史伟民浙江理工大学浙江省现代纺织装备技术重点实验室浙江杭州310018 浙江机电职业技术学院自动化学院浙江杭州310053

为解决现有换筒夹持机构无法适用于不同规格纱筒抓取的问题,根据针织生产车间纱架结构特征和纱筒更换工艺流程,设计了由夹爪机构、刹车机构、离合机构、推纱机构、翻转机构等组成的换筒末端执行器,该末端执行器可通过外扩电动机和外张... 详细信息

为解决现有换筒夹持机构无法适用于不同规格纱筒抓取的问题,根据针织生产车间纱架结构特征和纱筒更换工艺流程,设计了由夹爪机构、刹车机构、离合机构、推纱机构、翻转机构等组成的换筒末端执行器,该末端执行器可通过外扩电动机和外张气缸分别调节夹爪收缩尺寸以及夹爪间角度,以适用于不同类型的纱筒抓取。在机构设计过程中,不仅对各组成部分及其运动原理进行分析,还通过ANSYS Workbench软件对不同直径和不同长度的夹爪进行了静力学仿真,得出夹爪的直径为18 mm、长度为58 mm时可满足设计要求。同时研制样机,并进行了不同规格圆柱筒和圆锥筒的抓取实验。实验结果表明:该换筒末端执行器能够稳定、快速抓取内径为20~65 mm、质量不大于6 kg的纱筒,可应用于圆型纬编针织生产线。

关键词：换筒末端执行器夹爪机构翻转机构自动换筒机械设计纱筒

基于改进甲壳虫全域搜索算法的机织物疵点检测

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纺织学报 2024年第10期45卷 89-94页

作者：李杨张永超彭来湖胡旭东袁嫣红浙江机电职业技术大学自动化学院浙江杭州310000 浙江理工大学浙江省现代纺织装备技术重点实验室浙江杭州310018

为解决深度学习模型在面对跨场景的织物疵点检测时存在泛化性能差的问题,在甲壳虫全域搜索算法(BAS)的基础上添加了本地搜索能力构建了一种基于甲壳虫算法的混合算法,该算法可具体分为训练阶段和检测阶段。在训练阶段,通过对无疵点织物... 详细信息

为解决深度学习模型在面对跨场景的织物疵点检测时存在泛化性能差的问题,在甲壳虫全域搜索算法(BAS)的基础上添加了本地搜索能力构建了一种基于甲壳虫算法的混合算法,该算法可具体分为训练阶段和检测阶段。在训练阶段,通过对无疵点织物进行训练构建二维Gabor滤波器,然后使用改进BAS的混合模型对Gabor滤波器的参数进行了优化,使改进后的算法具备全局搜索和局部搜索的能力;在检测阶段,根据在训练阶段获得最佳参数构造Gabor滤波器,对待检测的织物图像进行卷积运算,并对卷积后图像进行二值化处理,最终识别待测试织物是否含有疵点。实验结果表明:该方法的特征提取具有良好的类别区分性,更加集中在疵点范围内,检测准确率可达99.26%,具有良好的稳定性和泛化性能。

关键词：深度学习全域搜索算法 Gabor滤波器织物疵点检测泛化性能图像识别

基于自抗扰控制的圆纬机恒张力输纱控制系统设计

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纺织学报 2024年第1期45卷 211-219页

作者：彭来湖谢国旺戴宁浙江理工大学浙江省现代纺织装备技术重点实验室浙江杭州310018 浙江理工大学纺织科学与工程学院(国际丝绸学院) 浙江杭州310018

针对当前圆纬机积极式送纱方式中存在的纱线张力及输送速度不可任意调节、纱线张力波动大等问题,提出了一种可为圆纬机输送恒定张力纱线的输纱控制系统。构建了以无刷直流电动机速度环为内环、以纱线张力为外环的纱线恒张力双闭环反馈... 详细信息

针对当前圆纬机积极式送纱方式中存在的纱线张力及输送速度不可任意调节、纱线张力波动大等问题,提出了一种可为圆纬机输送恒定张力纱线的输纱控制系统。构建了以无刷直流电动机速度环为内环、以纱线张力为外环的纱线恒张力双闭环反馈控制系统,通过自抗扰控制技术获取纱线实时动态指标,并对无刷直流电动机目标转速进行调整,最后通过磁场定向控制技术驱动无刷直流电动机。详细阐述了纱线张力的形成机制、纱线恒张力输送控制方案、系统硬件设计及控制算法。输纱测试表明,该控制系统可实现多种类型纱线的恒定张力输送。其中,棉纱张力波动标准差为1.5 cN(300 m/min测试条件),氨纶包芯纱的张力波动标准差为0.33 cN(240 m/min测试条件)。输纱速度的调节范围为0~600 m/min,纱线张力的控制范围为2.0~50.0 cN。

关键词：恒张力输纱器无刷直流电动机磁场定向控制自抗扰控制圆纬机

基于自适应Loess的纱线张力信号处理方法

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纺织学报 2024年第2期45卷 246-254页

作者：彭来湖侯良美齐育宝汝欣刘建廷浙江理工大学浙江省现代纺织装备技术重点实验室浙江杭州310018 浙江理工大学龙港研究院有限公司浙江温州325802

为保持针织系统中纱线张力的稳定并解决纱线张力检测过程中的噪声干扰问题,提出了一种基于自适应Loess的纱线张力信号优化方法。通过信号特征分析,将纱线张力结果划分为周期性信号、奇异点信号、高频干扰信号和低频耦合干扰信号。为消... 详细信息

为保持针织系统中纱线张力的稳定并解决纱线张力检测过程中的噪声干扰问题,提出了一种基于自适应Loess的纱线张力信号优化方法。通过信号特征分析,将纱线张力结果划分为周期性信号、奇异点信号、高频干扰信号和低频耦合干扰信号。为消除这些干扰信号,提出了相应的数据处理方法:限幅滤波去除奇异点信号、低通滤波消除高频干扰信号以及改进的Loess方法去除低频耦合干扰信号。在3种不同情况的张力信号上验证了该方法的可靠性。实验结果显示,自适应Loess算法能有效平滑张力波动,提升信噪比分别达25.014%、27.661%、25.276%,证明了该方法在不同情况下的有效性和稳定性,为针织系统中纱线张力的稳定性和生产效率的提升提供了可行的解决方案。

关键词：纱线张力检测自适应张力波动信号优化干扰信号处理

基于K-近邻算法改进粒子群-反向传播算法的织物质量预测技术

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纺织学报 2024年第7期45卷 72-77页

作者：孙长敏戴宁沈春娅徐开心陈炜胡旭东袁嫣红陈祖红浙江理工大学浙江省现代纺织装备技术重点实验室浙江杭州310018 浙江康立自控科技有限公司浙江绍兴312500 浙江天衡信息技术有限公司浙江绍兴312500

为解决现有下机织物质量差异性较大且传统验布环节时间较长等问题,提出基于K-近邻(KNN)算法改进粒子群-反向传播(PSO-BP)算法的织物质量等级预测方法。首先分析织物质量预测模型,整理织物疵点类型与织物质量等级分类,并根据织物疵点特... 详细信息

为解决现有下机织物质量差异性较大且传统验布环节时间较长等问题,提出基于K-近邻(KNN)算法改进粒子群-反向传播(PSO-BP)算法的织物质量等级预测方法。首先分析织物质量预测模型,整理织物疵点类型与织物质量等级分类,并根据织物疵点特征将疵点划分为6类;其次选取14种影响织物质量的因子作为模型输入量;然后详细介绍依据KNN与PSO原理进行织物质量预测流程;最后以浙江兰溪某纺织厂近3个月16186条织物生产数据为例,建立织物质量预测模型。结果显示:该技术对织物质量预测的准确率达到98.054%,且训练时长仅需4.8 s,在保证织物质量预测准确性的同时,极大缩短了检测时间,提高了织造车间生产效率。

关键词：织布车间织物质量 K-近邻算法粒子群-反向传播神经网络算法织物质量预测