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基于自适应ROI的轴承内圈高精度视觉尺寸检测

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传感技术学报 2024年第9期37卷 1571-1577页

作者：张建新李消晋黄伟嘉钱淼浙江理工大学机械工程学院

针对机器视觉轴承内圈侧面复杂形状尺寸检测精度低的问题，提出根据检测目标建立小面积感兴趣区域(Region of Interest, ROI)的自适应选取方法和基于Zernike矩的ROI亚像素级边缘提取方法，大幅提升了轴承内圈尺寸的检测精度。首先分别... 详细信息

针对机器视觉轴承内圈侧面复杂形状尺寸检测精度低的问题，提出根据检测目标建立小面积感兴趣区域(Region of Interest, ROI)的自适应选取方法和基于Zernike矩的ROI亚像素级边缘提取方法，大幅提升了轴承内圈尺寸的检测精度。首先分别拍摄轴承内圈左侧与右侧轮廓图像，对图像进行预处理。在此基础上，通过角点检测融合像素扫描的方法实现自适应ROI选取，解决了因轴承内圈移动引起的小面积ROI边缘误判问题；使用Canny算子提取ROI的像素级边缘，再用改进的Zernike矩算法得到亚像素级边缘。最后，分别对ROI中提取的边缘进行最小二乘圆拟合和直线拟合，根据像素当量与视场间隔将图像中各尺寸转换为轴承内圈实际尺寸。实验结果表明：所提方法测量的标准不确定度低于0.005 mm,满足轴承尺寸高精度检测的要求，对于实现轴承检测的自动化有实际意义。

关键词：轴承内圈机器视觉尺寸测量自适应ROI 亚像素级边缘

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面向特定车头的人地碰撞损伤防护极简方法

中国公路学报 2024年第1期37卷 255-266页

作者：邹铁方曾冲王丹琦胡林长沙理工大学汽车与机械工程学院湖南长沙410114

针对原制动控制方法对监测设备要求极高的问题,提出了一种具有较强实践潜力的人地碰撞损伤防护方法的提取流程。先建立特定车头的多刚体模型,再选择车辆制动控制方法并穷举、寻优,最后回归获得人体头部首次撞击车体时刻t1与车辆再次完... 详细信息

针对原制动控制方法对监测设备要求极高的问题,提出了一种具有较强实践潜力的人地碰撞损伤防护方法的提取流程。先建立特定车头的多刚体模型,再选择车辆制动控制方法并穷举、寻优,最后回归获得人体头部首次撞击车体时刻t1与车辆再次完全制动时刻t2的关系,以此提出面向特定车头的人地碰撞损伤防护极简方法(SMPG)。以小型行人友好型轿车为例,检验此方法的可行性,分析2 400次仿真结果后,获得适用于小型行人友好型轿车的人地碰撞损伤防护极简方法,再经48次仿真发现,所得方法能显著降低人地碰撞损伤且不会增加人车碰撞损伤,添加车速扰动后的480次仿真显示,所得方法仍能很好地防护人地碰撞损伤且未增加人车碰撞损伤,表明能根据所提流程获得防护人地碰撞损伤的极简方法且方法效果佳。进一步分析发现,落地机制及躯干角度的改变是制动控制能降低人地碰撞损伤的主要原因,且通过流程所得的极简方法中的制动系统协调时间已达最优,无需进一步优化。研究结果将为通过制动控制以防护人地碰撞损伤的相关研究提供支持,推动其实用化。

关键词：汽车工程人地碰撞损伤车辆制动控制车头形状损伤对比研究

基于深度强化学习的机器人多动作协同抓取策略

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计算机集成制造系统 2024年第5期30卷 1789-1797页

作者：贺辉腾周勇胡楷雄李卫东武汉理工大学交通与物流工程学院湖北武汉430063 上海理工大学机械工程学院上海200093

为解决机器人自主抓取领域中,抓取区域内存在明显遮挡且相互堆叠现象导致的抓取成功率不高的问题,提出一种多视角下基于深度强化学习的“抓取”和“推动”协同抓取策略。该策略利用基于RGB-D相机获取的三维点云作为状态输入,通过两个深... 详细信息

为解决机器人自主抓取领域中,抓取区域内存在明显遮挡且相互堆叠现象导致的抓取成功率不高的问题,提出一种多视角下基于深度强化学习的“抓取”和“推动”协同抓取策略。该策略利用基于RGB-D相机获取的三维点云作为状态输入,通过两个深度Q网络算法分别拟合抓取和推动策略,并通过奖励函数的合理设计,学习抓取和推动的相互配合,旨在用推动动作改变物体的分布,为抓取提供有利条件。在此基础上,针对抓取动作空间的复杂性导致算法抓取成功率不高的问题,提出了一种基于法线掩码的动作空间优化策略,通过基于估计法线的先验知识对抓取和推动动作的探索空间进行限制,从而提升了算法的性能。最后,利用UR5机器人在真实世界中进行协同抓取策略实验,验证了所提出协同抓取策略的有效性。

关键词：深度强化学习机器人抓取三维点云多动作协同

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激波冲击下液滴的雾化特性研究

计算力学学报 2024年第4期41卷 781-789页

作者：赵家兴岳亚军刘凇含刘志鹏南京理工大学机械工程学院南京210094

液滴与激波之间的相互作用存在于旋转爆轰发动机、推进技术和云雾爆轰等应用中.本文目的是探究液滴与激波相互作用时其行为和演变特征,建立可靠的数值计算模型并分析液滴的变形和雾化机理.利用激波管生成不同马赫数的激波冲击液滴并采... 详细信息

液滴与激波之间的相互作用存在于旋转爆轰发动机、推进技术和云雾爆轰等应用中.本文目的是探究液滴与激波相互作用时其行为和演变特征,建立可靠的数值计算模型并分析液滴的变形和雾化机理.利用激波管生成不同马赫数的激波冲击液滴并采用高速摄影相机拍摄液滴的演变特征.基于VOF模型和自适应网格技术建立了数值计算模型,将数值计算的结果与实验结果对比验证了数值计算模型的正确性.实验结果表明,在激波作用下,液滴先后经历了变形阶段和雾化阶段.马赫数的增加会显著加快液滴变形和雾化的过程.数值计算结果表明,激波后的诱导气流在液滴表面存在边界层分离现象.边界层分离导致了液滴表面压力分布不均,致使液滴变形和压缩.液滴剥离则是液滴侧面的气流和背风面的驻涡流动对液滴表面的剪切作用共同造成的.

关键词：液滴激波雾化 VOF模型

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引信用双工形压电驱动器的设计及其驱动特性

哈尔滨工业大学学报 2024年第8期56卷 135-144页

作者：王旭建王新杰李峰南京理工大学机械工程学院南京210094

为实现引信安全系统状态的恢复功能,满足引信全域安全控制的需求,提出了一种双工形压电驱动器应用于机电安全系统中。首先,参考双足式压电驱动器并根据设计要求对双工形压电驱动器进行了结构设计,并分析了其工作机理。然后,对设计的双... 详细信息

为实现引信安全系统状态的恢复功能,满足引信全域安全控制的需求,提出了一种双工形压电驱动器应用于机电安全系统中。首先,参考双足式压电驱动器并根据设计要求对双工形压电驱动器进行了结构设计,并分析了其工作机理。然后,对设计的双工形压电驱动器进行了结构优化,基于优化结果给出驱动足的运动轨迹方程,保证了驱动足形成类椭圆运动轨迹。接着,搭建了实验平台对双工形压电驱动器样机进行驱动特性测试分析,确定了最佳工作频率,并得到了双工形压电驱动器往返运动速度和激励电压峰峰值的关系曲线。最后,针对引信高冲击工作环境,提出双工形压电驱动器抗高过载措施,并对压电驱动器进行抗高冲击过载实验。结果表明:压电驱动器的运动速度与激励电压峰峰值呈正相关,且在频率为130 Hz的激励电压作用下,压电驱动器的运动速度最佳;双工形压电驱动器在20 kg冲击载荷作用下仍能正常工作,验证了抗高过载措施的有效性。进一步验证了双工形压电驱动器实现引信安全状态可恢复功能的可行性。

关键词：压电驱动器双工形可恢复式引信结构优化驱动特性抗高过载

带有摩擦耗能组件的可更换钢梁柱拼接节点抗震性能试验

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吉林大学学报（工学版） 2024年第6期54卷 1643-1656页

作者：刁延松任义建杨元强赵凌云刘秀丽刘芸青岛理工大学土木工程学院山东青岛266525

基于可恢复功能的抗震设计理念,提出了一种带有摩擦耗能组件的可更换钢梁柱拼接节点。该节点同时利用屈服和摩擦两种机制进行耗能,具有延性好、损伤可控及损伤后可更换等优点。设计制作了缩尺比为1∶1.5的2个可更换钢梁柱拼接节点和1个... 详细信息

基于可恢复功能的抗震设计理念,提出了一种带有摩擦耗能组件的可更换钢梁柱拼接节点。该节点同时利用屈服和摩擦两种机制进行耗能,具有延性好、损伤可控及损伤后可更换等优点。设计制作了缩尺比为1∶1.5的2个可更换钢梁柱拼接节点和1个悬臂段螺栓连接钢梁柱节点试验模型,分别对其进行拟静力试验。对破坏后的2个可更换钢梁柱拼接节点试件进行修复,并进行二次加载,得到了节点试件在低周往复荷载作用下的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、应变和位移曲线、延性及耗能等抗震性能指标。结果表明:提出的可更换钢梁柱拼接节点的延性及耗能能力均优于悬臂段螺栓连接钢梁柱节点;可更换钢梁柱拼接节点的塑性损伤主要集中在可更换构件上,而主体构件基本保持在弹性工作范围内;修复后的节点几乎完全恢复了抗震性能,满足可更换性的要求。

关键词：结构工程可恢复功能可更换钢梁柱拼接节点抗震性能摩擦耗能拟静力试验

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泡沫混凝土气泡性能与基体材料研究进展

硅酸盐学报 2024年第2期52卷 706-724页

作者：宋强邹颖杰张鹏鲍玖文薛善彬青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033

泡沫混凝土是近年来广泛研究和应用的保温材料。泡沫混凝土制备过程中气泡性能与基体材料是影响其性能的关键。气泡不稳定及基体缺陷制约着泡沫混凝土大规模推广应用。为了揭示泡沫混凝土气泡和基体对其结构与性能影响,本文围绕气泡性... 详细信息

泡沫混凝土是近年来广泛研究和应用的保温材料。泡沫混凝土制备过程中气泡性能与基体材料是影响其性能的关键。气泡不稳定及基体缺陷制约着泡沫混凝土大规模推广应用。为了揭示泡沫混凝土气泡和基体对其结构与性能影响,本文围绕气泡性能和基体材料,全面总结和分析发泡剂和稳泡剂的种类及用量,基体材料种类和用量以及纤维、外加剂等研究现状,阐明宏观性能及微观结构关联机制,以期为中国泡沫混凝土材料和建筑节能事业提供有益参考。

关键词：泡沫混凝土气泡性能基体材料

霍普金森杆实验方法中材料弹性阶段杨氏模量及其曲线准确性分析

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爆炸与冲击 2024年第9期44卷 128-141页

作者：周玄王伯通武一丁陆文成马铭辉余毅磊高光发南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)实验中试件的应力不均匀对应力-应变曲线的弹性阶段有显著影响,而弹性阶段是研究混凝土等低声速材料或高应变率加载条件下某些金属材料的关键。针对一维杆系统,利用一维弹性增量波理论... 详细信息

霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)实验中试件的应力不均匀对应力-应变曲线的弹性阶段有显著影响,而弹性阶段是研究混凝土等低声速材料或高应变率加载条件下某些金属材料的关键。针对一维杆系统,利用一维弹性增量波理论,推导了线性入射波作用时应力应变和杨氏模量的解析式,研究了试件两端应力差和速度差对试件弹性阶段曲线及杨氏模量准确性的影响;进一步给出了任意形状入射波作用下试件弹性阶段曲线和切线杨氏模量的求解方法,分析了入射波斜率和形状特征对试件应力均匀性及曲线的影响。结果表明:试件弹性阶段曲线及杨氏模量的准确性与试件两端应力差的变化趋势有关,但并不完全依赖试件两端应力差,与入射波斜率、形状特征以及试件屈服强度等因素耦合相关;线性加载波斜率增大,切线模量和割线模量与实际值的差异均增大,在斜率较大时,割线模量的准确性要高于切线模量;入射波形状以正弦波为参考,曲线的初始斜率低时,切线模量的准确性高于割线模量,曲线的初始斜率高时则相反。

关键词： SHPB 杨氏模量应力均匀性应力波

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曲线链式回转弹仓动力学模型不确定参数辨识

兵工学报 2024年第5期45卷 1460-1471页

作者：文浩侯保林林瑜斌金鑫南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

为了准确模拟曲线链式回转弹仓输送弹药过程中的非线性动力学特性,根据系统的拓扑结构和控制原理建立包含不确定参数的动力学模型。利用优化设计思想,基于系统测试数据建立不确定参数辨识模型。提出一种函数型时间序列相似度作为辨识准... 详细信息

为了准确模拟曲线链式回转弹仓输送弹药过程中的非线性动力学特性,根据系统的拓扑结构和控制原理建立包含不确定参数的动力学模型。利用优化设计思想,基于系统测试数据建立不确定参数辨识模型。提出一种函数型时间序列相似度作为辨识准则,采用基于径向基函数的高维模型表示和径向基函数分别构建从机械系统和控制系统不确定参数到辨识准则的代理模型。将麻雀搜索算法嵌入岛屿模型进行多种群结构化,形成岛屿麻雀搜索算法,进行寻优求解。以工况1测试数据为基准,对机械系统和控制系统的不确定参数进行辨识。研究结果表明,辨识后的动力学模型对两种工况的输出结果与测试数据相似度较高,验证了建模的准确性和辨识的有效性,为动作可靠性分析和故障诊断研究提供了可靠的样本数据来源。

关键词：曲线链式回转弹仓参数辨识函数型时间序列相似度岛屿麻雀搜索算法高维代理模型