工位数固定的U型拆卸线部分拆卸平衡问题

为提高工位数固定的U型拆卸线拆卸效率,减少有害部件对操作人员的潜在威胁,针对高价值零部件和有害零部件的拆卸需求,本文提出了工位数固定的U型拆卸线部分拆卸平衡问题,建立了以最小化节拍时间、高危工位数目和负载均衡为目标的优化模型,并设计了改进的变邻域搜索算法进行求解.在编码过程中提出一种基于零部件释放位置的选择策略,以减少前继零部件拆卸顺序对编码的影响;提出最小偏差二分法,有效减少解码的迭代次数;提出瓶颈挤压局部搜索策略,用以优化节拍时间和均衡负载指标.通过与其他算法对比,结果表明改进的变邻域搜索算法求解具有优越性,并且可实现对工位数固定的U型拆卸线部分拆卸平衡问题的高效求解.

特高压输电线路磁场对电力金具材料摩擦磨损的影响

目的通过分析特高压直流线路工频磁场环境对电力金具材料磨损行为的影响,探究其磨损机理,为联接金具的磨损失效预测提供理论依据。方法分析线路实际运行参数,计算工频磁场强度,采用自制电磁线圈与M-2000型磨损试验机相结合,通过分组控制变量法研究额定工况下金具材料的磨损过程,以及不同磁场强度下材料的磨损行为。结果在磁场环境中材料的磨损程度远小于无磁场情况下。在0~800 A/m范围内,随着磁场强度的增加,摩擦因数稍降低,质量损失量和磨损率呈下降趋势。在不同磁场强度下磨损试样均呈现越贴近摩擦接触表面区域其显微硬度越高,且随着纵深向后呈递减趋势。在无磁场情况下,磨损接触表面的犁沟较深,遍布锯齿型边缘的凹坑和山脊型微凸峰。在磁场环境中试样的接触表面和磨屑表面更加光滑平整,且氧含量明显升高。结论在无磁场情况下,接触表面为严重的磨粒磨损和黏着磨损。在磁场环境中,磨损试样在短时间内经历了初期磨合阶段和磨损加剧阶段,从而加速过渡到稳定磨损阶段,由严重的磨粒磨损和黏着磨损加速向轻微磨损转变。稳定阶段的主要磨损机制为氧化磨损,并伴随着轻微的磨粒磨损、黏着磨损,以及两摩擦副与磨屑“阻隔层”之间的三体磨损。工频磁场环境对试样磨损起到了一定的减摩作用,磨损程度减轻。

基于垂直中继的U型高压线路无线供电系统设计

为解决110 kV输电线路杆塔侧在线监测设备的供电问题,文中提出一种基于垂直中继的U型高压线路无线供电系统。首先结合互感耦合理论与有限元仿真,提出U型无线供电系统的整体设计方案,实现杆塔侧在线监测设备长距离、大功率、高效率、宽频带的无线供电。在此基础上建立系统级仿真模型,对U型无线供电系统的距离特性、频率特性、负载特性及电磁分布特性进行分析,验证了设计方案的可行性和电磁兼容性。最后搭建实验平台,在600 kHz的工作频率和1.2 m的传输距离下,系统输出功率达到73.58 W,能够满足杆塔侧在线监测设备的实际功率需求,为无线电能传输技术在高压设备供电领域的应用提供了参考依据。

基于轻量化U^(2)-Net的车道线检测算法研究

针对车道线遮挡、道路阴影等多车道驾驶环境下提取的车道线特征信息缺失造成预测车道线模糊、不连续等问题,提出一种基于轻量化U^(2)-Net的车道线检测算法。首先,以轻量化U^(2)-Net的残差U形模块(RSU)和多特征尺度融合获得全局信息丰富的车道线特征;其次,对车道线特征进行逐像素阈值判断,并选择最小二乘法结合感兴趣区域(ROI)中车道线簇进行车道线的拟合,实现多车道线检测并确认自车道线区域;最后,在图森(TuSimple)数据集上进行验证与分析。验证结果表明,所提出的车道线检测算法的平均准确率达到98.4%,相比于其他车道线检测网络,该算法的网络参数量较少,准确率较高。

基于U-Net的输电线路分割网络研究

针对输电塔杆上线路背景复杂、线路交织、目标模糊导致的图像分割分辨率不高,分割不精准的问题,进行基于U-Net的线路分割网络研究。首先,采用VGG16、ResNet34、ResNet50、MobileNetV2及DenseNet作为U-Net网络的主干特征提取网络;其次,采用BCEWithLogitsLoss和DiceLoss作为网络损失函数;最后,采用统一数据集,通过分析几种网络结构和损失函数下的图像分割精度,研究不同网络结构对输电线路分割的效果。实验结果表明,在此特定分割情景下,使用BCEWithLogitsLoss和DiceLoss混合损失函数的Dense Net和VGG16模型具有更好的线路分割效果。

丝绸之路交融下早期于阗佛寺壁画中的人体图像研究——以和田达玛沟出土晋代壁画为中心

21世纪以来在新疆和田策勒县达玛沟古代佛寺遗址的考古发掘中,出土了7块绘制于晋代的壁画残片。这组壁画残片中蕴含着7个裸体、半裸体的伎乐天神人体形象。达玛沟晋代佛寺壁画的艺术风格具有早期犍陀罗艺术的特质,人体造型具有秣菟罗艺术的因素。壁画注重以线描表现人体的审美取向是受中原人体绘画的影响。这组壁画采用倒“U”形图式构图是对大夏—亚里克艺术中“列龛立佛”模式的模拟,线描与晕染相结合的绘画方法,展现出在中原文化影响下早期于阗佛教绘画创作的本土化实践。

500 kV线路U型挂环断裂原因分析及治理防范建议

U型挂环是用来将杆塔、导线、绝缘子组装在一起的连接金具。输电线路运行过程中,U型挂环腐蚀、磨损及断裂等问题时有发生,断裂问题直接威胁输电线路的安全稳定运行,因此,加强U型挂环断裂原因分析尤为重要。文章对某500 kV线路U型挂环断裂原因进行了分析,提出了相应的治理防范建议,为类似事件的分析与处理提供参考。

基于CBAS_Unet的无人机多视角影像钢轨线自动提取方法

针对无人机影像场景复杂、视角差异大、异物遮挡多,因而难以实现影像钢轨线高精度自动提取的问题,提出基于CBAS_Unet的无人机多视角影像钢轨线自动提取方法。在传统U-net网络基础上增加并行的空洞空间金字塔模块(Atrous Spatial Pyramid Pooling,ASPP)及卷积注意力模块(Convolutional Block Attention Module,CBAM),以增强网络对不同尺度的邻域信息的获取能力,有效提升对钢轨的分割性能;再通过基于RANSAC最小二乘拟合的像素编组及邻域钢轨线串联,实现完整钢轨矢量线的高精度提取。结果表明:与Unet及Deeplab v3+2种经典模型相比,所提方法针对多视角无人机影像钢轨分割的交并比分别提升2.09%和1.98%,综合能力评价指标分别提升1.50和1.42;钢轨线提取完整度达到了90.7%,优于U-net模型的83.3%;钢轨线提取的误差平均值约0.58像素,中误差约0.77像素,实现了亚像素级的钢轨线提取。该方法能够满足无人机多视角影像中钢轨线提取的自动化、完整性以及高精度应用的需求。

非开挖管道修复技术在城市给水扩建中的应用--基于“U”型PE管折叠法内衬技术的案例分析

基于非开挖管道修复技术的应用优势,结合某城市供水管道升级改造施工实例,论述了“U”型PE管折叠内衬修复技术的应用优势、基本原理及施工工艺流程,分析了“U”型PE管折叠内衬修复施工技术要点,评价了该技术在城市给水管道升级改造中的应用优势。工程实践表明:“U”型PE管折叠内衬修复技术对城市老旧供水管修复效果良好,可有效提升供水水质,降低管道水阻,且对沿线环境、交通影响较小,综合效益显著。

改进鲸鱼优化算法及其在混流U型装配线平衡问题的应用

为提高鲸鱼优化算法的寻优效果和求解稳定性,通过改进算法的种群初始化、局部搜索、越界处理方法和收敛因子,提出了一种改进的鲸鱼优化算法。采用基于切割法的均匀设计种群初始化方法,改善算法初始种群的均匀性;通过引入基于NEWUOA算法的局部搜索算子,提高算法的局部搜索能力;在算法的越界处理方面,提出一种基于环形区间和随机波动的方式,降低算法陷入局部最优的可能;引入了非线性收敛因子和自适用权重,均衡算法的局部和全局搜索,并进一步增强搜索的精细度。通过7个单模态、多模态以及固定维度的基准测试函数进行了数值仿真实验,验证了改进的鲸鱼优化算法相较于遗传算法、鲸鱼优化算法以及其他改进的鲸鱼优化算法,在寻优效果和求解稳定性方面具有优越性。针对混流U型装配线平衡问题,考虑最小化装配线的节拍时间,将改进的鲸鱼优化算法用于问题求解;在解码阶段,设计一种基于阈值的解码方法,优化工序的分配过程;最后计算了21个混流装配线算例,结果表明,改进的鲸鱼优化算法在20个算例中求得了更优解,相较于其他算法,节拍时间平均降低3.02%。

复杂背景下果园视觉导航路径提取算法

为解决果园视觉导航机器人行间自主行进和调头问题,提出了基于Mask R-CNN的导航线提取方法和基于随机采样一致性(Random sample consensus, RANSAC)算法的树行线提取方法。首先,基于Mask R-CNN模型对道路与树干进行识别,提取道路分割掩码和树干边界框坐标;其次,在生成行间导航线的基础上,采用改进RANSAC算法提取前排树行线;然后,计算树干边界框坐标点到前排行线的距离,筛选后排树干坐标点,采用最小二乘法拟合生成后排树行线;最后,通过分析前后排树行信息判断调头方向,结合本文提出的行末端距离计算与调头路径规划方法,规划车辆的调头路线。实验结果表明:在不同光照、杂草、天气环境下的6种果园场景中,模型的平均分割精度和边界框检测精度都为97.0%,导航目标点提取的平均偏差不超过5.3%,树行线检测准确率不低于87%,调头后车辆距道路中心的平均偏差为7.8 cm,可为果园环境下的视觉自主导航提供有效参考。

基于U-Net的肉鸽养殖场机器人视觉导航路径识别方法

针对视觉导航在室内养殖场环境中面临的道路主干部分与背景环境难区分、鸽毛鸽粪的干扰等问题,提出一种基于U-Net网络的肉鸽养殖场视觉导航路径识别方法。采用标图软件制作道路数据集、选择相适应的全卷积神经网络训练数据集,生成语义分割模型。根据生成的分割掩码区域获取边缘点像素坐标,采用等比例导航法获取拟合导航点,通过最小二乘法拟合直线原理对导航点进行拟合生成导航线。试验结果表明:生成语义分割最优模型训练的测试集准确率、交并比和召回率分别为98.48%、96.21%和99.05%。当道路宽度为1 m时,在不同光照和路况条件下,自主导航的横向标准偏差平均值和横向绝对偏差平均值为0.0195 m、0.027 m,航向标准偏差平均值和航向绝对偏差平均值为1.657°、1.95°。在鸽舍实地环境中,本方法可实现图像中道路的有效分割,为养殖场机器人视觉导航路径识别提供技术方案。

考虑工时不确定性的混流U型装配线平衡的分布鲁棒优化方法

在以人工装配为主的流水线生产中,工时的不确定性是影响生产节拍的重要因素。考虑到随机优化要求精确的概率分布信息和较高的鲁棒优化保守性,本文针对工时不确定条件下混流U型装配线平衡问题,采用以经验分布为中心、Wasserstein距离为半径的模糊集对工时的不确定性进行描述,并以最小化生产节拍为优化目标,建立装配线平衡问题的分布鲁棒优化模型。为了降低模型的复杂性,利用强对偶理论将模型转换为易于求解的形式;为保证解的鲁棒性,设计了一种鲁棒性指标并将其作为模型的约束条件。针对上述模型,通过设计一种基于区间数的解码方式,并引入自适应交叉和变异概率,给出了一种改进的遗传算法。最后通过标准算例和断路器抽架生产实例进行了数值仿真实验,结果表明相较于随机优化和鲁棒优化方法,所建立模型在降低结果保守性的同时保持较高的鲁棒性,并且针对问题所提出的改进遗传算法具有良好的寻优能力。

混合EDA求解绿色机器人U型装配线平衡问题

针对带序相关约束的绿色机器人第2类U型装配线问题(GRSDUALBP-2),建立了以同时最小化节拍时间和能耗为优化目标的数学模型,并提出一种混合分布估计算法(HEDA)进行求解。首先,在算法编码解码阶段考虑工序与机器人分配的协同优化,设计一种操作分配规则以提高解码效率;然后,在算法优化阶段采用基于概率模型的分布估计算法(EDA),以有效积累和学习优质解信息,并设计3种邻域策略以进一步提高算法局部搜索性能;最后,通过仿真实验与算法对比,验证了HEDA是求解GRSDUALBP-2的有效算法。

基于深度学习的遥感影像道路提取

针对遥感影像道路提取任务中因地物环境复杂而导致道路掩码提取精度差、道路中心线断裂和不连续的现象,提出一种深度学习语义分割模型CP-Unet进行道路掩膜提取,将提取的道路掩膜进行形态学处理,采用ZS细化算法进行道路中心线提取,并提出一种优化连接模型进行中心线处理。CP-Unet扩大了模型感受野,增强了对道路信息的捕捉能力和融合能力,提高了道路掩码的提取精度,优化连接模型通过设定几何约束条件进行中心线断点连接,提高道路中心线的连续性。以新疆某团场分辨率为0.5 m的wordview3卫星影像为实验数据,实验结果表明:CP-Unet的精确率、召回率、平均交并比分别提高到91.92%、88.27%和81.43%,能够较好地克服复杂环境干扰,提取精度较高,中心线提取方法在两种不同的复杂环境下提取准确率和完整率分别为94.82%、92.79%和96.77%、94.17%,提取结果更加连续且完整。

基于深度学习和形态学的海底沙波谷线提取

为了提高基于侧扫声纳图像提取海底沙波谷线这种类别不均衡线状地物的精度,提出了一种深度学习与数学形态学相结合的方法。该方法采用Dice损失函数和添加批标准化(batch normalization, BN),对U型卷积神经网络模型(U-Net)进行改进;结合数学形态学中的闭运算和骨架法,对沙波谷线轮廓进行修复并提取线性特征;进一步将改进的U-Net模型与支持向量机(support vector machine, SVM)、随机森林(random forest, RF)、面向对象分类以及U-Net模型进行精度对比验证。结果表明:改进的U-Net模型能够解决类别不均衡的问题,实现沙波谷线的高精度提取,该方法对海底沙波的研究具有重要的科学与工程应用价值。

不确定工人体能消耗的多目标U型拆卸线平衡问题

鉴于工人的体能消耗不但影响拆卸线生产效率,而且因其自身状态、熟练程度和操作习惯等存在不确定性,基于三角模糊数首次提出不确定工人体能消耗的U型拆卸线平衡问题,并建立以最小化工作站数量、空闲时间均衡指标和工人体能消耗指标为优化目标的数学模型。提出一种改进磷虾算法,结合模型问题特征设计磷虾附近个体感应、磷虾觅食和磷虾扩散3个操作,并设计了一种反向学习机制以增强算法的全局搜索能力。运用Pareto思想和拥挤距离机制筛选获得多个非劣解。通过求解19个基准算例并与现有文献的求解结果对比,验证了所提算法的优越性。最后,将所建模型和所提算法应用于拆卸电脑显示器的实际案例,通过对比验证了模型的实用性和改进磷虾的优越性。

组分液化对2A12铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头力学性能的影响

采用回填式搅拌摩擦点焊焊接方法对2 mm厚2A12铝合金进行焊接,并基于三维热流耦合有限元方法对焊接温度场和热循环进行数值模拟。结果表明,随着焊接转速增大,焊接峰值温度与高温停留时间增加,当焊接转速高于2000 r/min时,接头搅拌区发生组分液化现象,形成Cu、Mg元素富集的共晶组织,在接头横截面表现为"U"形线特征。当焊接转速为2000、2500 r/min时,在拉伸载荷作用下,裂纹优先在组分液化区域发生萌生并扩展,焊接接头的拉剪载荷分别为7.6、7.8 kN。当焊接转速为1500 r/min时,组分液化现象得到抑制,接头拉剪载荷提高至8.0 kN。

多目标U型顺序相依装配线平衡问题的改进NSGA-Ⅲ

在产品装配时无先后关系约束的作业之间可能存在装配干扰,使作业时间依赖于装配顺序,导致产品装配时间增加,从而影响装配线的平衡。为此,考虑装配过程中作业间的相互干扰,以工位开启数量、空闲时间均衡指标、总装配时间和装配成本为目标,构建多目标U型顺序相依装配线平衡优化模型,并提出一种改进第三代非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅲ,NSGA-Ⅲ)进行求解。所提算法引入了变邻域搜索算法的局部搜索特性以平衡算法的探索与开发关系;设计了基于问题约束下的编码、解码、种群更新和选择操作。最后,通过算例测试和实例分析验证算法的高效性。

低空无人机摄影测量在城市高精地图中的应用

城市高精地图是汽车无人驾驶技术的基础,现阶段高精地图车道采集多采用车载移动测量设备获取数据,该技术存在效率低、需要透视变换及成像范围小的不足。文章基于无人机摄影测量获取的影像,采用U-Net识别道路范围,通过HSL颜色变换和Sobel算子计算提取车道信息,利用滑动窗口进行数据检验,该方法可以实现城市高精度地图车道线的提取,且精度符合要求。