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基于改进YOLOv8n的铁谱图像磨粒多目标识别方法
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作者 古莹奎 胡宇辉 +1 位作者 陈孝鑫 叶彪彪 《润滑与密封》 北大核心 2026年第2期173-180,共8页
利用铁谱技术对齿轮箱磨损状态进行评估时,存在磨粒种类复杂、特征提取困难且图像背景复杂等问题。为此,以单阶段算法YOLOv8n作为基线,提出基于改进YOLOv8n的铁谱磨粒多目标识别方法。将高效多尺度卷积引入到C2f模块中,以增强模型对于... 利用铁谱技术对齿轮箱磨损状态进行评估时,存在磨粒种类复杂、特征提取困难且图像背景复杂等问题。为此,以单阶段算法YOLOv8n作为基线,提出基于改进YOLOv8n的铁谱磨粒多目标识别方法。将高效多尺度卷积引入到C2f模块中,以增强模型对于不同尺度特征的表达能力;引入高级特征筛选金字塔网络作为特征融合网络,解决固有尺寸差距带来的挑战,提升模型检测性能;针对高级特征筛选金字塔网络中通道注意力模块的不足,引入高效局部注意力机制,实现对感兴趣区域精确定位。以齿轮箱的5种异常磨粒为对象,采用改进YOLOv8n模型进行定性分析。结果表明,改进YOLOv8n模型与基线网络YOLOv8n相比,计算量和参数量分别降低83.95%和63.79%,准确率、召回率和平均精度分别提升6.6%、9.5%和5.9%。 展开更多
关键词 铁谱分析 YOLOv8n 磨粒识别 齿轮箱 磨损状态
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频谱能量增强的IEWT滚动轴承故障诊断方法 被引量:2
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作者 古莹奎 李成 吴宽 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第1期70-74,81,共6页
尺度空间方法的经验小波变换(EWT)在滚动轴承故障诊断中容易出现共振频带过度分割、频带破裂,导致故障诊断失败。为此,提出频谱增强的改进经验小波滚动轴承故障诊断方法。首先,将Teager能量算子引入信号频谱,利用能量算子能够追踪并增... 尺度空间方法的经验小波变换(EWT)在滚动轴承故障诊断中容易出现共振频带过度分割、频带破裂,导致故障诊断失败。为此,提出频谱增强的改进经验小波滚动轴承故障诊断方法。首先,将Teager能量算子引入信号频谱,利用能量算子能够追踪并增强信号瞬时成分能量的特点,对信号频谱瞬时冲击进行能量增强,减小噪声对信号频谱的影响;其次,对能量增强后频谱进行频带极大值包络的改进经验小波变换(IEWT)分解,得到一系列固有模态;最后,对裕度因子最大的固有模态进行包络解调分析,提取轴承故障特征。分析结果表明,所提方法能够增强故障引起的瞬态冲击成分,减少噪声对频谱分割的影响,有效地避免共振频带的过度分割导致的频带破裂。 展开更多
关键词 频谱能量增强 改进经验小波变换 TEAGER能量算子 滚动轴承 故障诊断
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基于改进RT-DETR的饼干包装外观缺陷快速检测 被引量:6
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作者 古莹奎 叶彪彪 +1 位作者 郭明健 连增卫 《食品与机械》 北大核心 2025年第2期234-241,共8页
[目的]针对现有食品包装缺陷实时检测模型参数量庞大和计算复杂、在终端设备上部署困难等问题,提出一种基于改进RT-DETR的轻量化模型SGHS-DETR。[方法]采用超轻量化网络StarNet作为特征提取主干以降低模型参数,引入基于梯度路径规划的... [目的]针对现有食品包装缺陷实时检测模型参数量庞大和计算复杂、在终端设备上部署困难等问题,提出一种基于改进RT-DETR的轻量化模型SGHS-DETR。[方法]采用超轻量化网络StarNet作为特征提取主干以降低模型参数,引入基于梯度路径规划的高效聚合模块GELAN进行特征融合并保留语义和细节特征;采用基于小波分解的HWD轻量级下采样模块减少特征信息损失,并替换损失函数为ShapeIoU进一步提升模型的检测精度。[结果]SGHS-DETR模型在饼干包装数据集上的平均检测精度达到92.6%,较基准模型参数量和计算复杂度分别降低了65.5%和72.1%,同时检测速度提升了74.4%。[结论]SGHS-DETR模型能够快速有效地检测出饼干包装外观缺陷。 展开更多
关键词 食品包装 缺陷检测 轻量化 RT-DETR StarNet
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基于概率共因失效的连续时间T-S动态故障树分析 被引量:1
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作者 古莹奎 王波 钱志远 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第2期109-113,共5页
针对大型复杂系统存在的共因失效问题,为能够更真实反映系统的可靠性状况,提出基于概率共因失效(PCCF)的连续时间T-S动态故障树(DFT)分析方法。采用模块化方法对系统进行可靠性分析,静态故障树部分采用隐式方法,动态故障树部分采用连续... 针对大型复杂系统存在的共因失效问题,为能够更真实反映系统的可靠性状况,提出基于概率共因失效(PCCF)的连续时间T-S动态故障树(DFT)分析方法。采用模块化方法对系统进行可靠性分析,静态故障树部分采用隐式方法,动态故障树部分采用连续时间T-S动态故障树方法。利用隐式方法计算考虑PCCF的子系统故障概率,得出在不同概率共因失效组发生情况下顶事件的可靠性情况。将子系统的顶事件作为系统的底事件,构建考虑PCCF的组合连续时间T-S动态故障树,最后利用连续时间T-S动态故障树算法对整个系统进行可靠性分析。以柴油机润滑系统可靠性分析为例,通过分析考虑PCCF的连续时间T-S动态故障树并与不考虑概率共因失效的方法进行对比,验证提出方法的有效性。 展开更多
关键词 概率共因失效 模块化方法 T-S动态故障树 隐式方法 可靠性分析
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不完美维护干预下系统的剩余使用寿命预测
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作者 古莹奎 钱志远 +1 位作者 王波 吴宽 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第9期184-188,192,共6页
针对现有剩余使用寿命预测模型设置退化量与退化率是维护活动的相关函数,而忽略了时间因素对系统退化过程的影响,提出一种考虑退化率函数与系统累计运行时间相关的剩余使用寿命预测模型。首先建立考虑了不完美维护活动与系统运行时间的... 针对现有剩余使用寿命预测模型设置退化量与退化率是维护活动的相关函数,而忽略了时间因素对系统退化过程的影响,提出一种考虑退化率函数与系统累计运行时间相关的剩余使用寿命预测模型。首先建立考虑了不完美维护活动与系统运行时间的系统阶段性随机退化模型;然后基于首达时间理论,通过卷积算子推导系统剩余使用寿命的概率密度函数;接着通过蒙特卡洛方法近似求解剩余使用寿命的概率密度;最后通过极大似然估计确定模型相关退化与维护参数。为验证模型的准确性设计了基于油液监控的齿轮箱退化试验,结果表明:将不完美维护活动影响下的剩余使用寿命预测模型的退化率设置为与时间相关的函数能有效提高模型预测精度。 展开更多
关键词 不完美维护 剩余使用寿命预测 随机退化模型 极大似然估计 油液监控
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基于自适应精简点云和优化经纬线扫描法的鞋底喷胶轨迹提取
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作者 古莹奎 郭明健 +1 位作者 连增卫 叶彪彪 《现代制造工程》 北大核心 2025年第6期136-142,110,共8页
为提高鞋底智能自动化喷胶效率和精度,基于点云处理技术规划获取鞋底自动喷胶轨迹曲线。鞋底点云的预处理中采用直通滤波和欧式聚类得到鞋底主体点云。提出一种曲率特征划分的自适应体素下采样方法,分析鞋底点云曲率特征,引入比例误差和... 为提高鞋底智能自动化喷胶效率和精度,基于点云处理技术规划获取鞋底自动喷胶轨迹曲线。鞋底点云的预处理中采用直通滤波和欧式聚类得到鞋底主体点云。提出一种曲率特征划分的自适应体素下采样方法,分析鞋底点云曲率特征,引入比例误差和Softsign函数自适应得到体素大小,在保留特征的同时去除冗余点。为提高喷胶曲线的精度,解决经纬线扫描得到的边缘点轮廓曲线突变的问题,基于主成分分析法重建优化鞋底最高点轮廓,使用非均匀有理B样条曲线拟合,偏置得到鞋底喷胶轨迹曲线。试验结果表明,优化重建得到的鞋底喷胶轨迹曲线更为光滑,且更符合鞋底高边物理特性,满足均匀喷胶作业的需求。 展开更多
关键词 自适应体素下采样 主成分分析 经纬线扫描法 鞋底喷胶 点云
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基于格拉姆角场和迁移深度残差神经网络的滚动轴承故障诊断 被引量:27
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作者 古莹奎 吴宽 李成 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第21期228-237,共10页
针对应用传统卷积神经网络进行故障诊断时存在的过拟合现象及传统灰度图编码存在的时间信息损失等问题,提出一种基于格拉姆角场图像编码和迁移深度残差神经网络相结合的滚动轴承故障诊断方法。依据格拉姆角场图像编码方法对时间序列编... 针对应用传统卷积神经网络进行故障诊断时存在的过拟合现象及传统灰度图编码存在的时间信息损失等问题,提出一种基于格拉姆角场图像编码和迁移深度残差神经网络相结合的滚动轴承故障诊断方法。依据格拉姆角场图像编码方法对时间序列编码映射的唯一性,将原始振动信号转化为格拉姆角差场图和格拉姆角和场图,并将在ImageNet上预训练好的ResNet18模型参数,迁移到以格拉姆角场图作为输入的ResNet18中,进行不同故障模式下格拉姆角场图的特征提取和分类,从而达到故障诊断的目的。分析结果表明,所提方法相比于传统灰度图编码,更能突出不同故障模式的内在特征,与传统卷积神经网络模型相比,提出的方法具有更高的识别精度,达到99.30%,且具有更快的收敛速度和更强的鲁棒性。 展开更多
关键词 格拉姆角场 图像编码 迁移深度残差神经网络 滚动轴承 故障诊断
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基于贝叶斯网络的多状态共因失效系统可靠性分析 被引量:8
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作者 古莹奎 沈延军 +1 位作者 张全新 蔡泉 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2018年第2期1-4,9,共5页
为提高多状态共因失效系统可靠性分析的准确性,降低计算的复杂性,将贝叶斯网络和β-因子模型引入到系统的可靠性分析中,提出一种基于贝叶斯网络的多状态共因失效系统可靠性分析方法。利用贝叶斯网络不确定性推理和图形化表达的特点,建... 为提高多状态共因失效系统可靠性分析的准确性,降低计算的复杂性,将贝叶斯网络和β-因子模型引入到系统的可靠性分析中,提出一种基于贝叶斯网络的多状态共因失效系统可靠性分析方法。利用贝叶斯网络不确定性推理和图形化表达的特点,建立考虑共因失效的多状态系统可靠性分析模型,通过β-因子模型对共因失效进行定量分析,充分考虑共因失效与系统部件间的逻辑关系,引入共因失效率构建考虑共因失效的可靠性评估模型。以柴油机冷却系统的共因失效分析为例进行验证,结果表明提出的方法可以对系统的共因失效问题进行清楚地表达,不需要计算最小割集,适用于复杂机械系统共因失效的研究。 展开更多
关键词 多状态系统 共因失效(CCF) 贝叶斯网络(BN) β-因子模型 柴油机冷却系统
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基于Kurtogram与DSCN的滚动轴承故障诊断方法 被引量:4
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作者 古莹奎 刘平 +1 位作者 林忠海 邱光琦 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期99-105,共7页
为揭示不同轴承故障类型的特征,提高故障诊断的精度与效率,提出一种基于Kurtogram与深可分卷积神经网络(DSCN)相结合的轴承故障诊断方法。在利用原始振动信号生成Kurtogram的基础上,通过DSCN学习和识别不同故障模式下Kurtogram的图形特... 为揭示不同轴承故障类型的特征,提高故障诊断的精度与效率,提出一种基于Kurtogram与深可分卷积神经网络(DSCN)相结合的轴承故障诊断方法。在利用原始振动信号生成Kurtogram的基础上,通过DSCN学习和识别不同故障模式下Kurtogram的图形特征,自动提取优势特征并进行故障分类。结果表明:相对于其他故障诊断方法,提出的方法在测试集上的识别精确度较高,可达到97.28%;同时,DSCN在降低参数量及提高训练速度上具有明显优势。 展开更多
关键词 滚动轴承 Kurtogram 深可分卷积神经网络(DSCN) 故障诊断 混淆矩阵
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基于CEEMDAN-SQI-SVD的齿轮箱局部故障特征提取 被引量:21
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作者 古莹奎 曾磊 +1 位作者 张敏 李文飞 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期78-88,共11页
经验模态分解(EMD)及以其为基础发展而来的方法在故障诊断领域中得到广泛应用,对于分解后固有模态函数(IMF)的有效选择及基于有效IMF故障特征的准确提取至关重要。为更高效地解决此类问题,提出一种基于具有自适应白噪声的完整集成经验... 经验模态分解(EMD)及以其为基础发展而来的方法在故障诊断领域中得到广泛应用,对于分解后固有模态函数(IMF)的有效选择及基于有效IMF故障特征的准确提取至关重要。为更高效地解决此类问题,提出一种基于具有自适应白噪声的完整集成经验模态分解(CEEMDAN)结合信号质量指数(SQI)算法与奇异值分解(SVD)的齿轮箱局部故障最优特征提取算法。以具有不同故障级别的齿轮局部裂纹进行试验验证方法的有效性,通过试验获取原始数据并进行CEEMDAN分解,利用SQI进行有效IMF选取,再结合SVD对有效IMF进行分解以获取最优特征向量,并输入至BP神经网络进行训练与测试,最后将测试结果与数种常规方法进行比较。结果表明,针对齿轮箱的局部故障,提出的CEEMDAN-SQI-SVD算法识别精度高,并优于数种常规方法。 展开更多
关键词 故障诊断 固有模态函数 自适应白噪声的完整集成经验模态分解 特征提取 BP神经网络
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基于格拉姆角场与深度卷积生成对抗网络的行星齿轮箱故障诊断 被引量:10
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作者 古莹奎 石昌武 陈家芳 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2024年第1期111-118,共8页
针对行星齿轮箱故障诊断中样本分布不均衡所引起的模型泛化能力差及诊断精度低等问题,采用格拉姆角场图像编码技术和深度卷积生成对抗网络相结合进行数据增强,融合AlexNet卷积神经网络进行故障诊断。将采集到的一维振动信号转化为格拉... 针对行星齿轮箱故障诊断中样本分布不均衡所引起的模型泛化能力差及诊断精度低等问题,采用格拉姆角场图像编码技术和深度卷积生成对抗网络相结合进行数据增强,融合AlexNet卷积神经网络进行故障诊断。将采集到的一维振动信号转化为格拉姆角场图,按比例划分训练集与测试集,将训练集样本与随机向量输入到深度卷积生成对抗网络模型中,交替训练生成器与判别器,达到纳什平衡,生成与原始样本类似的生成样本,从而实现故障样本的增广。用原始样本与生成的增广样本训练卷积神经网络分类模型,完成行星齿轮箱的故障识别。实验结果表明,所提方法能够有效提升样本不均衡条件下的行星齿轮箱故障诊断精度,使之达到99.15%,且能使收敛速度更快。 展开更多
关键词 故障诊断 格拉姆角场 深度卷积生成对抗网络 卷积神经网络 行星齿轮箱
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基于EWM和SVR的滚动轴承剩余使用寿命预测方法 被引量:4
12
作者 古莹奎 汪源金 石昌武 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期49-55,共7页
为解决滚动轴承有限全寿命监测数据情况下退化特征分布失真导致轴承剩余使用寿命(RUL)预测精度不高的问题,提出一种基于熵权法(EWM)和支持向量回归(SVR)的轴承RUL预测方法。首先,提取振动信号的时域和频域特征,并对特征进行对数变换;然... 为解决滚动轴承有限全寿命监测数据情况下退化特征分布失真导致轴承剩余使用寿命(RUL)预测精度不高的问题,提出一种基于熵权法(EWM)和支持向量回归(SVR)的轴承RUL预测方法。首先,提取振动信号的时域和频域特征,并对特征进行对数变换;然后,通过EWM确定指标权重实现特征选择;最后,采用麻雀搜索算法(SSA)优化SVR模型,以主成分分析(PCA)降维后的低维特征作为优化后的SVR模型的输入,RUL占比作为输出,从而实现轴承剩余寿命的预测。结果表明:在有限监测数据情况下,与其他方法相比,所提方法不但预测性能更加稳定,而且预测的绝对误差平均降低19.51%,均方误差(MSE)平均降低17.73%。 展开更多
关键词 熵权法(EWM) 支持向量回归(SVR) 滚动轴承 剩余使用寿命(RUL)预测 麻雀搜索算法(SSA)
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基于MRSDAE-KPCA结合Bi-LST的滚动轴承剩余使用寿命预测 被引量:1
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作者 古莹奎 陈家芳 石昌武 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2024年第3期95-100,145,共7页
针对现有滚动轴承剩余使用寿命预测方法在提取数据特征时没有充分考虑数据的内部分布,且在构建健康因子时还需要专家经验进行人工提取等问题,提出一种基于流形正则化堆栈去噪自编码器、核主成分分析并结合双向长短时记忆网络的滚动轴承... 针对现有滚动轴承剩余使用寿命预测方法在提取数据特征时没有充分考虑数据的内部分布,且在构建健康因子时还需要专家经验进行人工提取等问题,提出一种基于流形正则化堆栈去噪自编码器、核主成分分析并结合双向长短时记忆网络的滚动轴承剩余使用寿命预测方法。首先采用无监督的堆栈去噪自编码器网络对原始振动数据进行深层特征提取,并使用核主成分分析法进一步降维,以提高健康因子的指标稳定性;然后在堆栈去噪自编码器中加入流形正则化,最大程度保留编码器隐藏层内部的数据分布结构,提高模型提取数据特征的有效性。最后使用双向长短时记忆网络预测轴承的剩余使用寿命,并采用AdaMax优化算法对网络模型的超参数进行自适应寻优。分析结果表明,提出的滚动轴承剩余使用寿命预测方法具有更高的精度。 展开更多
关键词 故障诊断 滚动轴承 剩余使用寿命预测 健康因子 流形正则化堆栈去噪自编码器 双向长短时记忆网络
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2种故障模式下的定期检测与备件订购优化模型
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作者 古莹奎 毕庆鹏 何力韬 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期43-50,共8页
为减少由于系统故障与备件供应不协调带来的经济损失,基于延迟时间理论提出2种故障模式下的定期检测与备件订购决策优化模型,依据检测时系统不同的状态采取相应的维修策略,根据备件的存储状态即时更新或延迟更新系统;采用更新报酬理论,... 为减少由于系统故障与备件供应不协调带来的经济损失,基于延迟时间理论提出2种故障模式下的定期检测与备件订购决策优化模型,依据检测时系统不同的状态采取相应的维修策略,根据备件的存储状态即时更新或延迟更新系统;采用更新报酬理论,以单位时间内的期望成本为目标函数建立最优化模型,确定最优检测周期及最优订货时间。结果表明:当系统寿命服从威布尔分布时,检测周期确定后,订货时间应处于第一次检测时间点减去提前期附近,以避免由于系统故障而产生高额的故障成本;检测周期和订货时间随检测费用的增加而阶段上升,单位时间内的最小期望成本则随尺度参数的增加而单调递减。 展开更多
关键词 故障模式 定期检测 备件订购优化 延迟时间理论 更新报酬理论
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面向能耗最优的机器人关节梯形速度轨迹同步规划 被引量:7
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作者 仇斌权 陈思鲁 +2 位作者 古莹奎 张驰 杨桂林 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2022年第4期32-36,42,共6页
为了降低机器人运动能耗并保证机器人各关节协同运动,提出了一种实现能耗最优的机器人关节梯形速度轨迹同步规划的方法。首先根据机器人关节力矩和角速度计算功率,结合关节空间轨迹规划算法建立了能耗最优的轨迹规划模型;然后针对梯形... 为了降低机器人运动能耗并保证机器人各关节协同运动,提出了一种实现能耗最优的机器人关节梯形速度轨迹同步规划的方法。首先根据机器人关节力矩和角速度计算功率,结合关节空间轨迹规划算法建立了能耗最优的轨迹规划模型;然后针对梯形速度轨迹,通过机器人各关节的角度差匹配协同运动所需的速度和加速度,从而实现同步运动规划;最终提出了关于梯形速度轨迹的同步规划算法。通过KUKA机器人完成了仿真实验,验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 梯形速度轨迹 关节空间 轨迹规划 能耗 机器人
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复合式流体滤波器的衰减性能分析 被引量:2
16
作者 罗先聪 周知进 +1 位作者 古莹奎 熊雄 《噪声与振动控制》 CSCD 2019年第3期35-39,共5页
液压系统压力脉动对执行机构精度与性能具有很大影响,因而压力脉动衰减与抑制有重要意义。利用电液比拟的方法,结合K型和H型滤波器各自的滤波特点,提出一种以K型和H型串联的复合式流体滤波器,建立了该流体滤波器的等效电路图。结合液压... 液压系统压力脉动对执行机构精度与性能具有很大影响,因而压力脉动衰减与抑制有重要意义。利用电液比拟的方法,结合K型和H型滤波器各自的滤波特点,提出一种以K型和H型串联的复合式流体滤波器,建立了该流体滤波器的等效电路图。结合液压系统管路动态特性,分析复合式流体滤波器的结构参数和管道长度对插入损失的影响。数值仿真表明:该衰减器与串联的“H+H”型滤波器相比较,在高频部分衰减效果更好,结构更紧凑。改变K型部分直径d2和L4的值会影响低频部分的共振频率点,低频衰减由H型部分主导,高频与K型部分相关,加装衰减器时应适当靠近负载。结合实际工况,合理的选择结构参数,可以达到宽频的效果。 展开更多
关键词 振动与波 流体滤波器 压力脉动 插入损失 等效电路图
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Degradation Reliability Analysis Based on TOPSIS Model Selection Method 被引量:1
17
作者 gu yingkui SHEN Yanjun YU Dongping 《Journal of Shanghai Jiaotong university(Science)》 EI 2019年第3期351-356,共6页
It is necessary to determine the degradation path model of products at first when using the method based on degradation path model to evaluate the degradation reliability of products.At present,the degradation path mo... It is necessary to determine the degradation path model of products at first when using the method based on degradation path model to evaluate the degradation reliability of products.At present,the degradation path model is mainly determined by scatter plots of degradation data.However,this method has strong subjectivity and is liable to cause the evaluation results to be inconsistent with the actual situation.In this paper,a degradation reliability analysis method based on TOPSIS(technique for order preference by similarity to an ideal solution)model selection is proposed,and its implementation process is given.The optimal degradation path model is selected according to the calculated proximity.With the help of TOPSIS method,various degradation path models can be selected and quantified,and the original degradation path method can be improved to avoid the risk of errors in product reliability evaluation caused by inaccurate subjective hypo thesis,so as to ensure the objectivity and accuracy in the process of model determination.The validity and practicability of the proposed met hod are verified by the degradation analysis of the injector of a certain type of diesel engine. 展开更多
关键词 performance degradation degradation path least squares estimation technique for order preference by similarity to an ideal solution(TOPSIS) RELIABILITY
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