基于轻量化YOLOv4的黏稠食品灌装成品缺陷检测

针对黏稠流质食品的自动化灌装中,传统灌装成品缺陷检测方法难以同时对多目标高速检测的难题,提出一种基于YOLOv4目标检测算法的轻量级灌装成品缺陷检测方法.MobileNetV3主干特征提取网络能对输入样本进行轻量级特征提取;增强特征提取网络采用深度可分离卷积策略,以降低参数计算量,然后通过设计的全面路径聚合网络(FPANet)和引入的通道注意力机制(ECA)提升增强特征提取网络对于目标特征的靶向表达.将设计的轻量化网络进行模型训练和精度测试,并在同一数据集下与其它目标检测算法进行对比,以分析本文方法的优劣.实验结果表明,本文方法能够在保持精度的前提下提升检测速度,实现了黏稠食品灌装成品缺陷的多目标高速检测.     

基于物联网技术的水文流量实时检测研究

在常规的水文流量实时检测研究中,采用神经网络的方式对水文流量进行推演,作为一种预测分析,该方法存在一定的误差性,因此提出基于物联网技术的水文流量实时检测研究。在水文流量实时检测研究中,首先,利用Copula函数计算流量的影响参数。其次,分析降雨量与水文流量之间的拟合值,确定降雨量对水文流量的影响,进而构建各参数影响下的水文流量检测模型。最后,在应用物联网技术的过程中,通过传感器的水位传感实现水文流量的实时检测。在试验中,试验组的检测误差为3.74%,对照组Ⅰ的检测误差为4.95%;对照组Ⅱ的检测误差为9.69%,试验结果可以证明所设计的检测研究方法具有一定的优势,可以运用于实际的流量检测中。     

基于BP神经网络的压电陶瓷蠕变预测

压电陶瓷驱动器的蠕变误差随时间呈现非线性变化,难以实时修正。提出基于BP神经网络的压电陶瓷蠕变预测方法,使用压电陶瓷驱动系统采集数据,对数据进行归一化处理,通过实验设计BP神经网络的隐含层数、隐含层节点数、节点转移函数和训练函数,构建BP神经网络预测模型,建立压电陶瓷蠕变与时间的关系。用BP神经网络模型对压电陶瓷蠕变进行了预测仿真,并将结果与实测数据进行了对比。结果表明,蠕变预测结果与实验数据的最大绝对误差均小于0.1 μm,最大蠕变误差均不超过0.6%,最大均方误差仅为0.0021,可见,BP预测模型具有较高的预测精度,可作为预测压电陶瓷蠕变误差的一种有效手段。     

基于机器学习算法的超声流量计在线校准方法研究

为保证超声流量计使用中流量测量的准确度,基于机器学习算法建立超声流量计在线检验模型,研究超声流量计在线校准方法。首先,获取超声流量计的全部工作数据,得到信号指标、流态指标以及计量性能数据,对数据处理得到流量偏差预测模型的输入特征集;其次,分别基于随机森林以及BP神经网络算法建立流量误差预测模型,对使用中超声流量计的流量误差进行预测。选取五个不同的流量点,对两种模型进行验证分析,结果表明：对于两种模型,流量误差预测值与真实值间偏差的绝对值分别在0.15%以内以及0.19%以内;最后,对随机森林以及BP神经网络流量误差预测模型的性能进行分析,模型预测结果的均方根误差在分别在0.028%以内及0.089%以内。     

高黏稠物料真空定量灌装设备核心部件的设计与流量分析

为解决以方便米饭、豆沙、枣泥、莲蓉等高粘稠物料为原料的肠类食品的定量灌装问题,通过分析真空定量灌装机的核心部件——真空滑片泵的设计原则、工作原理、运动状态、流量变化来,研究了高黏稠物料为原料的肠类食品的定量灌装技术。采用数学推导方式得出了以下结论:真空滑片泵的输出流量并不是恒定的,而是呈一定周期性的波动,可以影响高黏稠物料肠类食品灌装的定量准确性;采用合适的真空滑片泵结构参数,能够提高高黏稠物料肠类食品灌装的定量准确性;将双卡打卡机与真空滑片泵的工作参数互相协调,能实现肠类食品的定量灌装。     

基于卷积神经网络的食品塑料包装袋光谱识别

目的实现食品塑料包装袋的快速检测和材质区分。方法研究使用高光谱成像技术在450～950nm波长范围下采集了49组不同食品包装袋样本的光谱数据,利用Savitzky-Golay平滑滤波、数据归一化和主成分分析进行预处理,建立决策树、支持向量机2种传统机器学习模型和卷积神经网络模型,并比较了它们对包装袋材质的识别性能。结果决策树模型与支持向量机模型的验证识别率分别为87.8%和88.9%,卷积神经网络模型的验证识别率高达100%,损失函数值最终下降到0.0171且达到收敛,在分类效果和精度上具有明显的优势。结论高光谱检测方法不破坏检材,重现性好,稳定性强,实现了对食品塑料包装袋的精准识别。卷积神经网络模型对食品包装袋高光谱数据的识别效果最好,为食品包装袋质量检测领域中塑料包装袋的识别鉴定提供依据。     

卷积神经网络在喷码字符识别中的应用

为实现易拉罐灌装过程中喷码字符实时检测,提出了一种基于卷积神经网络的实时检测方法。该方法首先对采集的图像进行直方图均衡化和OSTU处理,然后对图像进行形态学膨胀操作,通过连通域面积法提取出喷码字符区域并进行旋转矫正,再采用投影法将字符区域分割为单个字符,在离线状态下采用卷积神经网络对字符进行训练,从而在在线检测时进行识别。实验表明,该方法检测一帧图像平均时间为46 ms,准确率达98.97%,实时性和准确性较高,可以满足工业易拉罐喷码字符在线实时检测要求。     

基于实时称重的化工原料自动灌装单元设计

针对某化工原料生产企业采用人工灌装效率低、装量精度不高的问题,对灌装单元进行基于实时称重的自动化改造。设计了主从式控制方案,上位机完成参数设置、灌装流程监控并记录生产数据;底层称重单元完成两路称重信号的采集和处理,根据称重值实现灌装量的精确控制。通过对称重传感器信号放大-滤波-放大处理后进行AD转换,并辅以底层数字滤波和灵敏度在位标定,灌装量偏差(0～10) g,相对误差优于0. 5‰,称重单元成本远低于国外同类产品但技术指标相当。     

基于误差修正 NLSTM 神经网络的无人机航迹预测

无人机产业近年来发展迅猛,在军用和民用方面都拥有广泛的应用前景。无人机的航迹记录在其航行过程中发挥着重要作用,无人机的航迹预测也成为当前世界研究的热点,使用神经网络进行航迹预测更可以充分发挥其优势。首先对国内外学者关于航迹预测的文献进行了梳理,根据航迹预测的原理对目前飞行器航迹预测算法进行了总结和分类,针对利用神经网络模型预测无人机航迹并逐步改进模型以提高预测精度的问题进行了研究。接着对于传统神经网络模型预测精度不够高的问题,提出一种带误差修正的嵌套长短期记忆 (ENLSTM) 神经网络预测模型。ENLSTM 在嵌套长短期记忆网络模型的基础上引入了误差修正项,从而使得预测精度更高。最后使用 BP、RNN、LSTM 和 ENLSTM 四种神经网络模型分别对无人机的真实航迹数据和模拟航迹数据进行仿真实验,得出结论：循环神经网络相对 BP 神经网络在无人机航迹的预测上更具有优势,基于基础循环神经网络的逐步改进提升了模型的预测能力,ENLSTM 模型对于无人机的航迹预测具有更好的效果。     

基于模糊神经网络的液体灌装自校正控制系统

目的为提高微量液体灌装精度,以补灌工序为研究对象,设计一种自校正控制系统。方法介绍灌装机的基本结构、工艺流程以及自动补灌基本原理。基于模糊RBF神经网络设计一种二次补灌控制器,阐述神经网络结构和学习算法。基于PLC和ARM搭建相应控制系统,其中PLC为主控制器负责传感器信号检测以及各工序执行,ARM为从控制器负责二次补灌控制,最后进行试验研究。结果对比结果表明,在自校正补灌的条件下,灌装精度得到明显提高,误差占比可控制在1%以下。结论所述控制系统可最大程度地减小生产过程误差,满足灌装工艺要求。     

淀粉薄膜的研究进展

近年来,随着绿色环保的发展,淀粉薄膜因其来源广泛、价格低廉、完全可生物降解而备受关注。介绍了淀粉薄膜的研究意义及目的,综述了淀粉薄膜的制备工艺和纳米材料增强淀粉薄膜的研究进展,包括淀粉薄膜的生产原理、工艺优势和不同纳米增强材料对淀粉薄膜的影响,最后分析了淀粉薄膜研究中存在的问题,并对淀粉薄膜的发展进行了展望。未来研究可注重淀粉热塑性成膜工艺和纳米填料的理化改性,纳米材料协同增强将是淀粉薄膜重要的发展方向。     

多糖类天然高分子/PVA可生物降解共混膜的研究进展

目的综述天然高分子(淀粉、羧甲基纤维素、壳聚糖、海藻酸钠和木质素)与聚乙烯醇(PVA)复合制备可生物降解共混膜的方法及性能的研究进展。方法分类讨论淀粉、羧甲基纤维素、壳聚糖、海藻酸钠、木质素分别与PVA进行共混制备共混膜的方法及应用。结果总结了多糖类天然高分子/PVA共混膜的研究与应用进展,并指出了该类共混膜今后发展的方向。结论多糖类天然高分子/PVA可生物降解共混膜的研究是目前科研的热点之一,该共混膜对降低环境污染和节约能源具有重要的意义,具有广阔的应用前景。     

基于稻米加工副产物构建膜材料及应用进展

目的 介绍稻米加工副产物中主要生物大分子（如大米蛋白、米糠蛋白、大米淀粉）构建膜材料的研究进展，以期为新型食品包装的研发及应用提供重要参考。方法 综述目前以稻米加工副产物为基础的膜材料的开发，探讨可有效改善成膜特性的方法与手段；分析基于抑菌成分构建的稻米源膜材料在鸡蛋、水产品、果蔬等食品保鲜领域的应用潜力，展望稻米加工副产物基膜研究可能面临的挑战与存在问题。结论 稻米加工副产物基膜的开发在绿色食品包装领域有较好的应用潜力，对提升其副产品的高效增值具有重要意义。     

番茄皮渣/玉米淀粉膜的制备与研究

目的以番茄皮渣为原料,玉米淀粉为增稠剂,甘油为增塑剂,采用流延法制备番茄皮渣/玉米淀粉膜。方法研究番茄皮渣、玉米淀粉和甘油含量对番茄皮渣/玉米淀粉膜性能的影响。结果随着番茄皮渣含量的增加,番茄皮渣/玉米淀粉膜的抗张强度和氧气透过率增大,断裂伸长率和水溶性减小,经番茄皮渣/玉米淀粉膜包裹的油脂的过氧化值减小,抗氧化性提高;随着淀粉含量的增加,番茄皮渣/玉米淀粉膜的抗张强度增大,断裂伸长率和水溶性减小,氧气透过率先减小后增大,经番茄皮渣/玉米淀粉膜包裹的油脂的过氧化值变化不大;随着甘油含量的增加,番茄皮渣/玉米淀粉膜的抗张强度减小,断裂伸长率、氧气透过率和水溶性增大,经番茄皮渣/玉米淀粉膜包裹的油脂的过氧化值变化不大。结论番茄皮渣/玉米淀粉膜的适宜制备工艺条件为番茄皮渣质量分数为2.5%~3%、玉米淀粉质量分数为3%~4%、甘油质量分数为1.5%~2%。     

Fabrication of carbon-based nanocomposite films by spin-coating process: An experimental and modeling study of the film thickness

Spin-coating is used for the fabrication of nanocomposite thin films, consisting of carbon nanoparticles embedded in epoxy matrix, on Mylar substrate. The final thickness of the heat-cured film was measured as a function of the spinning speed and nanoparticle concentration. Multi-walled carbon nanotubes with carboxyl functionalization (MWCNT-COOH) or exfoliated graphite nanoplatelets (xGnP) were used as fillers. Experimental results were in good agreement with the predictions from a model that considered the rheology and flow behavior of the reinforced resin fluids on a rotating disk. The model was differentiated for Newtonian and non-Newtonian regime of the spinning polymer fluid. In case of non-Newtonian behavior of the epoxy resin at high particle concentrations, a semi-empirical approach was used to determine the model constants from rheology measurements. Results from this analysis also indicate how rheological and wetting properties of the nano-reinforced polymer fluids depend on the aspect ratio of the graphene nanoplatelets.     

淀粉基食品包装膜材料的研究进展

目的将淀粉应用于绿色包装领域,开发出具有良好生物降解性的淀粉基食品包装膜材料。方法综述淀粉种类、增塑剂、多糖、脂质及类脂物质、蛋白质、交联剂、无机物和活性物质等对淀粉膜性能的影响。结果在淀粉膜的制备中,选用高直链淀粉含量的淀粉,并加入增塑剂和交联剂可以改善淀粉膜的力学性能,降低薄膜的水蒸气渗透性;淀粉与多糖或蛋白质复合后,不同成膜材料优势互补,薄膜性能会得到改善,加入脂质或类脂物质可改善薄膜的阻水性。结论随着研究的深入,淀粉基食品包装膜材料在很多领域都会有广阔的应用前景。     

Nanocomposites of rice and banana flours blend with montmorillonite: Partial characterization

Rice and banana flours are inexpensive starchy materials that can form films with more improved properties than those made with their starch because flour and starch present different hydrophobicity. Montmorillonite (MMT) can be used to further improve the properties of starch-based films, which has not received much research attention for starchy flours. The aim of this work was to evaluate the mechanical and barrier properties of nanocomposite films of banana and rice flours as matrix material with addition of MMT as a nanofiller. MMT was modified using citric acid to produce intercalated structures, as verified by the X-ray diffraction pattern. The intercalated MMT was blended with flour slurries, and films were prepared by casting. Nanocomposite films of banana and rice flours presented an increase in the tensile at break and elongation percentage, respectively, more than their respective control films without MMT. This study showed that banana and rice flours could be alternative raw materials to use in making nanocomposite films.     

纳米纤维素增强淀粉食品包装材料的研究进展

目的 为了解决纯淀粉材料力学性能低、脆性大等缺点,探索纳米纤维素对淀粉膜材料的影响,为食品包装材料领域和替代传统石油基的高分子材料方向提供新的思路。方法 通过跟进国内外纳米纤维增强淀粉相关研究和应用进展,概括3种纳米纤维素的性能,介绍淀粉食品包装材料未来将面临的挑战和机遇,重点分析纳米纤维素对淀粉膜性能的影响。结论 纤维素纳米纤维（CNF）、纤维素纳米晶（CNC）和微晶纤维素（MCC）对淀粉进行增强后,淀粉复合材料的力学性能、阻隔性能和热学性能均得到改善,纳米纤维素增强淀粉食品包装材料在未来食品包装领域将得到扩展。     

Starch films from a novel (Pachyrhizus ahipa) and conventional sources: Development and characterization

Biodegradable films from ahipa, cassava and corn native starches were developed by casting method and their physicochemical, mechanical and barrier properties were analyzed taking into account the different starch botanical sources. Filmogenic suspensions were prepared; their rheological behaviors were studied and all of them exhibited film-forming ability. However, mechanical assays demonstrated that unplasticized films were too rigid, limiting their technological applications. Thus, 1.5% w/w of glycerol as plasticizer was added to filmogenic suspensions and film flexibility and extensibility were improved, this effect was more significant for ahipa and cassava starch films. Furthermore, thickness, moisture content and water solubility of the developed films were increased when plasticizer was incorporated. Glycerol addition reduced film water vapor permeability and the lowest reduction corresponded to cassava starch films due to the high viscosity of its filmogenic suspensions. Plasticized starch films resulted to be UV radiation barriers; ahipa starch films had the lowest light absorption capacity and higher transparency than cassava and corn starch films. Dynamic-mechanical analysis indicated that plasticized films were partially miscible systems exhibiting two relaxations, one attributed to the starch-rich phase and the other to the glycerol-rich one. Likewise, it could be demonstrated that glycerol exerted a major plasticizing effect on ahipa starch matrixes.