基于U^(2)-Net和VGG16的天然气泄露检测

目前在深度学习领域很少以天然气泄露图像为数据进行研究,本文使用甲烷红外图像训练的卷积神经网络(VGG16)来实现泄露检测。另外,针对泄露的甲烷气体与背景图像存在相似性的问题,使用U^(2)-Net图像分割网络代替背景建模方法来提取泄露气体区域。通过迁移VGG16网络模型结构和卷积层参数,在卷积层和激励层之间加入BN层以提高训练速度,将最后一层池化层替换为基于最大池化算法的动态自适应池化方法以提高检测精度。将改进的VGG16神经网络对分割的红外图像进行训练并与其他卷积神经网络进行对比,使用准确率,精准率,召回率和F1-score来对模型进行综合评价,其表现效果最好。与现有的检测方法进行对比,所提出的检测方法准确率更高。该检测方法能够实现高精度泄漏检测,满足天然气泄露检测准确性的要求,且模型具有较好的泛化能力和鲁棒性。

基于YOLOV4的工件表面质量在线检测方法研究

目的 提升自动化产线上工件表面微小缺陷的检测精度和检测速度。方法 首先,在预处理阶段提出采用CutMix的数据增强方法,增加训练样本的多样性,提高模型的鲁棒性和泛化能力,避免训练模型产生过拟合;使用K–means++聚类算法生成边界候选框,以适应不同尺寸的缺陷,并较早地筛选出更精细的特征。其次,借助CSP Darknet53网络及SPP模块提取输入原始图像的特征,通过训练获得针对工件表面质量的在线检测模型,提升YOLOV4缺陷位置检测及识别的精度。结果 实验结果表明,文中所提出的基于YOLOV4的工件表面质量在线监测方法的预测精度达到97.5%,检测速度达到32.8帧/s,均优于同类的深度学习算法。以贵州某航空工业产品的自动化产线作为实验平台验证了所提方法的可行性和有效性。结论 该方法具备结构简单清晰、自适应性强等优点,检测精度和速度均满足工业场景需求,可以将其用于产品表面质量的在线检测。

深度学习驱动的农作物病害识别模型研究

农作物病害是农业领域亟待解决的关键问题,其对作物的产量和质量造成了巨大的负面影响,识别病害类型是防治病害的前提。为了进一步提升农业管理智能化程度,提出了一种基于深度学习的农作物叶片病害识别方法。该方法通过采集不同农作物的健康叶片及患病叶片数据,使用深度卷积神经网络ResNet50_Vd实现农作物病害识别任务。实验结果表明,该模型能够有效识别农作物的病害类型,分类正确率达到99.1%,优于其他对比模型。

基于卷积神经网络快速区域标定的表面缺陷检测

为检测生产线中产品的表面缺陷,提出一种基于卷积神经网络快速区域标定(FasterR-CNN)的缺陷检测方法,用于识别缺陷类型并标记出缺陷位置。预处理阶段提出区域规划方法粗略裁剪出缺陷主体,以避免产生大量冗余窗口,从而提升检测速度和精度。所提算法结合数据扩充方法增加了图像数量,通过划分K折交叉验证数据集改善了算法的鲁棒性;同时,将稀疏滤波思想融入卷积神经网络,提取双重深度特征作为FasterR-CNN的输入,提升了FasterR-CNN位置检测和识别的精度。通过油辣椒灌装生产线的封盖面典型缺陷检测验证了所提方法的可行性。

基于深度门控循环单元神经网络的刀具磨损状态实时监测方法

为监测生产加工过程中的刀具磨损状态,提出一种基于深度门控循环单元神经网络的轻量化状态监测模型。首先,预处理阶段对加速度传感器采集的时序信号进行小波阈值去噪,并将每次刀具进给产生的冗长信号划分为多个训练样本,以滤除噪声、改善算法的鲁棒性;然后,利用卷积神经网络(CNN)从时序信号输入中自适应地提取特征,构建深度双向门控循环单元(BiGRU)神经网络学习特征向量间的时序信息,并将Attention机制的思想引入其中,自适应地感知对磨损状态分类结果有关联的网络权重,并对其进行合理分配,避免因人工提取特征带来的复杂性和局限性。实验结果表明,所提方法能够对传感器采集的原始数据实时准确地预测刀具磨损状态,在识别精度和泛化能力上均达到了较好的效果,为实际工业场景下的刀具磨损状态监测提供了新的思路。

数字孪生技术在智能制造中的发展与应用研究综述

数字孪生技术作为实践智能制造理念的使能技术与手段,能够有效解决智能制造的信息物理融合难题,已成为当前世界各国学术界和工业界关注的热点。为了更好地理解和应用数字孪生,本文首先从数字孪生的背景和定义两方面进行归纳和总结;在此基础上,从公开出版年度、主要出版国家、主要研究方向等不同维度,采用文献计量分析方法对Web of Science(WOS)核心合集数据库近5年来收录的与数字孪生相关文献进行研究,综述了数字孪生技术在产品设计、工业生产、制造服务方面的应用;最后对数字孪生技术未来的发展方向进行展望,以期为数字孪生技术在智能制造领域的落地应用提供一定的理论参考和借鉴。

基于数字PI算法的精准施肥控制系统设计及仿真

为了使施肥速度与机器行进速度同步,提出了一种基于数字PI算法的闭环施肥系统,主要由传感器、PLC、脉宽调制电机驱动器(PWM驱动器)、GPRS模块及直流无刷电机组成。通过检测拖拉机的速度信号及外槽轮转速,PLC根据所输入决策经PWM驱动器对外槽轮下料速度进行闭环控制,从而实现精准施肥。仿真实验结果表明:基于数字PI算法的闭环控制系统提高了施肥精度和响应速度,机具操作简单,在田间工作性能稳定。

基于自适应遗传算法的双料箱施肥系统设计及实验

为了使有机肥和无机肥经同一机具施用,并做到精准施肥,提出了一种基于自适应遗传算法的双料箱施肥方法及相应系统。它主要由远程上位机、GPRS模块、GPS模块、STM32、电机驱动模块及排肥机构组成。在施肥过程中,安装在拖拉机轮轴上的霍尔传感器及驾驶室内的GPS模块将拖拉机驱动轮角速度和所处位置信息反馈到STM32中;STM32自动利用已设定函数决策开始控制施肥作业,同时排肥轴转速根据自适应遗传PID算法动态调整,达到稳态。结果表明:基于自适应遗传算法的双料箱施肥系统相比传统的控制算法,使系统迅速响应并于0.2s内达到稳态。

基于PLC和GPRS模块的山地智能灌溉系统设计

智能灌溉技术大幅缩减了人力、物力资源,提高了灌溉效率及精确度[1]。但山地环境普遍恶劣,不利于上位机布线及工作站点的设置。为此提出了一种远程控制[2]灌溉电磁阀门并监测传感器数值的方法。该设备采用GPRS无线模块与西门子PLC S7-200 224xp经RS485协议连接,利用组态软件通过配置OPC在电脑上或直接发送手机短信进行无线控制PLC并读出PLC模拟量模块EM231的土壤湿度,水压,水流量以供相关人员随时判断灌溉与否[3]。此方法从根本上解决了环境因素对实际工程的影响,并且结构简单,成本较低,操作方便,适合广大山地丘陵地区的中小灌溉区域推广。

基于COSMOSMotion轴承套圈方向转换机构设计及仿真

主要是设计隧道式交变磁场去应力装置中的轴承套圈的转向机构,利用SolidWorks三维设计软件通过拉伸、切除、阵列、扫描等特征方法[1]对该机构进行三维建模,然后运用运动仿真插件COSMOSMotion对三维模型进行运动仿真,得到轴承套圈的速度和加速度曲线,对比仿真结果修改设计方案。通过三维建模和运动仿真提高了机构设计的形象性和直观性~[2]。

基于CAN总线和PWM控制方式的起垄施肥系统研究

在农业机械田间效率的概念下,提出了一种用于田间信息采集和自动起垄施肥控制的网络系统。该系统包括自主设计的基于STM32的主控制器单元和CAN总线节点,各节点完成对气象信息、地理信息、运动速度的采集,主控制器移植freeMODEBUS协议可与上位机触摸屏通信,反馈和接收作业数据,能够适配大部分工业触摸屏。通过设计的PWM控制策略,可控制不同机械速度下的自动均匀施肥。系统整体集成度高,便于嵌入到农耕机械中,施肥精度高;同时,保证了在农机运动加速度较大时施肥电机和施肥轴机械冲击小及避免打滑时过度施肥。试验表明:系统施肥误差在3%左右,施肥变异系数0.046。

基于无GPS定位的变量施肥控制系统的研究

为实现在贵州山地使用变量施肥控制系统进行施肥,设计了一种基于无GPS定位的变量施肥控制系统。该控制系统以可编程逻辑控制器(PLC)为核心,分为手动模式和无GPS定位自动模式。在手动模式下,人为选择相应的工作地块后,通过触摸屏选择不同的挡位进行施肥;在无GPS定位自动模式下,该施肥控制系统通过移速传感器获取施肥机的位置信号,再根据施肥机的位置信号施用对应的施肥量,以实现变量施肥。试验结果表明:该系统可将传感器数据和决策函数等信息综合处理,在施肥机前进速度为3.5~5.5km/h、施肥量在9 kg/hm2以上时,能够使步进电机工作转速在40~60r/min范围内,施肥机排肥平均误差为4.13%。

基于PLC的低压舱控制系统

为了实现低压舱舱内压力、升降速率、新风量的精确控制和连续作业的自动控制,系统采用西门子S7-200PLC作为控制器核心,应用PID算法来自动调节真空泵频率、阀门开度等,并通过改变真空泵的变频调速,实现模拟控制舱内压力随海拔升降速度和高度变化的目的。通过研究表明,该控制系统控制准确可靠,有较好的节能效果,降低了操作人员的劳动强度和整个系统的噪声并提高了整个系统的安全性。

基于AT89C51单片机的四自由度机械手设计

在介绍了机械手应用前景的基础上,着重的进行了四自由度机械手控制系统的软、硬件设计,其控制核心是AT89C51单片机。由于51单片机的经济灵活性^([1]),使机械手控制系统的后期修改维护更加方便快捷。

基于模糊控制的自动灌溉系统的仿真和应用

设计了一种基于模糊控制和电磁比例阀的自动灌溉系统,并进行了MATLAB仿真。该自动灌溉系统由传感器、信号传输—接收装置、控制单元和执行元件组成。根据设定的所需土壤湿度,采集各传感器信号,用PLC做模糊控制运算,输出控制信号到执行元件,控制电磁阀的开度,从而控制喷灌流量的大小。该方法设计了模糊控制输入模拟量和阀开度的隶属度函数,仿真结果显示满足预期的控制要求。最后,对系统的实际应用作了相关设计。

低氧文物实验舱的环境控制方法研究

提出用于考古现场的低氧文物实验舱,在舱内搭建低氧富氮环境用于文物的存储和现场研究。对抽气-充气以及充气-排气两种舱内环境控制方式进行了对比。根据管道一维定常等熵理论建立了系统的流体模型。以调节舱内氧气浓度为目标,同时保证舱内压力的变化趋势,综合舱体设计考虑得出了合适的过程控制方式。最终实验表明,设计过程在较短时间内使实验舱达到了误差范围内目标结果。控制过程可靠,操作简便,设备在考古现场具备可行的操作性和实用性。