纺织车间纱筒取装多自由度机械臂关节轨迹跟踪控制

纱筒取装换料是纺织车间里常用的一种作业,利用机械臂系统去实现纱筒换料,能够实现纺织车间作业效率的提升。在纱筒换料多自由度抓取机器人抓取纱筒放置到纱架的过程中,机器臂末端夹爪要精准抓取纱筒进行上下料,对机械臂要有精确,快速控制的需求,因此,研究关节机器人的运动轨迹的跟踪控制具有重要意义。为使得机器人在运动控制中精确定位,对纱筒夹取机械臂系统进行动力学建模得到相关力矩参数,对机械臂关节电机进行数学建模,并构建了机械臂的关节轨迹跟踪伺服控制系统,基于PID控制算法,利用MATLAB软件Simulink平台对五自由度机械臂模型进行轨迹跟踪可视化仿真实验,给定期望角度,通过PID控制算法的跟踪得到其实际输出角度,仿真实验结果表明PID控制算法跟踪轨迹误差小于0.08(rad),机械臂系统在0.02秒内快速响应,纱筒抓取五自由度机械臂系统在0.3秒内可达到系统稳态时间,能够使得机械臂末端夹爪对纱筒进行精确的抓取,满足了纺织车间对于纱筒上下料的作业需求,同时提高了其工作效率。

全流程数字化智能化纺纱装备的开发与实践

针对纺织行业对提高产品质量、实现智能化/自动化/连续化、降低工人劳动强度、提高劳动生产率和节能降耗有着强烈的需求,分析了纺纱智能制造的主要内涵与主要目标、纺纱成套装备数字化的主要开发内容,介绍了经纬纺机数字化棉纺成套装备的主要组成,成套设备数控化率达到100%;分析介绍了经纬纺机全流程纺纱装备智能化的主要开发内容,介绍了建设武汉裕大华纺纱智能工厂的实施效果,万锭用工、纺纱生产效率等均有大幅改善,并为实现夜间无人值守打下了基础;分析了全流程智能化纺纱装备的未来尚需进一步研究解决的主要问题。

直捻机气圈纱线形态与张力分析及实验研究

分析了直捻机加捻气圈的形成与气圈张力的关系规律,基于气圈图像检测技术进行了气圈形态特征参数的检测实验,得出纱线纤度、锭速等与气圈最大半径的变化曲线;在此基础上进行了气圈纱线张力计算值与实测值的对比实验,结果表明,关于气圈形态特征参数与张力的分析方法是可行的。

融合Transformer和CNN的轻量级人脸识别算法

随着深度学习的发展,卷积神经网络通过堆叠卷积层逐步扩大感受野以融合局部特征的方式已经成为人脸识别(FR)的主流方法,但这种方法存在因忽略人脸全局语义信息和缺乏对人脸重点特征信息的关注造成识别准确率不高,以及大参数量层数的堆叠导致网络难以部署于资源受限设备的问题。因此提出一种融合Transformer和CNN的极其轻量级FR算法gcsamTfaceNet。使用深度可分离卷积构建主干网络以降低算法的参数量;引入通道-空间注意力机制,从通道和空间两个域最优化选择特征以提高对人脸重点区域的关注度;在此基础上,融合Transformer模块以捕获特征图的全局语义信息,克服卷积神经网络在长距离语义依赖性建模方面的局限性,提高算法的全局特征感知能力。参数量仅为6.5×10^(5)的gcsamTfaceNet在9个验证集(LFW、CA-LFW、CP-LFW、CFP-FP、CFP-FF、AgeDB-30、VGG2-FP、IJB-B以及IJB-C)上实验评估,分别取得99.67%、95.60%、89.32%、93.67%、99.65%、96.35%、93.36%、89.43%和91.38%的平均准确率,达到参数量和性能之间较好的权衡。

改进的Q-learning蜂群算法求解置换流水车间调度问题

针对置换流水车间调度问题,提出了一种基于改进的Q-learning算法的人工蜂群算法。该算法设计了一种改进的奖励函数作为人工蜂群算法的环境,根据奖励函数的优劣来判断下一代种群的寻优策略,并通过Q-learning智能选择人工蜂群算法的蜜源的更新维度数大小,根据选择的维度数大小对编码进行更新,提高了收敛速度和精度,最后使用不同规模的置换流水车间调度问题的实例来验证所提算法的性能,通过对标准实例的计算与其它算法对比,证明该算法的准确性。

机织钩面粘扣带表面质量的机器视觉检测方法

针对机织钩面粘扣带表面质量人工检测中存在的精度低等问题,提出了基于机器视觉的机织钩面粘扣带表面质量检测方法。通过单目视觉的切向成像获得粘扣带表面的单行图像,避免了粘扣带相邻行之间的干扰。对单行粘扣带图像进行预处理后,采用投影法对其进行水平投影和垂直投影,提取粘扣带表面单行图像中的每个钩扣状区域,基于连通域统计法判别钩扣状区域的切割状态,计算其切开率,通过统计数据表征粘扣带表面质量。实验结果表明,该方法对机织钩面粘扣带表面质量的检测相对误差为1%,具有较高的稳定性。

基于ZYNQ的磁悬浮织针阵列控制系统设计

为了满足磁悬浮织针阵列系统在多路织针实时、高速控制方面的需求,基于单针磁悬浮织针控制的研究,利用PL(FPGA)和PS(ARM)等ZYNQ芯片内部资源的灵活逻辑可操作性,设计了硬件逻辑相关的各功能模块。同时,通过AXI总线协议设计了驱动功能IP核,从而保证了PL端与PS端的高效协同工作,实现了对多路织针的实时、高速控制。还借助Vivado软件进行了硬件逻辑的编程和仿真,并搭建了样机试验平台对完整系统进行了测试。实验结果表明:该系统能够对多路磁悬浮织针进行同步、高速和稳定的控制,验证了该系统的有效性和可行性。

基于线结构光的牵伸罗拉工作面圆跳动测量方法

针对牵伸罗拉工作面圆跳动的人工测量精度不稳定、效率低等问题,课题组提出了基于线结构光的牵伸机罗拉工作面圆跳动测量方法。通过线结构光获取牵伸罗拉工作面的条纹图像,在条纹图像预处理的基础上采用Steger算法提取条纹图像的中线点云数据;建立基于点云的牵伸罗拉工作面圆跳动测量模型;通过构建虚拟平面,得到牵伸罗拉的圆跳动值。实验结果表明:课题组所提出测量方法的绝对误差在0.01 mm之内,小于传统测量方法的绝对误差,提高了测量精度。

基于邻域表面特征的隐式神经表示方法

隐式神经表示能够实现任意分辨率下的表面重建。现有方法仅使用了坐标信息,未考虑到其邻域表面上的特征对局部形状的贡献,因此难以精确恢复表面上复杂的纹理和拓扑。为此,提出一种采用编码-解码策略的改进模型,提高表面重建的精度。编码器获取坐标在邻域表面上的特征编码和其在高维空间下的映射编码。在解码器中应用损失自适应加权策略,提高编码信息的利用率。实验结果表明,较现有方法显著提高了重建结果的精度,其重叠度和F-score分别提高了1.458%和1.46%,平均倒角距离降低了0.08。

基于多综眼的纬向T型结构多筋机织物的设计与织造

为了解决传统织机织造效率低下以及异型织物织造难度大的问题,设计了一种基于多综眼的纬向T型结构多筋机织物的织造工艺。通过研究整体T型结构机织物的成形技术,采用多层角联锁结构为基础,结合多综眼织机的特性,设计经向截面图并绘制纹版图,通过机织方法织造了梁高和基座厚度相同的纬向T型结构多筋机织物。结果表明:采用五综眼织机相较于单综眼织机织造效率提升了5倍,织造基于多综眼的纬向T型结构多筋机织物是可行的。

基于模糊控制的PWM整流器电压调速策略

针对三相脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器控制系统的直流侧电压响应速率问题,提出一种基于模糊控制的电压快速响应控制策略.建立PWM整流器在qd坐标系下的数学模型,并进行欠驱动特性分析和控制策略研究,设计级联双闭环控制结构.利用部分反馈线性化策略,设计电流内环控制器,为提升直流侧电压响应速度,提出电压外环模糊控制策略.所提控制策略能够在0.05 s实现稳定,功率因数达到了0.99,提升了系统抗扰动能力,仿真结果证明了所设计控制方案的有效性.

纤维束与异形筘内合成气流的相互耦合作用

为提高喷气织机辅助喷嘴的引纬效率,设计了3类多孔阵列式辅助喷嘴,揭示了多孔形状与阵列方式对合成气流速度分布和弹性纤维束运动位移的影响规律。建立了纤维束-气流耦合的动力学模型,基于任意拉格朗日-欧拉法数值模拟了三维瞬态流场分布及纤维束运动位移,并采用高速摄像机拍摄纤维束运动位移,验证了数值模拟结果的正确性。通过数值模拟得到了异形筘道内合成气流速度分布、速度梯度及纤维束头端运动位移。结果表明:异形筘道内合成气流速度梯度变化与纤维束头端位移具有相关性,合成气流速度梯度越小,纤维束运动位移也越小;三圆孔中心阵列辅助喷嘴形成的合成气流速度梯度最小,纤维束运动位移最小,适合用于弹力较大织物的引纬。

基于YOLOv5改进的铁路工人安全帽检测算法研究

目前铁路上普遍采用人工监督方式来检测工人是否佩戴安全帽,但监督范围过大,在实践中不能及时跟踪和管理所有工作人员;因此针对该问题,采用深度学习目标检测的方法,通过改进YOLOv5s目标检测算法来实现铁路工人是否佩戴安全帽和穿戴背心;具体来说,以YOLOv5s算法为基础,采用GhostNet模块替换原始网络中的卷积Conv,提高模型的实时检测速度;采用更高效简单的多尺度特征融合BiFPN,使特征融合方式更加简单高效,以提高检测速度和降低模型复杂度;把原始的CIOU损失函数替换为SIOU损失函数,以提高模型精度;研究结果表明,改进的YOLOv5s-GBS算法的准确率和识别效率可达到95.7%和每秒45帧,并且模型大小减少了一半,准确率提高了4.5%。

全自动穿筘系统设计

为解决全自动穿筘机穿筘效率低、不能连续穿筘以及结构复杂等问题,提出了一种更高效的全自动穿筘机设计方案。首先设计了全自动穿筘机的结构并对其工作原理进行了详细的描述,然后阐述了全自动穿筘系统的工艺流程,最后对电磁铁进行了力学分析与优化设计。实验结果表明:所设计的全自动穿筘机不仅能实现多根纱线同时穿筘,还实现了钢筘的自动补给,提高了机构的穿筘效率和自动化程度,其穿筘效率可以达到180根/min,是传统G-177型自动穿筘机的7.68倍,是人工穿筘的10.7倍。

高温超导磁悬浮引纬结构悬浮稳定性分析

针对现有电磁投梭技术能量利用率低、引纬幅宽提升有限等问题,提出了一种基于超导磁悬浮的引纬方式,基于高温超导体的迈斯纳效应高温超导片梭能实现其自稳定悬浮,再通过设计的电磁线圈轨道产生行波磁场驱动片梭,从而实现增加片梭织机引纬幅度。由于引纬结构中永磁轨道间磁场存在相互干扰使轨道产生的磁场非对称分布,导致超导片梭两侧超导体悬浮力不相同,超导片梭不能稳定悬浮在轨道上方,后续引纬过程不能进行。为了保证引纬前片梭悬浮稳定性,通过有限元仿真软件分析超导片梭受到的悬浮力,并通过数值计算对永磁轨道磁场进行求解,从而研究磁场分布与超导片梭悬浮稳定性之间的影响。研究表明,轨道上方磁场分布对称性越高,超导片梭悬浮稳定性越高。通过数值计算方法确定了永磁轨道之间的距离为30-40 mm,即永磁轨道之间磁场发生干扰的临界距离,磁场分布具有很强对称性,超导片梭能够稳定悬浮于永磁轨道上方,并且能使超导片梭尺寸最小。

纱筒自动套袋远程控制系统设计

为了保护纱线在印染过程中不损伤断线,需在筒纱的外部套上保护袋。传统的纱筒套袋由人工手动完成,工人的劳动强度大、生产效率低,套袋尺寸和位置的一致性差。针对上述问题,设计了一种纱筒自动套袋装置并利用国产PLC实现了对纱筒自动套袋工艺流程的控制。在装置自动套袋过程中,对套袋材料进行力学性能测试,并与人工作业效率对比,结果表明该装置能够代替2-3人工作。在机械装置的基础上,使用串口服务器以及具有VPN功能的路由器,实现控制系统的远程调试,为设备的远程监控和调试提供了一种解决方案。

具有参数不确定性的2DTORA系统振动抑制控制

为解决二维带有旋转执行器的平移振荡器(Two-dimensional Translational Oscillator with Rotational Actua-tor,2D TORA)系统模型参数不确定时的自动控制问题,提出一种2D TORA系统的自适应振动抑制控制方法。通过分析系统的能量和动力学特性,对模型进行整理,设计了一种基于能量的辅助函数。在此基础上设计了自适应控制器与用于估计未知参数的自适应更新律。为进一步增强控制性能,在控制器中加入了包含可驱动量和不可驱动量的振动抑制项。对闭环系统进行了严格的稳定性分析和系统状态变量的收敛性证明。所提控制器能够实现对系统的调节控制,且在弹簧弹性系数等系统模型参数发生改变时仍能保证控制性能。仿真结果表明,该方法在工作效率和鲁棒性方面均具有良好的控制性能。

基于改进ResNet50和迁移学习的服饰分类识别

传统的服饰分类方法主要依靠提取图像的纹理、颜色、边缘等特征,过程繁琐且分类精度不高。为了提高服饰图像分类性能,提出了一种基于改进ResNet50和迁移学习的服饰分类识别方法。首先,在ResNet50网络的STAGE5中引入两个池化核大小为2×2,步长为2的平均池化层并配合卷积核大小为1×1,步长为1的卷积层。其次,在最后一个卷积层后面融合卷积注意力机制模块(Convolutional Block Attention Module,CBAM)。这两个改进方法在降低特征图空间尺寸的同时保留了更多的信息,提升了模型的性能。最后,采用迁移学习方法,将ImageNet数据集上预训练权重迁移到改进的网络中,并使用服饰图像数据集对网络进行微调及验证。结果表明:改进后的ResNet50网络分类准确率可达90%,在Top1、Top3和Top5分类准确率上分别比原始的ResNet50提升了2.5%、0.4%、0.1%。此外,相较于现有的四个经典的卷积神经网络(GoogleNet,VGG-16,MobileNet_v2,AlexNet)有着更高的准确率,验证了其在服饰图像分类识别领域的优越性。

基于运动规划的多欠驱动机器人有限时间控制

针对多欠驱动机器人,提出了一种基于运动规划的有限时间控制策略,使系统在有限时间内稳定到给定的目标状态。首先,对多欠驱动机器人中的单个机器人建立统一的动力学模型,并进行运动特性分析。其次,针对机器人中的驱动连杆设计一条带有可调参数的运动轨迹,并利用差分进化算法计算合适的轨迹参数,使多欠驱动机器人从不同的初始状态在有限时间内到达相同的目标状态,并针对驱动连杆设计控制器跟踪规划的运动轨迹,使驱动连杆到达目标状态的同时连带欠驱动连杆到达目标状态。最后,进行仿真实验,验证了控制策略的有效性和可行性。

众包模式下冷链物流配送模型的仿真和优化分析

众包配送模式正成为冷链物流提高质量的重要策略。为了保证冷链末端配送的时效性和充分利用社会闲散资源,以冷链众包物流配送总分担成本和客户满意度为优化目标,建立了基于众包模式下的冷链配送模型。通过配送方动态筛选,与优化冷链配送任务有机融合,同时考虑客户服务时间窗要求,采用模糊机会策略,并利用进化算法的过程自适应性,来调节交叉和变异概率,设计出一种改进的遗传算法来对系统模型进行优化求解。仿真发现,嵌入互联网众包模式下的冷链物流配送模型更具有灵活性和时效性,也显示出了所设计算法的有效性。