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关键词： 取料机   光纤传感   健康监测   应变   振动模态  

摘要： 港口取料机工作条件恶劣,激励源多且激励特性复杂。为了实现取料机的精细化视情维护,提高其结构的可靠性并降低运维费用;同时,为了解决基于电阻应变计等电磁类传感器无法避免的电磁干扰、寿命短等问题,设计了基于光纤传感的港口取料机在线健康监测系统。以QL6000.55型斗轮取料机作为研究对象,对其进行有限元建模及分析,获得其模态及应力分布云图,确定应变、振动监测点位。通过现场安装试运行,验证了健康监测系统的可信性。试验结果表明,基于光纤传感的港口取料机在线健康监测系统在复杂作业条件下工作6个月,各项性能指标达到设计要求,各项功能满足生产需要。

关键词： 机电一体化设备   传感器采集   设备状态检测   机器学习算法   智能化管理  

摘要： 随着工业制造要求的严格,对于机电一体化设备的稳定性、精确性以及效率的要求越来越高。鉴于此,此文提出了一种基于传感器采集信息的机电一体化设备状态检测系统。首先,通过各种传感器对机电设备的各个关键部位进行实时监控,获得设备运行状态的数据信息。此后,通过对这些数据进行分析,抽取有助于设备状态判断的特征信息。接着,采用神经网络等机器学习算法对特征信息进行学习和模型训练,建立设备状态评价模型。研究表明,该方法能够有效地判断出设备的运行状态,包括设备的正常运行、设备的异常状态以及设备的潜在故障等,从而为设备的维护和管理提供及时、准确的数据支持。此外,该系统还具备良好的扩展性,适用于各种各样的机电一体化设备,以满足不同领域的需求。研究结果为监测和保护机电一体化设备的正常运行提供了有效的手段,对于提高设备的可靠性、减少维修成本,以及实现设备的智能化管理具有重要的理论和实际意义。

关键词： 太赫兹表面等离激元共振   InSb光栅   生化传感   多孔材料  

摘要： 仿真设计了一种光栅耦合型太赫兹(THz)表面等离激元(SPP)共振生化传感结构,该结构通过在锑化铟(InSb)基底表面刻蚀亚毫米光栅形成.基于波矢匹配方程的仿真结果表明,当TM偏振的THz平行波束以30°入射角照射到光栅区间时,光栅的–1和+1级THz衍射波束能够分别激励传播方向相反的低频SPP和高频SPP.由于采用商业THz时域谱装置可以准确测量低频SPP,本文系统地分析了低频SPP的共振和传感特性对光栅结构参数的依赖关系.仿真结果表明:InSb光栅耦合的THz-SPP共振传感芯片的折射率灵敏度随光栅周期的增大而减小;当光栅周期为120μm、入射角为30°时,折射率灵敏度为1.05 THz/RIU,在此条件下,传感芯片不能对生物分子单分子吸附层作出可探测的响应,究其原因是,低频SPP的消逝场穿透深度远大于生物分子尺寸,致使两者相互作用不足.为了探测生物分子,仿真分析了多孔薄膜覆盖InSb光栅的增敏方法.多孔薄膜具有分子富集作用,能够将THz表面波与生物靶标的相互作用从单分子尺度扩展至整个薄膜厚度,从而提高传感器的生物检测灵敏度.以酪氨酸吸附为例的仿真结果表明,当InSb光栅表面覆盖厚度为120μm、孔隙率为0.4的多孔聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜后,其吸附灵敏度为0.39 THz/单位体积分数.

关键词： 水下图像增强   生成对抗网络   编码器   多尺度混合卷积   注意力机制  

摘要： 针对水下图像由于水的散射和吸收而存在颜色失真和细节丢失等问题,提出了一种综合多尺度信息和注意力机制的生成对抗网络模型来增强水下图像。首先,为了充分利用和增强图像的局部信息和全局信息,使用局部编码器和全局编码器分别提取图像的局部特征和全局特征,并互相融合以实现互补性。接着,设计多尺度混合卷积来捕捉多尺度信息,增加网络对不同尺度特征的适应性。然后,利用注意力机制增加特征提取的准确性,加强网络对高价值特征的关注度。最后,重复使用多尺度混合卷积和注意力机制进一步细化特征后,逐步上采样得到增强图像。与六种经典和最新的方法相比,提出的模型不仅在主观评价中取得了最好的视觉感受,而且在整个测试集上,峰值信噪比(PSNR)、结构相似指数(SSIM)、水下图像质量指标(UIQM)和自然图像质量(NIQE)四种客观评价指标分别取得了22.499,0.789,2.911和4.175的平均分数,均优于六种对比方法,较对比方法中的最优值分别提升0.353,0.002,0.025和0.307,证明提出的模型不仅能够矫正图像颜色失真,而且在恢复图像细节、增加图像对比度和清晰度等方面均有较好的表现,具有良好的应用前景。

关键词： 自编码器   对抗样本   异常检测   对抗攻击   鲁棒性  

摘要： 基于自编码器的异常检测方法仅利用正常样本进行训练,因此可以有效地重构正常样本,但不能较好地对异常样本进行重构。另外,当基于自编码器的异常检测方法受到对抗攻击时,往往会取得错误的检测结果。为了解决上述问题,提出了一种基于对抗样本和自编码器的鲁棒异常检测(Robust Anomaly Detection Based on Adversarial Samples and AutoEncoder,RAD-ASAE)方法。RAD-ASAE由两个参数共享的编码器和一个解码器构成。首先,对正常样本施加微小的扰动以生成对抗样本,利用正常样本和对抗样本同时对模型进行训练,以提高模型的对抗鲁棒性;其次,在样本空间中最小化对抗样本的重构误差以及正常样本与对抗样本的重构样本之间的均方误差,同时在潜在空间中最小化正常样本和对抗样本的潜在特征之间的均方误差,以提高自编码器的重构能力。在MNIST,Fashion-MNIST,CIFAR-10数据集上进行实验,结果表明,与7种相关方法相比,RAD-ASAE展现了更优的异常检测性能。

关键词： 机器学习   深度学习   目标检测  

摘要： 四边形检测是图像处理和计算机视觉中的基础问题,它是许多更复杂形状检测和识别任务的基础。深度学习在图像识别和分类中已取得了很大的成功,但如何将其与传统的图像处理方法结合,以提高四边形检测的效率和准确性,仍是值得研究的问题。简述了自然场景中一种基于HED的四边形检测方法,首先使用灰度处理和二值化处理进行初步处理;其次对图像进行膨胀边缘并利用OpenCV库画出图片的轮廓;再次对图像求取凸包并利用多边形逼近的方法对轮廓进行噪声过滤;最后结合HED算法优化提取的轮廓进行矩阵判定。结果表明,该系统对四边形检测具有良好的效果。

关键词： 光纤传感技术   损伤分布规律   有限元仿真   振动荷载   有限元模型可靠性  

摘要： 对苏州四号线支线红庄站至蠡墅站段地铁进行隧道结构开展静力场和动力场有限元仿真分析,并根据仿真结果和现场勘察结果,成功设计并布设了能够对隧道结构水平位移、裂缝、沉降、结构应力、结构表面应变、振动等信息进行实时监测的光纤传感网络,实现了对隧道结构健康状态的实时监测,然后利用光纤传感网络反过来验证有限元模型可靠性,从而得到更准确的有限元仿真模型。最后,结合两种技术,针对该地铁中三种主要断面建立了二维有限元模型,研究了三种断面在隧道结构有损伤基础和无损伤基础的两种情况下,受到地铁列车振动荷载影响产生的混凝土结构损伤分布规律,从而更好地为地铁安全运营提供技术保障。

关键词： 光束整形   光纤端面   液晶聚合物液滴   液晶指向矢   集成化器件  

摘要： 光纤集成器件因其尺寸小、功能高度集成化等优点,近年来受到越来越多的关注。当前光纤集成器件通常由介质型或金属型微结构组成,其制备加工通常依赖于高精度的微纳加工技术,面临着成本高和工艺复杂等挑战。另外,静态、固定几何结构的光纤光学器件功能不可调,也在极大程度上限制了其应用范围。本文设计并验证了一种基于光纤端面集成的液晶光束整形器件。通过对单模光纤端面加工平行锚定和垂直锚定的液晶聚合物液滴,获得了可见光波段的光束整形器件。基于Q-张量模型和Rayleigh-Sommerfeld衍射理论,实现了具有特殊液晶指向矢排布的液晶聚合物液滴的模拟仿真。通过实验验证了不同锚定条件下液晶聚合物液滴的光学性能,实验结果与仿真结果基本吻合,证明了该液晶器件的光束整形能力。这种液晶器件为光纤光学器件的微型化与集成化提供了一种成本较低、高效便捷的全新途径。

关键词： 飞机装配   数字化预装配检测   位姿测量网格   偏差检测  

摘要： 传统的飞机装配检测方法检测准确率较低,对此,研究面向飞机装配过程的数字化预装配检测系统。系统硬件部分包括数据采集、工程辅助以及智能计算硬件。在系统软件设计部分,构建了位姿测量网格以实现飞机装配业务单元实景信息的获取,并基于位置的视觉伺服分析得到当前位姿与目标位姿,以实现飞机数字化预装配偏差检测等方面。通过对图像特征的提取和SVD法求解位姿偏差,实现了对飞机装配的偏差检测。实验结论表明,方法的装配检测时间始终低于10 s,具有较高的检测效率。

关键词： 冶金锯片   缺陷识别   深度学习   YOLO算法   卷积神经网络   可视化  

摘要： 在智能制造背景下,传统锯片表面缺陷检测环节仍以人眼检测为主,这种检测方式存在检测效率低,检测精度差等问题。为此,提出基于深度学习的锯片表面缺陷智能检测系统。对大量锯片表面缺陷图像处理后构建数据集,利用YOLOv5s、YOLOv5m、YOLOv5l三种模型对数据集进行训练,根据综合评价指标和平均精度均值指标对三种模型的检测与识别性能进行比较后,决定采用YOLOv5m作为锯片表面缺陷检测模型,其综合评价指标F1和平均精度均值mAP分别达到了0.788、0.868,实现了对裂纹、点缺陷和结疤等表面缺陷的快速、准确检测和分类。此外,系统开发了锯片表面缺陷检测UI界面,实现锯片表面缺陷检测的自动化和可视化。这种方式提高了工业检测的效率,减少了人为误差,在冶金锯片表面缺陷智能检测方面具有一定的现实意义。