基于改进YOLOv8的焊道边缘识别方法

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作者 郭波 张晨赟 +1 位作者 王晓冬 杨文 《焊接学报》 北大核心 2025年第10期95-103,共9页

针对垃圾焚烧炉壁的防腐问题,在表面通过堆焊的方式熔覆一层防腐层是目前最有效的技术方法.综合考虑节省焊材和防腐效果,前后两个焊道叠加量达到约25%比较理想.因此,在基于视觉的自动堆焊过程中,准确识别出前一个焊道的边缘是重要前提.... 针对垃圾焚烧炉壁的防腐问题,在表面通过堆焊的方式熔覆一层防腐层是目前最有效的技术方法.综合考虑节省焊材和防腐效果,前后两个焊道叠加量达到约25%比较理想.因此,在基于视觉的自动堆焊过程中,准确识别出前一个焊道的边缘是重要前提.基于此,文中提出一种基于改进YOLOv8模型的焊道边缘识别方法.为提高焊道识别模型的精度,添加了跨空间学习的高效多尺度注意力(efficient multi-scale attention,EMA)模块.为了减少冗余特征并精简模型,构建了C2f-RVB模块替换原Backbone部分的C2f模块.焊接图像识别试验和消融试验表明,文中基于改进YOLOv8的焊道边缘识别方法提高了焊道边缘识别的精度,并精简了模型尺寸.堆焊试验表明,在垃圾焚烧炉壁的防腐层自动堆焊中,文中提出的焊道边缘识别方法具有良好的效果. 展开更多

关键词 焊道识别 轻量化模型 注意力机制 深度学习 YOLOv8模型

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多材料复合成型对熔丝制造模型拉伸性能的影响

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作者 王琛 李靖瑶 +1 位作者 张晨赟 于嘉浩 《工程塑料应用》 北大核心 2025年第4期63-68,共6页

为探究多材料复合成型方法对熔丝制造(FFF)模型结构性能的影响,并将其推广应用于3D打印产品原型的制造中。笔者以FFF模型的拉伸性能为研究对象,针对哑铃型试样创新地设计了一种夹芯板式复合结构,通过FFF3D打印机的自动进料系统实现了复... 为探究多材料复合成型方法对熔丝制造(FFF)模型结构性能的影响,并将其推广应用于3D打印产品原型的制造中。笔者以FFF模型的拉伸性能为研究对象,针对哑铃型试样创新地设计了一种夹芯板式复合结构,通过FFF3D打印机的自动进料系统实现了复合结构的制造。随后,筛选并分析了界面打印温度、界面打印速度和界面打印流量三个因素对FFF模型拉伸性能的影响,总结出优选界面打印参数。最后,基于优选界面打印参数,对单一材料成型方法和多材料复合成型方法下FFF模型的拉伸性能进行了对比。研究结果表明,随着界面打印温度的升高、界面打印速度的降低和界面打印流量的增大,FFF模型的拉伸强度和拉伸弹性模量随之增大,拉伸性能逐渐增强;优选界面打印参数为:温度230℃、速度60 mm/s、流量110%;与单一材料打印的FFF模型相比,20%,40%和60%复合层厚度下的FFF模型的拉伸强度分别提高了37.27%,59.67%和92.63%,拉伸弹性模量分别提高了37.32%,62.38%和93.24%,说明多材料复合成型方法对FFF模型拉伸性能的增强效果明显。 展开更多

关键词 多材料 复合成型 夹芯板 熔丝制造模型 拉伸性能

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熔融沉积3D打印立体印花在服装中的应用 被引量：4

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作者 王琛 张晨赟 +1 位作者 夏凌然 丁可青 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期62-67,共6页

为了在织物表面打印出具有三维装饰效果的立体印花模型,让服装更显个性、有趣和创新,首先对3D打印丝与织物界面的黏合过程、机理和条件进行分析。然后选用热塑性聚氨酯(TPU)为3D打印丝材、涤纶[聚对苯二甲酸乙二酯(PET)]为织物基材,制备... 为了在织物表面打印出具有三维装饰效果的立体印花模型,让服装更显个性、有趣和创新,首先对3D打印丝与织物界面的黏合过程、机理和条件进行分析。然后选用热塑性聚氨酯(TPU)为3D打印丝材、涤纶[聚对苯二甲酸乙二酯(PET)]为织物基材,制备B型剥离试样,通过万能力学试验机进行T型剥离试验,探究成型参数对TPU-PET织物界面黏合性能的影响。最后设计立体印花三维模型,结合剥离试验得到的优选成型参数,使用熔融沉积成型工艺完成了立体印花的3D打印制作实践。结果表明,0.05~0.15 mm范围内,初始高度越小,TPU-PET织物界面的平均剥离强度越大;10~50 mm/s范围内,打印速度越小,TPU-PET织物界面的平均剥离强度越大;195~235℃范围内,挤出温度越大,TPU-PET织物界面的平均剥离强度越大;优选成型参数为初始高度0.05 mm、打印速度10 mm/s、首层挤出温度235℃、其余层挤出温度215℃;应用SolidWorks软件设计“鱼鳞印花”三维模型,其使用优选成型参数打印制作,此3D打印“鱼鳞印花”与织物表面黏合性能好、尺寸精度高、三维装饰效果好,为服装印花的多元化发展提供了参考。 展开更多

关键词 熔融沉积成型 3D打印 立体印花 服装定制

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成型参数对3D打印柔性聚氨酯制件层间黏结性能的影响 被引量：3

4

作者 王琛 任思雨 张晨赟 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期181-186,共6页

为提高三维(3D)打印柔性聚氨酯(TPU)制件的层间黏结性能,选择层高、打印速度、打印温度为正交试验影响因子,通过正交试验设计,对3D打印柔性TPU制件的平均剥离强度和拉伸强度进行测试与分析。结果表明,层高和打印温度对3D打印柔性TPU制... 为提高三维(3D)打印柔性聚氨酯(TPU)制件的层间黏结性能,选择层高、打印速度、打印温度为正交试验影响因子,通过正交试验设计,对3D打印柔性TPU制件的平均剥离强度和拉伸强度进行测试与分析。结果表明,层高和打印温度对3D打印柔性TPU制件层间黏结性能的影响显著,打印速度对柔性TPU制件层间黏结性能的影响不显著,影响程度排序为层高>打印温度>打印速度。在0.1~0.3 mm范围内,层高越小,柔性TPU制件的层间黏结性能越好。在30~50 mm/s范围内,打印速度越小,柔性TPU制件的层间黏结性能越好。在195~215℃范围内,打印温度越高,柔性TPU制件的层间黏结性能越好。正交试验优选参数组合为:层高0.1 mm、打印温度215℃、打印速度30 mm/s,通过此参数组合制作完成的柔性TPU制件的平均剥离强度为4.08 N/mm、拉伸强度为6.56 MPa,层间黏结性能最佳。 展开更多

关键词 成型参数 三维打印 柔性聚氨酯 层间黏结性能

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车刀TPU保护套的正逆向混合设计与增材制造 被引量：1

5

作者 王琛 贡森 +2 位作者 张晨赟 丁可青 夏凌然 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期100-105,112,共7页

正逆向混合设计、增材制造技术分别是开发、制造产品原型的快捷方式。以PROXXON精密车床用1HSS/Co5型车刀保护套为设计对象,采用热塑性聚氨酯(TPU)柔性材料,通过逆向设计到正向设计再到增材制造的产品开发流程,设计并制造出既贴合车刀... 正逆向混合设计、增材制造技术分别是开发、制造产品原型的快捷方式。以PROXXON精密车床用1HSS/Co5型车刀保护套为设计对象,采用热塑性聚氨酯(TPU)柔性材料,通过逆向设计到正向设计再到增材制造的产品开发流程,设计并制造出既贴合车刀曲面外形、又具有良好缓冲防护性能的车刀TPU保护套。结果表明,经点云处理后,车刀扫描点的数量减少了58%,达到了明显精简的效果;经面片处理后,车刀三角面片的数量减少了45%,达到了明显光顺的效果;车刀逆向重构模型的误差范围为±0.2 mm,相对于实物原型的拟合度较高;碰撞仿真分析结果显示,安装有保护套的车刀比没有安装保护套的车刀的最大应力值下降了98.46%,说明车刀TPU保护套具有良好的缓冲防护性能。基于正逆向混合设计与增材制造技术的车刀TPU保护套有效保护了车刀的刀头结构,降低了储存、搬运和取用的过程中车刀损坏的风险,同时避免了车刀对操作人员的碰触伤害,为同类定制保护套的快速开发提供参考。 展开更多

关键词 车刀 热塑性聚氨酯保护套 正逆向设计 增材制造

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基于3D打印TPU材料的硫氯分析仪电解池保护套的设计应用 被引量：1

6

作者 王琛 周徵艺 张晨赟 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期113-119,共7页

为了解决硫氯分析仪电解池在拆解清洗过程中的防碎与保护问题,设计了硫氯分析仪电解池保护套,其通过熔融沉积3D打印工艺,使用热塑性聚氨酯(TPU)柔性材料制作成型。应用SolidWorks simulation有限元模块,以电解池的跌落工况为例,模拟了... 为了解决硫氯分析仪电解池在拆解清洗过程中的防碎与保护问题,设计了硫氯分析仪电解池保护套,其通过熔融沉积3D打印工艺,使用热塑性聚氨酯(TPU)柔性材料制作成型。应用SolidWorks simulation有限元模块,以电解池的跌落工况为例,模拟了水平、竖直、倾斜45°等3种跌落工况,对各跌落工况下有保护套和无保护套电解池池体的极限应力进行对比。结果表明,在水平、竖直、倾斜45°跌落工况下,安装有保护套的电解池池体比没有安装保护套的电解池池体的最大应力值分别下降了55.99%,27.38%,72.69%,且各跌落工况下电解池池体的最大应力值均低于池体材料的屈服强度70 MPa。基于3D打印TPU材料的电解池保护套有效地降低了电解池池体的极限应力,保护了电解池结构,减少了其碎裂和破坏的风险。 展开更多

关键词 3D打印 热塑性聚氨酯材料 硫氯分析仪 电解池保护套

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填充结构对熔融沉积3D打印制件拉伸性能的影响 被引量：1

7

作者 王琛 周徵艺 张晨赟 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期139-144,128,共7页

为提高熔融沉积3D打印制件的拉伸性能,通过熔融沉积3D打印工艺制作哑铃型试样,探究填充结构对3D打印制件拉伸性能的影响。结果表明,根据平面线型及空间特征,熔融沉积3D打印制件的填充结构分为三类:平行线型填充、立体单元型填充和网格... 为提高熔融沉积3D打印制件的拉伸性能,通过熔融沉积3D打印工艺制作哑铃型试样,探究填充结构对3D打印制件拉伸性能的影响。结果表明,根据平面线型及空间特征,熔融沉积3D打印制件的填充结构分为三类:平行线型填充、立体单元型填充和网格线型填充;其中,平行线型填充结构中与拉伸方向一致的填充线条(丝材本体)数量影响了3D打印制件的拉伸性能,填充线条数量越多,制件的强度和刚度越大;立体单元型填充结构中的立体单元数量影响了3D打印制件的拉伸性能,立体单元的数量越多,制件的强度和刚度越大;网格线型填充结构中的网格密度影响了3D打印制件的拉伸性能,网格密度越大,制件的强度和刚度越大;相同工艺参数条件下,平行线型填充结构的比强度和比刚度最大,拉伸性能最强,立体单元型填充结构的拉伸性能次之,网格线型填充结构的拉伸性能最弱。 展开更多

关键词 填充结构 熔融沉积 3D打印 拉伸性能

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局部增强切片对3D打印FDM模型弯曲强度的影响 被引量：1

8

作者 王琛 蒋旻翰 +2 位作者 张晨赟 夏凌然 丁可青 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期91-96,共6页

为了提高熔融沉积(FDM)3D打印模型的弯曲强度和比强度,通过Cura软件局部增强切片功能对聚乳酸(PLA)试样的中心区域进行了加强,使用FDM工艺制作了8组试样(包含0#参考组和1#~7#增强组),对各组试样进行三点弯曲实验,对比不同增强切片参数下... 为了提高熔融沉积(FDM)3D打印模型的弯曲强度和比强度,通过Cura软件局部增强切片功能对聚乳酸(PLA)试样的中心区域进行了加强,使用FDM工艺制作了8组试样(包含0#参考组和1#~7#增强组),对各组试样进行三点弯曲实验,对比不同增强切片参数下PLA试样的弯曲强度和比强度。结果表明,随着局部增强填充密度的增大,PLA试样的弯曲强度先增大后减小;随着局部增强填充走线乘数的增大,PLA试样的弯曲强度逐渐增大;随着局部增强挤出倍率的增大,PLA试样的弯曲强度逐渐增大;与0#参考组相比,局部增强填充密度60%、局部增强填充走线乘数3、局部增强挤出倍率120%三种方式下PLA试样的比强度分别提高了16%,13%和5%,通过局部增强填充密度方式产生的比强度提升效果最好。因此,对于常规切片参数为填充密度20%、填充走线乘数1、挤出倍率100%的FDM模型,将局部增强区域填充密度设置为60%可以有效提高其弯曲强度和比强度。 展开更多

关键词 局部增强切片 熔融沉积模型 弯曲强度

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基于工艺参数优化的3D打印ABS制品压缩性能研究 被引量：1

9

作者 王琛 张晨赟 +1 位作者 夏凌然 丁可青 《印刷与数字媒体技术研究》 CAS 北大核心 2024年第6期59-66,共8页

为了优化工艺参数设置,提高3D打印ABS制品的压缩性能,本研究通过单因素试验结合田口试验探究了层高、填充结构、填充密度对3D打印ABS制品压缩性能的影响。单因素试验结果表明:随着层高的减小,ABS试样的压缩强度、压缩模量增大;随着填充... 为了优化工艺参数设置,提高3D打印ABS制品的压缩性能,本研究通过单因素试验结合田口试验探究了层高、填充结构、填充密度对3D打印ABS制品压缩性能的影响。单因素试验结果表明:随着层高的减小,ABS试样的压缩强度、压缩模量增大;随着填充密度的增大,ABS试样的压缩强度、压缩模量增大;各类填充结构中,网格填充的压缩强度、压缩模量最大,直线填充的压缩强度、压缩模量次之,同心填充的压缩强度、压缩模量最小。田口试验结果表明:工艺参数对ABS试样压缩性能的影响程度为填充密度>填充结构>层高;压缩性能优化工艺参数组合为层高0.1mm,网格填充,填充密度100%,此参数组合下的3D打印ABS制品压缩强度74.63MPa、压缩模量2.76GPa,压缩性能最佳。 展开更多

关键词 工艺参数 3D打印 ABS制品 压缩性能

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熨烫处理对3D打印成型件表面特性的影响

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作者 王琛 李靖瑶 +1 位作者 张晨赟 朱玉 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期92-96,共5页

为了有效提高3D打印成型件的表面质量和美观度,通过熔融沉积成型(FDM)3D打印机挤出头对成型件表面进行熨烫处理,采用表面粗糙度测试、光泽度测试、颜色属性测试评价了熨烫处理对FDM成型件表面特性的影响。粗糙度测试结果表明,熨烫处理后... 为了有效提高3D打印成型件的表面质量和美观度,通过熔融沉积成型(FDM)3D打印机挤出头对成型件表面进行熨烫处理,采用表面粗糙度测试、光泽度测试、颜色属性测试评价了熨烫处理对FDM成型件表面特性的影响。粗糙度测试结果表明,熨烫处理后FDM成型件的轮廓算术平均偏差Ra和轮廓最大高度Rz平均值分别降低了46.18%和37.36%;光泽度测试结果表明,熨烫处理后FDM成型件在20°,60°,85°入射角下的光泽度平均值分别提高了45.65%,31.63%,20.34%;颜色属性测试结果表明,熨烫处理后FDM成型件的色相H平均值基本保持不变,明度L*、彩度C*平均值分别增大了7.25%和6.14%。对比工业显微镜拍摄的细节放大图可见,与熨烫处理前较粗的表面纹理相比,熨烫处理后FDM成型件的表面纹理更加细密,质感更显光滑,其表面的凸起物得到有效去除,“缺陷”基本消失,光泽度有所提升,颜色显得更加明亮、鲜艳。因此,熨烫处理可以有效改善FDM成型件的表面特性,具有较高的应用推广价值。 展开更多

关键词 熨烫处理 3D打印 熔融沉积成型 成型件 表面特性

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熔融长丝制造原型件层间黏结性能增强方法的研究进展

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作者 王琛 李靖瑶 张晨赟 《塑料工业》 CSCD 北大核心 2024年第12期1-7,共7页

熔融长丝制造(FFF)3D打印采用逐层叠加的方式生成实体原型,导致了FFF原型件相邻层长丝的黏结界面薄弱,在力学性能方面表现为各向异性,成为FFF技术的瓶颈。为了提高FFF原型件的层间黏结性能,本文阐述了FFF 3D打印的工艺原理和层间黏结原... 熔融长丝制造(FFF)3D打印采用逐层叠加的方式生成实体原型,导致了FFF原型件相邻层长丝的黏结界面薄弱,在力学性能方面表现为各向异性,成为FFF技术的瓶颈。为了提高FFF原型件的层间黏结性能,本文阐述了FFF 3D打印的工艺原理和层间黏结原理,从优化切片处理、改进成型设备、长丝改性和原型件后处理4个方面探讨了国内外学者关于FFF原型件层间黏结性能增强方法的最新研究进展,对提高FFF原型件层间黏结性能的研究方向进行了展望。 展开更多

关键词 熔融长丝制造 3D打印 原型件 层间黏结性能 增强方法

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切片参数对MEX 3D打印PLA模型冲击性能的影响

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作者 王琛 黄涵熠 +1 位作者 王天艺 张晨赟 《中国塑料》 2025年第11期79-83,共5页

通过简支梁冲击实验,探究了3个主要切片参数(打印方向、挤出温度、填充密度)对MEX 3D打印聚乳酸(PLA)模型冲击性能的影响,通过正交实验对切片参数进行了优化。结果表明,xzy方向打印的PLA模型冲击性能最好,xyz方向打印的PLA模型冲击性能... 通过简支梁冲击实验,探究了3个主要切片参数(打印方向、挤出温度、填充密度)对MEX 3D打印聚乳酸(PLA)模型冲击性能的影响,通过正交实验对切片参数进行了优化。结果表明,xzy方向打印的PLA模型冲击性能最好,xyz方向打印的PLA模型冲击性能居中,zyx方向打印的PLA模型冲击性能最差;随着挤出温度的升高和填充密度的增大,PLA模型的冲击强度增大,冲击性能越好;3个切片参数对PLA模型冲击性能的影响程度排序如下:填充密度>打印方向>挤出温度;优化后的切片参数为:xzy打印方向、210℃挤出温度、80%填充密度,在此切片参数下打印的PLA模型冲击强度为6.89 kJ/m^(2)、冲击性能最好。 展开更多

关键词 切片参数 MEX 3D打印 聚乳酸 模型 冲击性能 简支梁冲击试验

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