基于深度卷积神经网络的轴承故障诊断方法

针对传统浅层轴承故障诊断方法依赖于人工特征提取和诊断专业知识从而缺乏自适应性问题,结合卷积神经网络善于识别二维形状的特点,提出一种基于深度卷积神经网络的故障诊断方法(DCNN)。首先,为充分展现滚动轴承故障特征信息,利用短时傅里叶变换得到滚动轴承振动时间序列的二维时频谱;其次,通过卷积神经网络自适应提取时频谱中不同故障特征;最后,将提取的轴承故障特征利用Softmax分类器输出诊断结果,实现轴承故障诊断。通过实测故障轴承数据对该方法进行验证,结果表明DCNN在多故障、变负载的轴承故障诊断准确率高达99.9%,证明了所提方法具有良好的泛化性能和可行性。     

产品模块化是中国成为制造强国的必由之路——解读《机电产品模块化设计方法和案例》

当前新一轮科技革命主导的新一轮工业革命正在到来,中国将此看做是中国从制造大国走向制造强国的历史性机遇。制造强国的主要特征是:(1)创新。产品模块化可以有效支持创新,尤其是协同创新、分布式创新;(2)大批量定制。产品模块化是大批量定制的主要基石之一;(3)绿色制造。产品模块化本身是一种绿色设计技术,同时可以有效促进绿色制造。中国不仅要通过创新,跟上工业4.0这新一轮工业革命,还要利用新一代信息技术帮助补工业2.0、3.0的课,缩短工业化进程。产品模块化是重要的补课内容,因此推荐浙江大学、中国标准化研究院共同策划出版的《机电产品模块化设计方法和案例》~([1])一书,及与其相应起草发布的国家标准GB/T 31982—2015《机械产品模块化设计规范》~([2])。     

压脚压紧力作用下的机器人变形预测和补偿

针对工业机器人在压脚压紧力作用下由于结构变形所引起的压脚沿工件表面滑移的问题,提出压脚约束下的机器人刚度模型,并基于该模型对机器人变形进行预测和补偿,以提高机器人制孔的定位精度. 基于改进的Denavit-Hartenberg方法建立机器人运动学模型;在此基础上,通过研究机器人末端平移变形与压脚压紧力之间的相互耦合关系,建立压脚约束下的机器人刚度模型,通过基于L-M算法的关节刚度辨识实验获得机器人6个关节刚度的具体数值;应用该刚度模型预测一定压脚压紧力作用下不同孔位的机器人末端平移变形,并对理论孔位信息进行离线补偿. 试验结果表明,在采用上述方法补偿机器人滑移变形后,机器人制孔的平均位置误差由原先的0.22 mm降低到0.05 mm,满足机器人自动化制孔定位精度要求.     

基于粉体学性质的流化床制粒质量一致性评价方法

为了评价流化床脉冲喷雾制粒（PSFBG）产品的质量,采用粉体学评价方法表征颗粒的堆积特性、可压性、流动性等物理属性. 构建由休止角、空隙率、粒径等12个指标构成的物理指纹谱. 基于物理指纹谱对PSFBG产品进行质量一致性评价,并通过构建参数指数、参数轮廓指数和良好可压性指数分析颗粒的压缩特性;运用多变量数据分析对不同批次颗粒的质量属性进行评价. 结果表明,所建立的物理指纹谱不仅可以反映不同制备工艺所获得颗粒的粉体学性质的异同,还能辅助判断颗粒压缩特性,结合多元统计分析方法在多个指标互相关联的情况下分析它们之间的规律. 物理指纹谱是评价产品粉体学性质的有效工具,为PSFBG产品质量一致性的综合评价提供思路.     

0.1~20Hz低失真度激光活塞发声器的设计与实现

为实现次声频段传声器的准确校准,研制了低失真、低泄漏的激光活塞发声器。激光活塞发声器采用具有空气轴承和位移反馈控制的超低频振动台驱动的活塞-腔体组合获得低失真度的声压信号;采用气浮自对中技术的小间隙缸塞配合以及大体积的腔体设计,获得了低泄漏的活塞发声器。在0.1~20 Hz,声压波形总谐波失真低于0.8%,实现高达50 s的腔体泄漏时间常数,使其适用于更低频段的传声器校准。在0.1~20 Hz频率范围内,激光活塞发声器的测量不确定度不超过0.58 dB(k=2)。与耦合腔互易法、关联传声器法的比较结果表明,激光活塞发声器法获得的传声器灵敏度与其他方法之间具有很好的一致性。     

黏性流体环境中压电宏纤维致动柔性结构的流固耦合振动特性及试验

柔性结构与周围流体的耦合作用机制广泛应用于仿生机器人、水下航行器、精密仪器及生命医疗等领域。具有驱动变形大、防水性好且柔韧性好的压电宏纤维（Macro fiber composite,MFC）致动器是水下柔性结构变形控制的首选。建立MFC内部致动弯矩和水动力载荷共同作用下柔性结构的流固耦合动力学模型。对粘贴MFC致动器的柔性结构特征截面进行计算流体动力学（Computational fluid dynamics,CFD）分析,得到不同振动特征频率下柔性结构周围流场、压力分布及所受水动力载荷,分别拟合得到MFC致动柔性结构水动力函数的实部和虚部表达式。结果表明柔性结构水动力载荷的附加质量和阻尼效应都随着振动频率的增加而减小。在等振动特征频率下,MFC致动梁结构水动力函数的实部大于匀质等截面梁的实部;在高振动频率下其水动力函数虚部同样大于匀质等截面梁。试验测试了MFC致动柔性结构的水下振动特性,试验所得MFC激励下柔性结构末端稳定振动的幅频特性和相频特性与建立的耦合动力模型相吻合,证实了所建立MFC致动柔性结构的水动力函数及流固耦合振动模型的有效性。     

聚合物基表面微结构的逐面式制造技术研究进展

聚合物基表面微结构在软体机器人、柔性电子器件、仿生机械、生物医学、组织工程等领域有着广泛的应用,将逐面式制造技术应用于聚合物基表面微结构的制造过程可解决传统微压印、光刻、逐点和逐线式制造方法加工周期长、效率低、大面积表面微结构制造脱模难等问题。发展聚合物基表面微结构的逐面式制造技术是当前先进制造技术的研究热点之一,具有广阔的应用前景。首先在阐述了常见的聚合物基表面微结构设计及其制造材料的基础上,重点论述了光刻、纳米压印、数字光投影式3D打印、能场辅助制造、自组装制造等五类逐面式成形制造技术方面的最新研究进展,包括各种制造技术的制造原理、工艺特点及表面微结构的典型应用等。最后,总结预测了聚合物基表面微结构设计、制造及应用方面的发展趋势,并对聚合物基表面微结构的逐面式成形制造技术的未来发展进行了展望。     

基于STFT时频谱系数收缩的信号降噪方法

针对旋转机械故障振动信号的降噪问题,提出一种基于短时Fourier变换(short time Fourier transform,简称STFT)时频谱系数收缩的信号降噪方法。先将信号进行STFT,得到其时频谱。由于谱系数为复数,故根据模值大小进行谱系数收缩,并利用步长迭代算法在0到谱系数最大模值的区间内估计最优阈值。迭代运算过程中,首先,分别采用基本的硬阈值函数和软阈值函数进行系数收缩;然后,以改进风险函数为阈值评价标准,估计最优阈值;最后,利用最优阈值重新进行谱系数收缩,对得到的新谱进行STFT逆变换,重构降噪后的时域信号。仿真信号与试验数据的处理结果表明,利用所估计的最优阈值,STFT时频谱系数硬、软阈值函数收缩方法均能够实现噪声混合信号的降噪。     

基于携因素语义距离的定制西服订单聚类方法

为解决定制西服订单多样性和生产高效性的矛盾,利用大规模定制思想,结合定制西服订单商业特征到过程特征的映射建立了多段多级柔性西服物流编码系统,提出一种携因素语义距离订单聚类方法,该方法运用多级层次分析法确定了影响因素的权重,分析了编码属性的值域,将其分为有序属性和无序属性,并概念化得出了语义距离计算方法,采用改进的聚类识别算法对距离设计结构矩阵模型进行分割,实现了订单的聚类。通过实例计算表明了该方法能有效解决西服订单聚类问题。