基于距离感知的金属缺陷样本标签分配算法

针对金属表面缺陷检测模型在训练过程中正负样本分配时不考虑金属表面缺陷的宽高比、对目标分布的定位能力差等问题,提出了距离感知的动态标签分配(DDA)算法。DDA不改变原有检测模型的结构也不增加计算开支,根据真实框的几何特性提出新的距离损失计算范式,以优化宽高比悬殊的回归问题,将迭代过程中的回归偏移量解码为预测框坐标,最后计算预测框、锚框和真实框三者之间综合交并比信息,动态地选择正负样本以提高训练精度。在武汉某钢厂冷轧带钢表面缺陷检测中进行了验证,并引入公开的热轧带钢表面缺陷数据集进行了泛化试验,检测效果均有显著改善,对金属表面质量规范有实际应用价值。

基于改进VGG13的冲压件表面缺陷识别方法研究

针对现有冲压件制品缺陷检测方法准确率低的问题,分析深度学习的原理与方法,以VGG13网络为基准模型,通过在特征提取层之后增加CBAM模块进行改进,提出5种基于VGG13与CBAM注意力机制模块相结合的网络模型(VGG13-CBAM),将改进后的新模型与改进前原VGG13模型分别在武汉某制造车间采集的冲压件缺陷数据集上进行实验研究。将数据集以6∶2∶2划分为训练集、验证集、测试集,并使用数据增强进一步扩充训练集,增加模型泛化性能,对比数据增强前后效果的提升。实验结果表明:在改进后的VGG13-CBAM03网络与VGG13-CBAM04网络上效果明显提升,测试集正确率由79.65%分别提高到了81.55%和81.40%,在使用数据增强对训练集进行扩充后,测试集正确率分别达到84.25%和84.15%,有效提升了冲压件缺陷检测准确率。

基于机器识别的带钢表面缺陷检测研究

针对传统带钢表面缺陷检测技术落后、效率不高及小目标识别能力不足等问题,提出一种改进的YOLOv5s-Tiny目标检测模型,在保持模型较小计算量的同时提升检测速度和识别精度。通过将主干网络GSP-Darknet53替换为轻量级GhostNet网络,减少模型参数的数量,提高推理速度。在主干网络加入CBAM注意力机制,通过通道注意力机制和空间注意力机制对特征信息进行融合增强,提高小目标检测精度,并将损失函数GIoU改进为EIoU,提高检测框定位能力。最后将改善后的训练模型格式转换后安装到手机安卓端验证优化的有效性。结果表明:在东北大学数据集中,改进后模型检测精度提高1.5%的同时,召回率提升了1.5%,参数量减少12.3%;安卓端检测速度约为120 ms,完成带钢缺陷的实时检测。

考虑设备预防性维护的开放车间调度问题

依据实际生产车间的运行情况,建立了带设备预防性维护的开放车间调度模型,并设计一种混合遗传禁忌搜索算法来求解该问题。根据问题的特点,设计了混合算法的遗传编码、解码、改进交叉和变异等操作,以及禁忌搜索算法的邻域结构,使算法在集中搜索与分散搜索中达到平衡。所提算法在开放车间调度Taillard基准实例和带预防性维护的开放车间调度案例中的应用验证了其高效性和有效性。

基于SimAM模块与ResNet34网络的混合缺陷检测模型

针对现表面缺陷检测方法准确率低、需要进行复杂的特征设计、特征泛化性不强、参数多和识别速度慢等问题,在残差网络卷积模块之后采用自适应全局平均池化,有效降低了分类器的特征维度,减少了信息冗余。将无参注意力机制模块SimAM与ResNet34网络相结合用于缺陷检测,并对不同组合结构进行研究,提出ResNet34_s_e和ResNet34_m这2种混合网络模型,该2种混合网络模型均不增加原始网络参数量。在东北大学钢铁缺陷标准数据集上进行实验,对数据集使用镜像、翻转等数据增广策略,防止模型过拟合。通过对比发现,ResNet34_s_e混合网络模型能够有效加快训练过程中误差的下降趋势,提升分类准确率。最后在武汉某制造车间采集的冲压件缺陷数据集上验证该混合网络模型的泛化性能。测试集正确率由88.34%提高到了89.19%,有效提升了车间冲压件缺陷检测准确率。

针对钢材表面小目标缺陷实时检测

钢材表面缺陷检测任务中,YOLO将目标检测转换为对位置信息的回归问题,实现高帧率实时检测,但对小目标缺陷定位精度有所欠缺。针对该问题,以YOLOv5s架构为基础,首先,在模型输入端设定动态尺度训练范式,提高小目标缺陷训练精度;其次,设计STD-CA模块利用图像转换技术,避免下采样过程中分辨率的降低,导致小目标缺陷特征信息的丢失,并引导特征提取能力,降低无关背景特征关注度,进一步提高模型小目标缺陷检测精度。结果表明,在NEU-DET数据集中,改进后模型在保证检测速度保持在54 frame/s的同时,平均精度均值达到86.6%,较YOLOv5s提高17.6%,对小目标缺陷定位更加准确,目前优于其他深度学习钢材实时检测模型。

激光淬火化表面织构对盾构滚刀特种钢摩擦磨损性能影响的研究

为改善盾构滚刀特种钢表面的耐磨性,对普通织构表面进行激光淬火。采用金相显微镜观察显微组织并通过维氏硬度计测量显微硬度。采用高速高温摩擦磨损试验机分别对无处理表面、普通织构表面、激光淬火化织构表面进行摩擦磨损试验,采用激光共聚焦显微镜观察并分析磨痕及磨损形貌。结果表明:激光淬火后平均硬度约提高7.95%,普通织构表面和激光淬火化织构表面的摩擦系数和磨损量均有所降低;与普通织构表面相比,激光淬火化织构表面的磨损量进一步降低。无处理表面的磨损机制以磨粒磨损和黏着磨损为主,普通织构表面与激光淬火化织构表面的磨损机制以磨粒磨损为主;激光淬火化织构表面的应用,显著提高了盾构滚刀特种钢表面硬度,有助于改善该钢的耐磨性。

回采巷道围岩变形远程多源监测与控制研究

回采巷道围岩的变形和破坏是制约煤炭安全、高效生产的主要因素之一,精准的巷道围岩变形检测技术与高效的巷道支护技术是井下煤炭资源正常开采的重要保障。为了有效控制巷道围岩变形,保证煤炭资源的安全高效生产,对巷道围岩变形和控制技术的研究显得尤为重要。本文结合现场原位监测,理论分析,数据处理和数值模拟等相结合的手法,对巷道围岩的岩性进行了物理力学分析,并找出巷道发生变形的内在原因。运用顶板离层仪和钻孔应力传感器对巷道围岩进行了多源监测,并针对监测数据,结合远程分析技术,及时、精准的分析出巷道围岩应力分布与位移变化特征。依据围岩移动特征,设计出科学、合理的巷道围岩控制方案,并采用有限元仿真软件FLAC^(3D)模拟检验控制效果。钻孔应力计数据显示巷道副帮沿着远离巷道的方向,围岩应力呈现先增大后减小的趋势;顶板离层仪数据显示出在巷道应力增高区,采动影响并没有引发严重的顶板离层现象。数值模拟结果表明巷道围岩控制方案使巷道原有的变形量减少了50%,从而有效控制巷道围岩的变形。所得到的巷道围岩变形监测与控制理论,为巷道围岩变形控制提供理论依据与借鉴。

引信非线性宇称时间对称无线装定系统信息双向传输方法

非线性宇称时间对称无线电能传输原理应用于引信无线装定领域,可提高装定系统灵活性和适应范围,但需解决收发端间信息双向传输问题。基于互感耦合理论建立装定系统微分方程,求解出收发端回路电压和电流瞬态响应特性与各传输参数间的理论关系。提出一种非归零调幅的能量与信息同步传输方法,能量不间断传输的同时可有效缩短回路起振、停振过程;信息反向传输采用接收端瞬间失谐诱导发送端谐振频率跳跃实现,失谐时间短,对能量传输负面影响小。基于该理论制作的原理样机,正向信息传输速率20 kbit/s,反向传输速率12.8 kbit/s,实验结果验证了所建模型的正确性和信息双向传输方法的可行性。

基于改进遗传算法的民航客机地勤调度问题

开放车间调度是众多车间调度中的一类问题,在工业与服务业中有着广泛的应用。民航客机地勤保障调度问题是典型的开放车间调度问题。以最大完工时间最小化为目标,根据问题特性,将元启发式算法中的遗传算法应用于开放车间调度问题中,构建可获得最优解的混合整数规划模型,设计算法操作流程并分析优化方案。实验结果证实,设计方案各个工序的实际加工时间均符合实例的相应数据,说明该调度方案是合理的。

基于文化基因算法的开放车间调度问题研究

针对开放车间调度问题,运用了文化基因算法进行优化求解。在文化基因算法的框架中,既有种群中的全局搜索,又包含针对问题自身特点的局部搜索,为解决开放车间调度问题提供了一种新的算法。按照文化基因算法的思想和特点,将爬山法作为局部搜索策略加入到全局搜索策略所用到的遗传算法中,通过对开放车间调度问题的邻域结构进行研究,加入爬山搜索法进行优化求解。基于40个标准算例,通过与下界值的比较,验证了所提算法在解决具有较大搜索空间的调度问题时,其拥有更出色的算法性能。

基于自适应遗传模拟退火算法的多目标车间布局优化

良好的车间设施布局能有效改善制造工艺流程、降低加工设备间物流运输成本,进而增强制造企业精益化程度。基于FK公司制造车间实际情况设计布局约束条件,构造以最小化车间物流成本和缩短搬运时间为优化目标的车间布局数学模型,并提出改进的遗传模拟退火算法对模型进行优化求解。该算法一方面引入自适应遗传算子策略,实现算法求解过程中遗传算子的动态修正;另一方面借用模拟退火算法的概率突跳性避免算法过早收敛,提高其全局寻优能力,进一步增强算法求解性能。通过设计对比试验及实际应用案例验证分析了模型与算法的可行性、有效性,结果表明该算法具有良好的寻优能力,可以有效降低车间物流成本和缩短搬运时间,对实际车间布局具有良好的改进作用。

荧光共振能量转移(FRET)体系的构建及其验证

目的构建携带FRET体系(YFP-CFP对)的一组原核表达工程质粒,在大肠杆菌(E. coli)中高效表达后,验证该体系FRET信号作为细胞内监测蛋白相互作用指标的可行性。方法分别构建N端、C端以及两端分别编码YFP和(或) CFP的6个原核表达工程质粒:pNYFP、pCYFP、pNCFP、pCCFP、pYFP-CFP、pCFP-YFP。设计YFP-CFP和CFP-YFP作为阳性对照,而等量的YFP与CFP混合的体系(YFP+CFP)作为阴性对照。将过表达的工程蛋白通过镍柱、分子筛层析柱进行初步纯化后使用酶标仪检测相同摩尔浓度纯化蛋白的FRET信号。在此基础上,进一步用酶标仪检测表达工程蛋白的菌液中的FRET信号。结果通过测序验证,成功构建了6个原核表达的工程质粒。酶标仪检测的结果显示在体外纯化蛋白条件和菌液条件下均可产生明确的FRET信号。结论成功构建了FRET体系的原核表达工程质粒,不仅验证了蛋白条件下的可行性,而且验证了菌液条件下的可行性,为在活细胞条件下对蛋白-蛋白相互作用进行实时的动态研究,提供一个非常便利的实验方法。

抗金属影响超高频射频识别柔性天线设计

金属环境对超高频射频信号存在干扰,严重影响超高频射频识别技术在诸多领域的应用。结合偶极子天线及微带天线的结构,设计了一种以聚酰亚胺为基底,中心频率为915 MHz的新型抗金属柔性天线。仿真分析了天线主臂垂直宽度、短截线宽度、天线长度等关键参数对天线性能的影响,最终设计尺寸为78 mm×31.5 mm,厚度不超过0.1 mm。天线实物性能测试结果与仿真分析基本一致,信息传输实验显示该天线在直径125 mm金属管内稳定传输数据的距离为110 mm,且与在金属管内所处位置无关。这个优点使该天线具备在武器装备中应用的前景。

Sequence and modified group analysis on C-terminal modified analogs of endomorphin-2 using electrospray ionization-Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer

In this paper, a series of C-terminal modified analogs of endomorphin-2 is investigated using ESI-FT-ICR-MS. Some b, y″, a, and internal ions are found in the CID spectra and slight mass differ- ences between the calculated and observed results are obtained. Moreover, if the C-terminal modified group is t-butyloxy, it can lose butene through McLafferty rearrangement. FT-ICR MS shows its power in peptide sequencing successfully helping us obtain the structure of peptide analogs.

Conformational isomerization of N-(naphthalen-1-yl)-N-(phenyl(quinolin-3-yl)methyl)amide derivatives

A series of N-(naphthalen-1-yl)-N-(phenyl(quinolin-3-yl)methyl)amide derivatives were designed and synthesized as anti-Mycobacterium tuberculosis drugs. NMR spectra showed that two conformational isomers of these compounds exist in solution,which is not due to cis-trans isomerization of amide bond. We proposed that the spatial interactions between three large aromatic groups caused the conformational isomerization,which was supported by molecular modeling and X-ray diffraction.