层间熨平法增强熔丝制造CF/PEEK复合材料的力学性能

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作者 雷奶琴 阿依古丽·喀斯木 +2 位作者 乌日开西·艾依提 董兰兰 贾儒 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期75-82,共8页

为减小熔丝制造(FFF)3D打印碳纤维增强聚醚醚酮(CF-PEEK)复合材料的孔隙率,提高其力学性能,提出一种层间熨平方法,即打印完一层后,喷嘴不挤出材料,并再次在这一层表面压过“熨平”。采用FFF工艺制备了CF/PEEK复合材料试样,通过单因素试... 为减小熔丝制造(FFF)3D打印碳纤维增强聚醚醚酮(CF-PEEK)复合材料的孔隙率,提高其力学性能,提出一种层间熨平方法,即打印完一层后,喷嘴不挤出材料,并再次在这一层表面压过“熨平”。采用FFF工艺制备了CF/PEEK复合材料试样,通过单因素试验研究了扫描间距和层间熨平角度对CF/PEEK复合材料力学性能的影响。使用微米X射线三维成像系统对试样的内部孔隙缺陷进行表征。结果表明,当扫描间距为0.3 mm,纤维质量分数为10%时,无熨平CF/PEEK试样的孔隙率为1.91%,拉伸强度为78.5 MPa,弯曲强度为111.2 MPa。采用层间熨平法可以显著降低CF/PEEK复合材料试样的孔隙率,提高其力学性能。0°和90°熨平后,扫描间距为0.5 mm的CF/PEEK试样的孔隙率分别降低了74.08%和72.48%,拉伸强度分别提高了49.89%和41.98%,弯曲强度分别提高了20.66%和15.99%。当纤维质量分数为10%时,扫描间距0.3 mm的CF/PEEK试样的力学性能最佳,0°熨平的拉伸强度为90.9 MPa,90°熨平的弯曲强度为126.1 MPa。研究表明,层间熨平是一种降低孔隙率和提高力学性能的简单而有效的方式。 展开更多

关键词 熔丝制造 碳纤维增强聚醚醚酮 层间熨平 孔隙率 力学性能

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激光增材制造316L从单层到多层沉积的热行为模拟与实验研究

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作者 卢裕尔 孙文磊 +3 位作者 钟荟玄 邹利 黎勇 张团 《热加工工艺》 北大核心 2024年第20期129-139,共11页

基于ABAQUS软件构建激光金属沉积(laser metal deposition,LMD)316L不锈钢增材制造的有限元模型,采用生死单元和双椭球移动热源结合的方式进行数值模拟,研究单道单层LMD过程中的温度场以及不同工艺参数对温度场、不同区域特征点温度梯... 基于ABAQUS软件构建激光金属沉积(laser metal deposition,LMD)316L不锈钢增材制造的有限元模型,采用生死单元和双椭球移动热源结合的方式进行数值模拟,研究单道单层LMD过程中的温度场以及不同工艺参数对温度场、不同区域特征点温度梯度的影响。进一步探究了单道多层LMD过程中熔池的温度变化和各层之间的热循环规律。设计相关实验,验证数值模拟结果。结果表明:降低扫描速度或提高激光功率,熔池作用范围会变大。激光功率对温度梯度影响更大,尤其是纵向温度梯度。随着LMD层数的增加,且由于往复扫描的工艺路径,温度梯度显著增加,因此成形零件容易发生弯曲变形。单道多层薄壁件的整体形貌进一步说明了LMD温度梯度模拟的准确性。 展开更多

关键词 激光金属沉积 数值模拟 温度场 温度梯度

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移动机器人主动嗅觉气源定位方法研究综述 被引量：1

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作者 何丽 杜洋鋆 +3 位作者 李知远 冉腾 肖文东 姚佳程 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第10期36-49,共14页

随着能源化工产业的发展,有毒有害气体泄漏事故日益受到公众关注,应用机器人主动嗅觉技术实现泄漏气体溯源与定位已成为研究热点之一。目前,大多数研究综述是针对某一类方法在气味源定位中的应用进行总结,未能全面地总结机器人主动嗅觉... 随着能源化工产业的发展,有毒有害气体泄漏事故日益受到公众关注,应用机器人主动嗅觉技术实现泄漏气体溯源与定位已成为研究热点之一。目前,大多数研究综述是针对某一类方法在气味源定位中的应用进行总结,未能全面地总结机器人主动嗅觉技术的发展历程与研究进展。重点对移动机器人主动嗅觉气源定位方法展开综述,针对气源定位中烟羽发现、烟羽跟踪、气源确认三大子任务,详细对经典算法、研究现状与存在的问题进行分析。最后对机器人气源定位技术未来的发展趋势进行了讨论,针对当前机器人主动嗅觉研究中环境适应性不足、真实场景鲁棒性较差等问题,提出了多感官融合、烟羽跟踪算法优化及复杂环境应用等方面的研究展望,为下一步移动机器人主动嗅觉气源定位研究提供了一定的思路。 展开更多

关键词 机器人嗅觉 气源定位 主动嗅觉 移动机器人 信息融合

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海洋工业大气环境下输电线路塔材腐蚀行为及力学性能研究

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作者 李航 李新梅 +2 位作者 杨现臣 张泽疆 杨定力 《表面技术》 北大核心 2025年第2期87-95,共9页

目的研究Q345钢和SQ420NH钢在模拟海洋工业大气环境下的腐蚀动力学规律、锈层演化规律和力学性能退化规律,着重对比探讨两种低合金钢在腐蚀规律方面表现出的差异性。方法采用干/湿交替循环盐雾腐蚀试验模拟海洋工业大气环境,通过扫描电... 目的研究Q345钢和SQ420NH钢在模拟海洋工业大气环境下的腐蚀动力学规律、锈层演化规律和力学性能退化规律,着重对比探讨两种低合金钢在腐蚀规律方面表现出的差异性。方法采用干/湿交替循环盐雾腐蚀试验模拟海洋工业大气环境,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电化学测试和电子万能试验机等手段,分析总结低合金钢加速腐蚀行为规律和腐蚀机理。结果两种低合金钢腐蚀动力学均符合幂函数规律,腐蚀后期SQ420NH钢腐蚀深度显著低于Q345钢。Q345钢表面锈层疏松多孔,腐蚀中期有裂纹、孔洞产生,而SQ420NH钢中后期表面锈层则整体较为致密均匀。两种低合金钢腐蚀产物都以α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH、Fe_(3)O_(4)/γ-Fe_(2)O_(3)为主,各腐蚀产物相对含量随腐蚀周期变化而有所差异。随着腐蚀周期的延长,Q345钢和SQ420NH钢表面锈层不断增厚,引起低合金钢塔材强度和塑性下降,低合金钢强度退化大小与锈层累积厚度呈负相关关系。腐蚀加快裂纹扩展,使腐蚀位置出现随机性。结论干/湿交替循环盐雾腐蚀试验加速效果明显,通过腐蚀动力学、表面锈层形貌及成分、力学性能等分析,能够对低合金钢腐蚀规律和腐蚀机理进行比较全面的表征,从而为海洋工业大气环境下输电杆塔防腐蚀设计和维护提供一定的参考。 展开更多

关键词 海洋工业大气 输电线路 低合金钢 腐蚀行为 锈层演化 力学性能

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融合人工势场灰狼算法的移动机器人路径规划

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作者 韩文旭 章翔峰 +2 位作者 姜宏 焦文博 高博 《电子测量技术》 北大核心 2025年第4期44-50,共7页

为解决灰狼算法在进行路径规划过程中存在的易陷入局部极值导致的搜索不到最优路径的情况,本文提出一种融合人工势场的改进灰狼算法。首先,通过非线性策略对收敛因子进行改进,保证搜索过程中种群的多样性;其次,改进灰狼位置更新策略,结... 为解决灰狼算法在进行路径规划过程中存在的易陷入局部极值导致的搜索不到最优路径的情况,本文提出一种融合人工势场的改进灰狼算法。首先,通过非线性策略对收敛因子进行改进,保证搜索过程中种群的多样性;其次,改进灰狼位置更新策略,结合天牛须更新方法,增大算法的搜索范围;最后,融合灰狼算法和人工势场,提升算法搜索效率以及路径的安全性。并通过在3种不同的栅格地图环境中进行仿真实验,实验结果表明,改进灰狼算法能在保证路径长度较短的同时减少机器人的转向次数。 展开更多

关键词 灰狼算法 人工势场 路径规划 移动机器人

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基于CNN-CBAM-LSTM的稳态视觉诱发电位脑电信号识别方法

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作者 巩炫麟 陶庆 +1 位作者 苏娜 马金旭 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第10期4175-4182,共8页

在使用传统方法处理稳态视诱发电位(steady-state visual evoked potentials,SSVEP)的脑电信号时,特征提取的准确性和充分性存在不足,影响信号的识别准确率。为此提出了一种基于卷积神经网路(convolutional neural networks,CNN)与卷积... 在使用传统方法处理稳态视诱发电位(steady-state visual evoked potentials,SSVEP)的脑电信号时,特征提取的准确性和充分性存在不足,影响信号的识别准确率。为此提出了一种基于卷积神经网路(convolutional neural networks,CNN)与卷积注意力机制模块(convolutional block attention module,CBAM)和长短时记忆网络(long short-term memory,LSTM)的信号分类识别方法。以CNN为基础框架,通过引入注意力机制对通道及空间特征进行充分提取,加入LSTM提高对时序特征的提取能力,实现对SSVEP信号的目标识别。实验结果显示,所提方法能够充分有效的提取各级特征且识别准确率较高,相比于典型相关分析方法(canonical correlation analysis,CCA)、CNN、CBAM-LSTM、CNN-CBAM识别准确率分别提高了5.3%、2.95%、2.27%、1.71%,可见该模型对SSVEP信号的分类识别有较好的效果。 展开更多

关键词 稳态视觉诱发电位 卷积神经网络 卷积注意力机制模块 长短时记忆网络 目标识别

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基于多尺度注意力小波原型网络的滚动轴承故障诊断方法

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作者 吕路辉 亚森江·加入拉 +4 位作者 何超 肖杨 崔鹏飞 高天 王文昊 《机床与液压》 北大核心 2025年第19期17-26,共10页

针对小样本条件下故障数据稀缺以及滚动轴承振动信号易受噪声干扰等问题,提出一种基于多尺度注意力小波原型网络(MAWPN)的滚动轴承故障诊断方法。设计多尺度注意力小波卷积模块,以提取丰富特征,并通过注意力机制自适应调整通道特征权重... 针对小样本条件下故障数据稀缺以及滚动轴承振动信号易受噪声干扰等问题,提出一种基于多尺度注意力小波原型网络(MAWPN)的滚动轴承故障诊断方法。设计多尺度注意力小波卷积模块,以提取丰富特征,并通过注意力机制自适应调整通道特征权重,增强模型对重要特征的关注,生成鲜明的原型,从而提升识别精度。通过计算查询集样本与各类别原型之间的距离,选择距离最小的类别作为查询样本的预测类别。最后,采用机械故障模拟器轴承数据集与凯斯西储大学轴承数据集进行验证。结果表明:该方法在小样本条件下具有较高的识别精度和良好的泛化性能,同时在抗噪声能力方面表现优秀。 展开更多

关键词 故障诊断 滚动轴承 连续小波卷积 原型网络 小样本学习 注意力机制

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基于残差的场景流动态目标跟踪视觉SLAM算法

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作者 刘泽峰 冉腾 +1 位作者 肖文东 袁亮 《电子测量技术》 北大核心 2025年第6期38-44,共7页

大多数现有的动态同时定位和地图构建(SLAM)算法简单地移除动态对象,导致帮助系统自身定位和导航的动态对象运动信息的丢失,对于复杂和不断变化的工业环境具有局限性。本研究提出了一种改进的目标跟踪的视觉SLAM算法,在进行定位的同时,... 大多数现有的动态同时定位和地图构建(SLAM)算法简单地移除动态对象,导致帮助系统自身定位和导航的动态对象运动信息的丢失,对于复杂和不断变化的工业环境具有局限性。本研究提出了一种改进的目标跟踪的视觉SLAM算法,在进行定位的同时,获得更准确的目标位姿估计。该算法使用背景点进行自身定位,利用细化的光流信息,减少噪点的影响,进行准确的定位,然后结合多项式残差的场景流信息,获得准确的动态目标感知结果,降低算法对目标位姿估计的误差。最后,在公开的KITTI Tracking数据集和真实场景上对所提算法进行了评估。实验结果显示,在公共数据集上,所提算法定位效果平均旋转误差(RPER)为0.027°,平均位移误差(RPET)为0.069 m。目标位姿估计平均旋转误差为0.68697°,平均位移误差0.10350 m,具有更好的自定位和动态目标跟踪性能。在真实场景中,所提算法也表现出良好的定位与跟踪性能。 展开更多

关键词 同时定位和地图构建 目标跟踪 光流 多项式残差

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扫描速度对Inconel 625涂层耐磨耐蚀性能的影响

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作者 邹利 孙文磊 +3 位作者 张团 卢裕尔 黎勇 钟荟玄 《表面技术》 北大核心 2025年第3期130-141,共12页

目的提升H13热作模具钢表面的耐磨耐蚀性能,延长其使用寿命。方法使用激光熔覆技术在H13钢表面制备4组扫描速度分别为8、10、12、14mm/s的Inconel625涂层试样。通过光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、EDS能谱仪、显微硬度仪、摩擦磨... 目的提升H13热作模具钢表面的耐磨耐蚀性能,延长其使用寿命。方法使用激光熔覆技术在H13钢表面制备4组扫描速度分别为8、10、12、14mm/s的Inconel625涂层试样。通过光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、EDS能谱仪、显微硬度仪、摩擦磨损仪、电化学工作站仪器分别表征涂层的宏观形貌、物相组成、显微组织、元素分布、硬度、摩擦磨损特性及抗腐蚀性能。结果在H13钢表面制备Inconel625涂层后,其耐蚀性和其他力学性能都得到增强。涂层形貌受到扫描速度的影响,随着扫描速度的增大,平整度趋于平整,且金属光泽逐渐增强。采用不同扫描速度进行熔覆,并不会改变熔覆层的物相种类。涂层的主要相为γ-(Fe,Ni)、Fe-Ni-Cr、FeNi3、Cr7Ni3等,涂层的显微组织均为树枝晶。Cr、Mo、Nb、Fe、Ni、Si、C等元素分布均匀,并未发生某种单一元素出现显著偏析的现象。当扫描速度为14mm/s时,H4涂层取得最大的平均显微硬度(496.51HV0.2)。当扫描速度为12mm/s时,磨损量最低,仅为基体磨损量的25%,各试件的耐磨性能从大到小依次为H3、H4、H2、H1、Substrate。随着扫描速度的增大,涂层的自腐蚀电流密度呈先减小后增大的趋势,自腐蚀电位呈先增大后减小的趋势。H2涂层具有最正的自腐蚀电位(-0.5039V),H3涂层具有最小的自腐蚀电流密度(3.6982×10^(-5) A/cm2)。各试件的耐腐蚀性能从大到小依次为H3、H4、H2、H1、Substrate。结论采用激光熔覆技术在H13钢表面制备的4组Inconel625涂层中,其他工艺参数不变,在扫描速度为12mm/s时,涂层具有优异的耐蚀性和其他力学性能。 展开更多

关键词 激光熔覆 Inconel625 扫描速度 耐磨耐蚀

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基于自适应的容器内壁堆焊焊炬高度跟踪技术研究

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作者 张宁 薛瑞雷 +1 位作者 夏磊 康峰 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第1期141-147,共7页

焊炬高度跟踪是立式容器内壁自动化堆焊修复的关键技术,针对堆焊过程中焊炬高度实时跟踪困难等问题,设计了一种基于积分项的模型参考自适应(model reference adaptive control,MRAC)堆焊焊炬高度跟踪控制器,引入积分项增强控制器的跟踪... 焊炬高度跟踪是立式容器内壁自动化堆焊修复的关键技术,针对堆焊过程中焊炬高度实时跟踪困难等问题,设计了一种基于积分项的模型参考自适应(model reference adaptive control,MRAC)堆焊焊炬高度跟踪控制器,引入积分项增强控制器的跟踪电流抗干扰能力,并采用无限脉冲响应滤波器(infinite impulse response, IIR)对采集的堆焊电流进行滤波处理,建立横焊的焊炬高度-焊接电流数学模型计算焊炬高度偏差,利用积分项MRAC控制器进行焊炬高度纠偏。试验结果表明,采用积分项MRAC控制方法的最大跟踪误差为±0.34 mm,满足容器内壁自动化堆焊的焊接质量控制要求。 展开更多

关键词 容器内壁修复 自动化堆焊 模型参考自适应控制 高度跟踪

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一种串联式肘腕关节康复机器人研制

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作者 尚岳伟 陶庆 +1 位作者 周智伟 刘晨瑶 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第27期11676-11682,共7页

为解决脑卒中疾病(cerebrovascular accident,CVA)导致的上肢偏瘫患者在康复过程中不规范以及康复医师不足的问题,提出一种5自由度(degree of freedom,DOF)上肢肘腕关节康复机器人及控制系统,旨在更好地满足患者灵活康复的需求。康复机... 为解决脑卒中疾病(cerebrovascular accident,CVA)导致的上肢偏瘫患者在康复过程中不规范以及康复医师不足的问题,提出一种5自由度(degree of freedom,DOF)上肢肘腕关节康复机器人及控制系统,旨在更好地满足患者灵活康复的需求。康复机器人平台为3-RRR(3-转动副-转动副-转动副)串联机构,能够实现独立肘关节屈伸康复、独立腕关节屈伸和内外旋康复、肘腕关节协同屈伸康复、肘关节屈伸腕关节内外旋协同康复功能,同时考虑到患者左右偏瘫部位不同的情况,康复机器人设置镜像功能。触摸屏和控制器(planar lightwave circuit,PLC)进行通信,可以实现人机交互。使用Matlab软件运用蒙特卡洛法(Monte-Carlo,M-C)绘制机器人工作空间云图,从而进行更有效的任务规划和操作控制。结果表明:所设计研制的样机能够满足上肢肘腕关节多种模式下的运动康复,可以对屈肌群和伸肌群进行训练。 展开更多

关键词 脑卒中疾病 康复机器人平台 PLC控制系统 人机交互

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基于多层代价地图的启发式覆盖路径规划算法

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作者 申思康 孙波 +1 位作者 薛瑞雷 马铜伟 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第9期363-369,共7页

为更好地解决室外起伏地形下移动机器人的覆盖路径规划问题,提出了一种基于多层代价地图的启发式覆盖方法。分析了地形可穿越性评估的重要性,并结合机器人的运动学模型,生成了包含高度、坡度和粗糙度信息的多层二维栅格地图。以可穿越... 为更好地解决室外起伏地形下移动机器人的覆盖路径规划问题,提出了一种基于多层代价地图的启发式覆盖方法。分析了地形可穿越性评估的重要性,并结合机器人的运动学模型,生成了包含高度、坡度和粗糙度信息的多层二维栅格地图。以可穿越层为基本层,同时调用高度层地图信息,提出了一种基于能耗最优的多目标启发式算法,综合了距离、旋转角度和地形高度变化因素,为机器人提供了在复杂室外环境中高效且节能的路径规划。提出的方法能有效排除不可穿越区域,并通过启发式算法降低能耗。仿真与真实场景实验表明,与Z字形和螺旋形算法相比,该研究方法在路径长度、旋转角度和能耗上均具有显著优势。 展开更多

关键词 移动机器人 覆盖路径规划 启发式算法 可穿越性评估

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深度强化学习求解移动机器人端到端导航问题的研究综述 被引量：3

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作者 何丽 姚佳程 +4 位作者 廖雨鑫 张文智 卢赵清 袁亮 肖文东 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2024年第14期1-13,共13页

自主导航是移动机器人完成复杂任务的前提和基础,传统的自主导航系统依赖于地图的精度,无法适应高度复杂的作业和服务场景。移动机器人不依赖先验地图信息,通过深度强化学习与环境交互学习能够自主决策的端到端导航方法成为新的研究热... 自主导航是移动机器人完成复杂任务的前提和基础,传统的自主导航系统依赖于地图的精度,无法适应高度复杂的作业和服务场景。移动机器人不依赖先验地图信息,通过深度强化学习与环境交互学习能够自主决策的端到端导航方法成为新的研究热点。大多数现有的分类方法不能全面地总结端到端导航问题的挑战和机遇,根据端到端导航系统的特点,将导航问题的挑战归结为导航智能体感知能力差、学习效率低和导航策略泛化能力弱等关键问题,阐述了端到端导航系统的研究现状和发展趋势,分别详细介绍了近年来针对这些关键问题的代表性研究成果,并对其优势和不足进行了归纳总结。最后,从视觉语言导航、多智能体协同导航、融合超分辨率重建图像的端到端导航和可解释性端到端导航等方面展望了移动机器人端到端导航的未来发展趋势,为移动机器人端到端导航的研究和应用提供一定的思路。 展开更多

关键词 端到端导航 深度强化学习 感知能力 学习效率 泛化能力

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基于小波时频图和ResNet18的焊接状态监测方法研究 被引量：4

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作者 张亚文 吴立斌 周建平 《现代电子技术》 北大核心 2024年第8期165-170,共6页

针对焊接过程中因外部干扰因素或焊接参数选择不当而导致的气孔和未熔合缺陷的问题,提出一种小波时频图和深度残差网络(ResNet18)相结合的焊接质量检测方法。首先,搭建管道全位置自动焊接试验平台,利用拾音器记录熔合良好、未熔合和气... 针对焊接过程中因外部干扰因素或焊接参数选择不当而导致的气孔和未熔合缺陷的问题,提出一种小波时频图和深度残差网络(ResNet18)相结合的焊接质量检测方法。首先,搭建管道全位置自动焊接试验平台,利用拾音器记录熔合良好、未熔合和气孔焊接状态下的声音信号,将采集到的声音信号进行小波阈值降噪处理并且计算信号的信噪比,从而得到合适的信号降噪方法。其次,使用连续小波变换得到小波时频图,对时频图进行压缩和预处理,将时频图的大小设置为224×224,并剔除时频图上的标题、坐标和能量等。最后,将处理好的小波时频图作为输入,以未熔合、熔合良好和气孔三种状态作为输出,利用ResNet18网络进行训练。结果表明,该模型对三种焊接状态下的声音信号具有良好的监测效果,其准确率为90.78%。 展开更多

关键词 焊接过程 焊接质量检测 ResNet18 深度残差网络 声音信号 小波阈值降噪 小波时频图

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基于图像处理和机器学习的PE管道缺陷检测 被引量：4

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作者 符前坤 李强 +2 位作者 冉文燊 林楠 王洋 《现代电子技术》 北大核心 2024年第21期59-66,共8页

对于聚乙烯(PE)管道,在运行中经常有不同程度的泄漏等异常,通过对管道中不同异常的实验模拟,收集数据并手动标记相应的数据集。为了提高管道缺陷图像的质量,首先采用加权平均法对图像进行灰度处理;然后,利用伽马变换改进管道背景与缺陷... 对于聚乙烯(PE)管道,在运行中经常有不同程度的泄漏等异常,通过对管道中不同异常的实验模拟,收集数据并手动标记相应的数据集。为了提高管道缺陷图像的质量,首先采用加权平均法对图像进行灰度处理;然后,利用伽马变换改进管道背景与缺陷的对比度;最后,使用双重过滤来降低图像中的噪声。为了降低数据的复杂度,提高模型训练速度,采用改进的Sobel算法对管道缺陷图像进行边缘检测,采用自适应阈值分割算法分割缺陷图像的边缘,生成二值图像,用二值图像训练模型,减少了模型对颜色特征的依赖,加快了模型的收敛速度。为了提高管道缺陷检测的精度,引入CA注意力机制,提高目标检测特征提取能力。改进的YOLOv5模型的mAP和召回率分别为97.18%和98.03%。与原算法相比,mAP增加了1.33%,召回率增加了3.83%。 展开更多

关键词 缺陷检测 图像处理 机器学习 YOLOv5 注意力机制 二值图像

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基于EKF的GMAW实时焊缝跟踪研究 被引量：1

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作者 杨园洲 薛瑞雷 +1 位作者 刘宏胜 夏磊 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第4期44-50,共7页

熔化极气体保护电弧焊(gas metal arc welding,GMAW)焊接过程存在惯性大、时滞大等非线性特征以及不确定的干扰因素。为了提高焊接质量,文章提出了一种基于扩展卡尔曼滤波器(extended kalman filter,EKF)算法的焊缝实时跟踪技术,采用霍... 熔化极气体保护电弧焊(gas metal arc welding,GMAW)焊接过程存在惯性大、时滞大等非线性特征以及不确定的干扰因素。为了提高焊接质量,文章提出了一种基于扩展卡尔曼滤波器(extended kalman filter,EKF)算法的焊缝实时跟踪技术,采用霍尔电流传感器来捕捉实时焊接电流。为了实现焊枪摆动中心始终对准焊缝中心,文章通过有限长单位冲激响应滤波器(finite impulse response,FIR)对采集的电流进行滤波,并建立提取焊枪高度和水平偏差的数学模型,采用EKF实现控制焊枪。通过在有垂直和水平方向偏差的焊缝上进行实验验证,结果跟踪精度可达到±0.25 mm,所以该方法可满足机器人实时跟踪的要求。 展开更多

关键词 扩展卡尔曼滤波器 焊缝跟踪 FIR滤波器 高度偏差 水平偏差

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基于“SC_ISSA-BP网络”驱动的激光熔覆表面粗糙度优化

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作者 马子煜 孙耀宁 罗建清 《有色金属工程》 CAS 北大核心 2024年第9期49-59,共11页

在激光熔覆过程中,工艺参数多样化,导致结果控制表现出非线性关系。通过深入分析各参数对熔覆层的影响,可以快速获得最优工艺,提高熔覆层的性能,推动激光熔覆技术的应用。基于正交实验设计,对实验数据进行极差分析,研究工艺参数对激光熔... 在激光熔覆过程中,工艺参数多样化,导致结果控制表现出非线性关系。通过深入分析各参数对熔覆层的影响,可以快速获得最优工艺,提高熔覆层的性能,推动激光熔覆技术的应用。基于正交实验设计,对实验数据进行极差分析,研究工艺参数对激光熔覆CoCrFeNiMo_(0.2)涂层表面粗糙度的影响。通过超景深扫描仪对实验样本进行微观分析,获得其表面粗糙度值。根据算法对工艺参数进行优化,探讨激光功率、送粉速度、扫描速率和搭接率多因素耦合作用下对激光熔覆多道搭接涂层表面粗糙度的影响,以优化最佳工艺参数组合,同时获得最优表面粗糙度。以拟合程度为指标对比优化模型,BP神经网络为94.79%,SSA-BP神经网络为96.981%,SC_ISSABP神经为98.528%。传统BP神经网络的误差指标均方误差根RMSE为58.3858μm,而SSA-BP神经网络的RMSE为51.2974μm,SC_ISSABP神经网络为43.9408μm。SC_ISSABP神经网络的优化能力最为明显。 展开更多

关键词 激光熔覆技术 工艺参数 粗糙度优化 人工神经网络 麻雀优化算法

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3D打印三周期极小曲面多孔钽仿生骨支架结构设计及力学性能研究

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作者 时艺 乌日开西·艾依提 张宇涛 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期197-207,共11页

为了实现植入物与人体骨在生物力学和细胞相容性方面的匹配,综合评价了钽点阵结构的力学性能和渗透性能,以寻求可应用于钽多孔骨支架的最佳点阵结构。基于三周期极小曲面的不同建模方法,设计了6种类型的单元体结构,通过选区激光熔化工... 为了实现植入物与人体骨在生物力学和细胞相容性方面的匹配,综合评价了钽点阵结构的力学性能和渗透性能,以寻求可应用于钽多孔骨支架的最佳点阵结构。基于三周期极小曲面的不同建模方法,设计了6种类型的单元体结构,通过选区激光熔化工艺制备了相关钽点阵结构试样。通过准静态压缩试验获得点阵结构的力学性能,并记录破坏过程;基于有限元软件Abaqus建立相对应的压缩模型,获取压缩过程中应力应变的变化;利用COMSOL软件对点阵结构的渗透性能进行模拟分析。结果表明:片状结构的弹性模量、屈服强度和能量吸收均高于杆状结构,渗透率则低于杆状结构;G型和F-KS型杆状结构在50%应变下出现了脆性断裂的裂口;6种钽点阵结构的弹性模量为3.8~6.1 GPa,屈服强度为47~107 MPa,介于皮质骨和松质骨的范围内;6种结构的渗透率为6.5×10^(-10)~3.97×10^(-9)m^(2),均在骨小梁的渗透率范围内。研究结果表明,所设计的钽点阵结构适用于骨支架,综合性能最好的是G型片状结构。 展开更多

关键词 3D打印 选区激光熔化 三周期极小曲面 多孔钽 骨支架 渗透性

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基于MTFSK-CapsNet的滚动轴承故障诊断研究

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作者 肖杨 亚森江·加入拉 +1 位作者 汪凯 崔鹏飞 《机床与液压》 北大核心 2024年第21期206-215,共10页

针对一维滚动轴承振动信号输入神经网络无法保留原始振动信号的时域信息、易受强噪声干扰和胶囊网络分类精度不高的问题,提出一种基于MTFSK-CapsNet滚动轴承故障诊断方法。构建基于马尔可夫变换场和改进胶囊网络的轴承故障诊断模型,利用... 针对一维滚动轴承振动信号输入神经网络无法保留原始振动信号的时域信息、易受强噪声干扰和胶囊网络分类精度不高的问题,提出一种基于MTFSK-CapsNet滚动轴承故障诊断方法。构建基于马尔可夫变换场和改进胶囊网络的轴承故障诊断模型,利用MTF对原始振动信号进行重新编码,保留振动信号的时频序列。通过改进后具有更强特征提取能力的选择核网络进行初步特征提取。引入改进后的胶囊网络进行特征集合的二次提取,并使用Softmax分类器完成对故障特征的分类。最后,为了验证模型的性能,在凯斯西储大学和实验室轴承数据集上进行了测试。结果表明:该方法在两个轴承数据集上都具有较高的准确率,证明该模型具有较好的泛化能力和抗噪能力。 展开更多

关键词 故障诊断 马尔可夫变换场 胶囊网络 选择核网络

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风电齿轮箱高速轴轴承疲劳寿命及动态可靠性分析 被引量：9

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作者 宋礼睿 崔权维 +3 位作者 周建星 金鹏程 祁乐 温建民 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期437-444,共8页

为探究风电机组齿轮箱高速轴圆柱滚子轴承在服役过程中的疲劳寿命和可靠度变化规律,以新疆达坂城风场年度风载荷为外部激励,建立基于威布尔分布的随机风速模型及考虑内部齿轮时变啮合刚度、轴承时变刚度等激励因素的风电齿轮传动系统齿... 为探究风电机组齿轮箱高速轴圆柱滚子轴承在服役过程中的疲劳寿命和可靠度变化规律,以新疆达坂城风场年度风载荷为外部激励,建立基于威布尔分布的随机风速模型及考虑内部齿轮时变啮合刚度、轴承时变刚度等激励因素的风电齿轮传动系统齿轮-轴承耦合动力学模型,通过Newmark积分法求解高速轴轴承动载荷。运用雨流计数法及Goodman平均应力修正法得到对称循环应力,结合线性损伤理论和非线性损伤理论的对比,获得轴承的接触疲劳寿命和动态可靠度。结果表明:额定功率下,在外部随机风载激励和内部齿轮-轴承耦合共同作用下,内激励仍然对系统高速轴轴承动载荷起主要作用。与线性损伤累计理论相比,非线性损伤累计理论考虑载荷加载的顺序效应,能更好地描述轴承在整个疲劳寿命过程中各阶段的疲劳损伤情况。轴承在服役过程中,前15年的损伤较小,可靠度衰减缓慢,而在后期可靠度呈现出非线性迅速下降趋势,应及时调整维护策略。 展开更多

关键词 风电机组 疲劳损伤 齿轮箱 可靠度 疲劳寿命 随机载荷

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