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基于自校准机制的时空采样图卷积行为识别模型

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工程科学学报 2024年第3期46卷 480-490页

作者：曹毅吴伟官张小勇夏宇高清源江南大学机械工程学院无锡214122 江南大学江苏省食品制造装备重点实验室无锡214122

针对现有行为识别算法忽视时空信息上下文的依赖关系和缺乏多层次感受野的特征提取问题,本文提出一种基于自校准机制的时空采样图卷积网络行为识别模型.首先,介绍ST-GCN和3D-GCN、Transformer和自注意力机制的工作原理,并分析了3D-GCN和... 详细信息

针对现有行为识别算法忽视时空信息上下文的依赖关系和缺乏多层次感受野的特征提取问题,本文提出一种基于自校准机制的时空采样图卷积网络行为识别模型.首先,介绍ST-GCN和3D-GCN、Transformer和自注意力机制的工作原理,并分析了3D-GCN和Transformer不能有效进行时空上下文建模;其次,为有效进行时空上下文建模而提出了一种时空采样图卷积网络,其以时序连续多帧作为时空采样将全局动作分为多个子动作,通过非局部网络计算单一节点与采样频率帧内所有节点的相关性来建立局部跨时空依赖关系,并通过结合非局部网络和时域卷积计算单个采样子动作与全局子动作的相关性以此来建立全局跨时空依赖关系;然后,为了有效地增强多层次的感受野来捕获更具判别力的时域特征,提出了一种时域自校准卷积网络在两个不同的尺度时空中分别进行卷积并特征融合:一种是原始比例尺度的时空,另一种是使用下采样具有较小比例尺度的潜在时空;再者,结合时空采样图卷积网络和时域自校准网络构建基于自校准机制的时空采样图卷积网络行为识别模型,在多流网络下进行端到端的训练.最后,基于NTU-RGB+D和NTU-RGB+D120骨架动作数据集开展了骨架行为识别的相关实验研究,研究结果表明该行为识别模型具有高效的时空特征提取能力以及优秀的性能.

关键词：行为识别时空采样图卷积时空上下文时域自校准多流网络

SiO_(2)包覆单硬脂酸甘油酯/聚乙烯基共混膜制备及其长效防雾性能

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2344-2354页

作者：朱喜成丘晓琳丁相斐陈锦华张佳伟江南大学机械工程学院无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室无锡214122

防雾薄膜包装可以降低包装内的水分活度,减少果蔬腐败变质产生的大量浪费,因此具有十分重要的研究意义。本文以SiO_(2)为壁材,采用乳液聚合法对单硬脂酸甘油酯(GMS)芯材进行包覆,并将其与线型低密度聚乙烯(LLDPE)混合,制备出了一种长效... 详细信息

防雾薄膜包装可以降低包装内的水分活度,减少果蔬腐败变质产生的大量浪费,因此具有十分重要的研究意义。本文以SiO_(2)为壁材,采用乳液聚合法对单硬脂酸甘油酯(GMS)芯材进行包覆,并将其与线型低密度聚乙烯(LLDPE)混合,制备出了一种长效防雾薄膜。结果表明:通过FTIR和XRD对制备样品进行了化学成分、晶型结构分析,证明了GMS被成功包覆;通过SEM对样品的微观形貌和防雾膜截面微观结构进行分析,所制备的GMS@SiO_(2)为类球形,在薄膜中分散较好;粒径、DSC测试表明,GMS和正硅酸四乙酯(TEOS)使用量在1∶2条件下制备的GMS@SiO_(2)样品的粒径均一性较好,83.05%集中在20~100 nm,且有着最高的包覆率,为69.9%;N_(2)吸附-脱附结果显示:GMS@SiO_(2)表面存在许多的介孔结构,孔径为17.918 nm,可以有效延缓GMS的释放;通过TG对样品的热性能进行分析,发现SiO_(2)壁材对GMS起到了较好的保护作用,GMS的最大损失温度由298℃提高到了405℃,提升了约107℃;通过热防雾测试发现,所制备的薄膜可有效延长薄膜的防雾时间且防雾性能优越,在1~11 h内,薄膜防雾等级为DE级;11~60 h内,薄膜防雾等级为E级,而直接加入GMS制备的防雾薄膜在1~11 h防雾等级为E级,在11~60 h内防雾等级为D级,所制备的防雾膜在果蔬保鲜等领域将有着广阔的应用前景。

关键词：单硬脂酸甘油酯包覆 SiO_(2) 乳液聚合长效防雾膜

pH响应性气体渗透CNC/PBAT复合膜的制备与性能

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化工学报 2024年第3期75卷 1040-1051页

作者：丁相斐丘晓琳朱喜成张佳伟陈锦华江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡214122

具有可调控气体渗透的薄膜对包装保鲜领域发展具有重要意义,而设计具有pH响应性渗透和高力学性能的薄膜仍然是一个挑战。设计琥珀酸酐酯化与二乙烯三胺酰胺化的两步取代反应,实现纤维素纳米晶表面胺基(A-CNC)与羧基(S-CNC)功能化修饰,... 详细信息

具有可调控气体渗透的薄膜对包装保鲜领域发展具有重要意义,而设计具有pH响应性渗透和高力学性能的薄膜仍然是一个挑战。设计琥珀酸酐酯化与二乙烯三胺酰胺化的两步取代反应,实现纤维素纳米晶表面胺基(A-CNC)与羧基(S-CNC)功能化修饰,进一步与聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)复合,制备具有互反pH响应性气体渗透的复合薄膜。结果表明,通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)和核磁共振^(13)C谱(^(13)C NMR)对纤维素纳米晶及其功能化修饰进行表征,证实改性成功。对复合薄膜性能表征:在力学性能方面,S-CNC/PBAT(3/97)与A-CNC/PBAT(5/95)复合薄膜拉伸强度达到最高,比PBAT分别增加40.44%与50.56%,但断裂伸长率下降,断裂模式由韧性向脆性断裂转变。在气体渗透性方面,复合薄膜展现出互反pH响应渗透特征。S-CNC/PBAT(5/95)复合薄膜渗透性出现正响应变化趋势,随着缓冲液pH(3~12)升高,CO_(2)与O_(2)渗透性分别增加67.98%和48.34%,水蒸气渗透性从2.467×10^(-13)变化到3.039×10^(-13)g·cm/(cm^(2)·s·Pa);而A-CNC/PBAT(5/95)复合薄膜渗透出现pH负响应性现象,CO_(2)与O_(2)渗透性分别降低63.00%与54.61%,水蒸气渗透性从2.747×10^(-13)变化到2.043×10^(-13)g·cm/(cm^(2)·s·Pa)。这种具有pH响应性渗透的复合薄膜在智能包装领域具有广阔的前景。

关键词：纤维素纳米晶功能化修饰复合材料力学性能响应性渗透

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球磨时间对Ti-13Nb-5Sn牙科合金耐蚀与耐磨性能的影响

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材料工程 2024年第3期52卷 100-108页

作者：颉芳霞陆东兴黄家兵张文成孙琪超何雪明江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江苏省食品先进制造装备技术重点实验室江苏无锡214122

采用粉末冶金法制备了Ti-13Nb-5Sn牙科合金,研究了不同球磨时间(3,12,24,48 h)对粉末特性、材料微观结构、电化学腐蚀和摩擦学行为的影响规律。结果表明:随着球磨时间从3 h增加至48 h,粉末形貌由大块状逐渐变成细小颗粒,部分Nb和Sn原子... 详细信息

采用粉末冶金法制备了Ti-13Nb-5Sn牙科合金,研究了不同球磨时间(3,12,24,48 h)对粉末特性、材料微观结构、电化学腐蚀和摩擦学行为的影响规律。结果表明:随着球磨时间从3 h增加至48 h,粉末形貌由大块状逐渐变成细小颗粒,部分Nb和Sn原子扩散到Ti晶格中,形成了一定体积的Ti(Nb)和Ti(NbSn)固溶体;等轴α-Ti减少转变为柱状的晶界α-Ti,网篮组织转变为魏氏组织;动电位极化曲线显示,合金在人工唾液(AS)和模拟体液(SBF)中的腐蚀电位(E_(corr))和极化电阻(R_(p))呈上升趋势,腐蚀电流密度(I_(corr))呈下降趋势,α-Ti减少,β-Ti增多,使得合金耐腐蚀性能提升;合金的硬度升高,而摩擦因数、磨痕深度和磨损率逐渐降低,细化粉末在烧结中会产生更多的晶界,使得合金的耐磨性能提升。机械合金化结合模压烧结制备的Ti-13Nb-5Sn合金显示了良好的耐蚀与耐磨性能,在牙科领域具有潜在的应用前景。

关键词：钛合金机械合金化微观组织耐腐蚀性耐磨性

带负载均衡的混合算法求解分布式异构作业车间调度问题

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控制理论与应用 2024年第6期41卷 977-989页

作者：方子丞李新宇高亮华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室湖北武汉430074

针对以最小化最大完工时间为目标的分布式异构作业车间调度问题(DHJSP),本文提出了一种新的混合遗传禁忌搜索算法.首先,综合考虑工厂的工件总负载与最大机器负载,提出了一种新的工厂负载表达方式.其次,针对DHJSP总工序数不定的特性,提... 详细信息

针对以最小化最大完工时间为目标的分布式异构作业车间调度问题(DHJSP),本文提出了一种新的混合遗传禁忌搜索算法.首先,综合考虑工厂的工件总负载与最大机器负载,提出了一种新的工厂负载表达方式.其次,针对DHJSP总工序数不定的特性,提出以最小化最大工厂负载为目标快速确定初始工件分配方案,并验证了方法的高效性.然后,新设计了两种考虑负载均衡的单工件转移邻域结构,根据工序调度的结果对工件分配方案进行局部搜索.最后,因DHJSP缺少标准算例和相关算法,在分布式同构作业车间调度问题(DJSP)上与现有算法进行对比,所提算法在TA算例的480个问题上更新了420个问题的最优解,其余60个问题取得了同等最优解.在随机生成的3个不同规模的异构算例中,所提算法也均取得了较好解,验证了所提方法的优越性.

关键词：作业车间调度分布式异构工厂负载均衡混合算法最大完工时间

机器人化装备测量-加工一体化技术现状及展望

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机器人 2024年第1期46卷 118-128页

作者：王卓群谢福贵解增辉刘辛军清华大学机械工程系北京100084 清华大学精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室北京100084

面对非结构化的加工场景以及多品种小批量复杂构件的定制化加工需求,机器人化装备需具备感知待加工件和加工场景的能力,对测量技术与加工技术的深度融合需求迫切,但目前尚无成熟的技术体系。本文围绕测量-加工一体化技术所涉及的测量数... 详细信息

面对非结构化的加工场景以及多品种小批量复杂构件的定制化加工需求,机器人化装备需具备感知待加工件和加工场景的能力,对测量技术与加工技术的深度融合需求迫切,但目前尚无成熟的技术体系。本文围绕测量-加工一体化技术所涉及的测量数据获取、加工特征提取、加工方案生成和末端闭环控制4项关键技术进行综述,总结了测量-加工一体化技术的现状与面临的技术挑战,对测量-加工一体化技术在构建跨尺度测量场、优化数据驱动方式、集成多功能测量、拓展智能化应用等方面的发展趋势进行了分析和探讨。

关键词：测量-加工一体化机器人化装备智能化加工跨尺度测量

应用数据基线模型的重燃叶片制造质量异常溯源路径搜索方法

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西安交通大学学报 2024年第2期58卷 136-145页

作者：朱铜艾松陈琨李明雪西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049 清洁高效透平动力装备全国重点实验室四川德阳618000

针对重型燃气轮机高温透平叶片(以下简称重燃叶片)质量异常溯源时质量因素的改进难度大、质量异常溯源路径不清晰的问题,提出一种应用国家质量基础设施(NQI)数据基线模型的质量异常溯源路径搜索方法。该方法构建重燃叶片全域的NQI数据... 详细信息

针对重型燃气轮机高温透平叶片(以下简称重燃叶片)质量异常溯源时质量因素的改进难度大、质量异常溯源路径不清晰的问题,提出一种应用国家质量基础设施(NQI)数据基线模型的质量异常溯源路径搜索方法。该方法构建重燃叶片全域的NQI数据基线模型,提供重燃叶片制造全域的制造逻辑标准与NQI质量控制逻辑标准;根据质量事件间复杂逻辑关系,构建T-S质量风险树,引入超椭球模型进行计算分析,求解基本事件的后验概率和关键重要度;考虑后验概率、关键重要度及启发式信息值等属性,采用改进VIKOR算法求取各方案的区间折衷值,结合二元联系数可能度函数的区间数排序方法得到质量异常溯源的最优方案,考虑属性值随搜索进程的更新,得到最优的质量异常溯源搜索路径。以NQI数据基线模型的某工艺过程为例进行应用验证,结果表明,利用该溯源路径搜索与随机搜索诱因相比,溯源效率提升38%,能在更短的时间内找到引发型壳质量异常的原因,为质量改进提供了参考。

关键词：重型燃气轮机叶片国家质量基础设施数据基线制造质量异常溯源

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多约束下矩形件排样问题的混合求解算法研究

系统仿真学报 2024年第3期36卷 743-755页

作者：刘野吉卫喜苏璇赵宏轩江南大学机械工程学院江苏无锡214122 江苏省食品制造装备重点实验室江苏无锡214122

针对板材和玻璃下料过程中存在的矩形件排样问题,提出了一种基于分割匹配算法与改进蚁群算法的混合算法进行求解。建立了以最大化均方利用率和剩余加工时间为目标的排样优化模型;利用蚁群算法作为排样顺序算法确定部分零件的排样顺序以... 详细信息

针对板材和玻璃下料过程中存在的矩形件排样问题,提出了一种基于分割匹配算法与改进蚁群算法的混合算法进行求解。建立了以最大化均方利用率和剩余加工时间为目标的排样优化模型;利用蚁群算法作为排样顺序算法确定部分零件的排样顺序以满足零件的加工时间限制,为了提高蚁群算法搜索效率,提出了自适应信息素更新策略,引入基于遗传变异和2-opt变异的混合变异策略来增强局部搜索能力。针对于零件在毛坯上位置的排布问题,为提高毛坯的均方利用率同时又满足一刀切约束条件,提出分割匹配算法进行矩形件排布优化。将改后的算法与其他优化算法用国际标准测试案例和企业实际案例进行对比分析,验证了所提混合算法的有效性。

关键词：矩形件排样蚁群算法一刀切多约束混合变异策略

不平衡工艺参数数据集的高温透平叶片铸件质量预测方法

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西安交通大学学报 2024年第9期58卷 94-104页

作者：朱铜艾松陈琨高建民西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049 清洁高效透平动力装备全国重点实验室四川德阳618000

针对熔模精密铸造工艺参数数据集射线检测(RT)结果存在合格与不合格数量严重不平衡问题,提出一种基于概率分布的合成少数类集成学习(SyMProD-Stacking)的铸件质量预测方法。该方法首先对原始数据集进行预处理以保证数据质量,然后利用Z... 详细信息

针对熔模精密铸造工艺参数数据集射线检测(RT)结果存在合格与不合格数量严重不平衡问题,提出一种基于概率分布的合成少数类集成学习(SyMProD-Stacking)的铸件质量预测方法。该方法首先对原始数据集进行预处理以保证数据质量,然后利用Z分数去除噪声数据,为每个少数类实例(不合格铸件)分配一个概率并基于此概率分布生成样本数据以获取平衡数据集,利用极端梯度提升模型(XGBoost)对所有工艺参数特征进行重要性排序并剔除部分排名靠后的工艺参数,最后将轻量级梯度提升机(LightGBM)、随机森林(RF)、支持向量机(SVM)和XGBoost模型进行Stacking集成并利用平衡数据集构建质量预测模型。以高温透平叶片制造过程精铸工艺为例,对所提出的质量预测方法进行验证,结果表明:相比于原始数据集构建的预测模型,利用了SyMProD过采样方法构建的预测模型不合格铸件的预测准确率提升了75.4%;相比于单一算法模型,所提质量预测方法的曲线下面积(A_(AUCROC))、几何均值(G_(m))以及F_(1)分数(F_(1))这3项性能指标分别提升了5.48%~11.59%、3.78%~8.92%、5.72%~11.39%,所提出的方法能够很好地预测高温透平叶片精铸过程在不平衡问题下的铸件质量。

关键词：高温透平叶片不平衡问题过采样方法集成学习质量预测

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