基于二维信息集的CAD模型相似度评价方法研究

为实现CAD模型的重用，提出了一种基于二维信息集的CAD模型相似度评价方法。首先通过提取模型的拓扑结构与几何信息，建立了基于属性邻接矩阵（Attributed Adjacency Matrix,AAM）的二维信息集；然后以信息集作为数据基础，分别以源模型和目标模型的表面作为顶点独立集、以两独立集之间每对表面的相似度作为权重，建立赋值偶图；使用Kuhn-Munkres算法求解偶图中两独立集之间的最优匹配，作为源模型和目标模型间表面间的最相似匹配；最后求解两模型的整体相似度。实验结果表明，该方法能够较准确的求解模型间表面的相似性匹配关系，并做出合理的相似度评价。     

应力驱动的2.5D梯度各向异性维诺多孔零件轻量化建模方法

为了提高多孔零件的设计自由度、内部力学性能梯度与实际应力分布的匹配度,提出一种应力驱动的2.5D梯度各向异性维诺多孔零件轻量化设计方法。将零件有限元分析结果分解为应力标量场和应力方向场,通过加权随机采样算法将应力标量场映射为零件设计域内的维诺站点分布,实现零件内部力学性能的梯度分布;将应力方向场映射为二维黎曼流形,提出一种基于胞元择优方向生长策略的各向异性维诺图生成算法,生成胞元沿黎曼流形分布的各向异性维诺图。在此基础上,通过偏置算法、调和距离场和拉伸算法生成光滑的梯度各向异性维诺多孔零件。最后,采用有限元分析、三点弯曲实验等方法将所设计的多孔零件和其他多孔零件进行比较分析。实验结果表明,所提出的梯度各向异性维诺多孔零件建模方法能有效提升零件内部力学性能梯度与实际应力分布的匹配度,降低材料消耗,实现轻量化设计。     

基于重构向量空间模型的知识匹配算法研究

针对产品设计知识管理系统中基于向量空间模型的知识匹配算法准确率和召回率不高的问题,通过研究产品设计知识的特点、传统向量空间模型存在的缺陷,重构向量空间,建立语义及语义结构向量空间模型,在此基础上提出了一种基于重构向量空间模型的知识匹配算法。针对该算法,分别研究了特征项权重计算、特征项相似度算法,引入了文本语义结构相似度,通过文本相似度计算对设计人员匹配适当的知识,开发了知识管理原型系统,并以某环保企业的产品设计知识为例,验证了该方法具有较好的准确率、召回率以及F1-score。     

基于高斯混合模型的流程工厂设备集相似度计算

为了对流程工厂设备集之间的相似性进行度量,提出一种基于高斯混合模型的相似度计算方法。该方法从设备数量和设备构成两方面进行计算,再将二者结合起来得到统一的相似度指标。对于设备数量,利用Jaccard系数思想进行计算;对于设备构成,先通过分类树将设备集映射成二维坐标空间中的点集,再用高斯混合模型描述点集分布规律,最后基于高斯混合模型间的JS(Jensen-Shannon)散度计算相似度。通过流程工厂专家的评级打分及对设备工艺作用的分析,验证了计算结果的合理性和有效性。     

基于组合算法改进的谱库检索算法

本工作对Stein和Scott提出的SS组合算法（SS）进行改进,采用Kim等研究得到的权值因子优化该算法中对应的权值因子,并重新分配了加权点积相似度算法和峰比例算法的系数。采用改进的SS组合算法,在NIST 11标准参考谱库（212 961张质谱图）中检索了查询库中的30 932张质谱图,使用气相色谱-质谱联用仪分析了8种不同的化合物样品,并且在NIST 11参考库中检索对应的质谱图。为了评价该算法的性能,分别利用2种组合算法分析查询谱图或实验样品的准确度和相似度。结果表明：与之前的SS组合算法相比,使用本方法后,查询谱图在参考谱库中匹配的准确度平均提高了1.15%,并且查询库中94.45%谱图的相似度得到了提高;通过气相色谱-质谱联用仪得到的样品质谱图在参考谱库中有着更高的命中率,并且谱图的相似度平均提高了3.56%。改进的组合算法能够较好地提高待测谱图在参考库中的准确度和相似度,同时也可以利用这种方法改进以SS组合算法为理论基础的其他算法。     

车辆前纵梁封板冲压的聚集度自适应粒子群优化

为了提高车辆前纵梁封板的冲压件质量,提出了基于聚集度自适应粒子群算法的冲压工艺优化方法。介绍了前纵梁封板的三维模型、坯料设计结果和冲压成形原理。基于成形极限曲线,以减小冲压件的减薄率、增厚率、回弹量为目标,建立了多目标优化模型。使用复合中心实验法设计了5因素5水平的32组实验,基于Autoform软件获得了实验数据。使用BP神经网络拟合了输入输出间的回归关系,并验证了回归模型的精度。在粒子群算法基础上,依据粒子相似度和种群聚集度,将Levy飞行融入到粒子群算法中,提高粒子多样性和算法优化能力,从而并提出了聚集度自适应粒子群算法。将改进粒子群算法应用于多优化模型求解,改进粒子群算法收敛速度早于传统算法,且改进粒子群算法搜索的目标函数值比传统算法减小了3.71%,说明了改进算法的优越性。经验证,优化后的试制件外观合格,减薄率、增厚率及回弹量均满足质量要求,可以进行批量生产。     

e-HUB系统中的服务匹配模型及算法设计

在e—HUB系统中,服务匹配模块对工程服务提供商的自身能力与客户需求进行匹配,匹配的结果是e—HUB系统所推荐的两者协作关系的基础。为了实现服务的准确定位,结合e—HUB系统是公共服务平台的特点,提出了基于web的e—HUB服务匹配模型,重点设计了Web服务描述语言及相应的匹配算法,将服务匹配类型分为5种类型,引进相似函数来度量松弛匹配的服务相似程度,分析了服务匹配语义相似度计算。最后,将该服务匹配模型及算法应用于e—HUB系统。     

实例推理技术在真空热处理专家系统中的应用

将实例推理技术应用于精密复杂刀具真空热处理专家系统中,建立了工艺推理模型。首先论述了工艺实例的描述模型、知识的表示方式及综合知识库的构建;然后针对实例相似度问题,对工艺实例属性的局部相似度计算法进行了分类;给出了特征属性权值求取算法,提出计算整体相似度的复合相似度算法;最后论述了实例匹配算法及实例重用方法。     

云制造服务资源多层次匹配算法研究

针对云制造服务资源匹配的问题,在综合考虑云制造服务资源需求的基础上,提出了包括基本信息匹配、功能匹配、约束匹配和综合匹配四个层次的云制造服务资源多层次匹配算法,对匹配模型和匹配算法进行了研究,并详细阐述了每个层次的匹配内容,并给出了每个层次的相似度函数,再用相似度计算定量地描述云制造资源需求和云制造服务资源间的匹配程度,使服务资源匹配更趋于准确和智能。最后,用实例验证了该匹配算法的有效性和可行性。     

基于日志的流程相似度计算方法适用性分析

针对现有业务流程相似度计算方法的不足,从流程日志出发计算流程相似度,并根据以流程日志为输入的特点对现有方法进行了改进,提出两种改进方法。一种方法是通过日志重构流程模型,基于模型结构计算流程相似度,但是为体现流程日志中对流程结构某些执行路径或分支的倾向性,在流程模型上重演日志轨迹,利用A*算法寻找匹配日志轨迹的最佳重演方式,识别最佳重演方式下被执行的流关系,以对流关系加权生成加权BPMN模型计算流程相似度;另一种方法不需重构模型,基于任务序列计算流程相似度,为支持任务相似度计算,定义了任务间的距离,由此得到支持任务距离度量的轨迹距离,进一步利用轨迹多集计算流程相似度。通过在不同的真实数据集上的实验,分析了两种方法在相似度计算结果的异同之处,并总结了两种方法的适用范围。     

Three-dimensional particle tracking in microfluidic channel flow using in and out of focus diffraction

Three-dimensional particle tracking is important to accurately understand the motion of particles within complex flow fields. We show that three-dimensional trajectories of particles within microfluidic flow can be extracted from two-dimensional bright field video microscopy. The method utilizes the defocusing that occurs as particles move out of the objective focal plane when viewed through a high numerical aperture objective lens. A fast and simple algorithm based on cross correlation to a set of reference images taken at prescribed amounts of defocus is used to extract out-of-plane particle position. In-plane particle position is determined through center point detection and therefore the particle position in all three dimensions can be constructed at each time point. Particle trajectories at high flow velocity of greater than 2 mm/s can be tracked by utilizing a high speed camera to obtain unblurred images. Three dimensional computational fluid simulations are used to validate the particle tracking methods.     

Phase discrimination and a high accuracy algorithm for PIV image processing of particle–fluid two-phase flow inside high-speed rotating centrifugal slurry pump

PIV technology is an efficient and powerful measurement method to investigate the characteristics of fluid flow field. But for PIV particle image post-processing, some problems still exit in two-phase particles discrimination and velocity field algorithm, especially for high-speed rotating centrifugal slurry pump. In this study, through summarization and comparison of the various phase discrimination methods, we proposed a two-phase identification method based on statistics of gray-scale level and particle size. The assessment of performance through experimental PIV images shows that a satisfying effect for particle identification. For high speed rotation of the impeller, a combination of adaptive cross-correlation window deformation algorithm and multistage grid subdivision is presented. The algorithm is applied to experimental PIV images of solid–liquid two-phase flow in a centrifugal slurry pump, the results show that the algorithm in the present study has less pseudo vector number and more matching particle pairs than those of fixed window and window translation methods, having the ability to remove pseudo vector efficiently. It confirmed that the algorithm proposed in the present study has good performance and reliability for PIV image processing of particle–fluid two-phase flow inside high-speed rotating centrifugal slurry pump.     

基于几何光学的图像矫正法在圆管PIV实验中的应用研究

粒子图像速度技术被广泛用于流体流动测量,介质折射率差异使光在圆管壁面发生偏折,导致图像失真,直接影响速度测量精度。本文建立了光学折射的物理模型,得到圆形管道中物点和图像点之间的函数关系进而得到矫正后图像的像素坐标,使用双线性插值算法得到像素灰度值重建出矫正后的粒子图像,最后根据多重网格迭代算法计算管内速度场。分别对流体进行管内静态流体与管内层流速度场测量实验,对比了光学矫正箱法、线性矫正以及基于光学模型的畸变矫正方法误差。结果表明,本文提出的基于几何光学的图像矫正方法精度优于光学矫正箱法和线性矫正方法,并通过静态与流动实验充分验证了所建立几何光学模型的准确性和有效性。     

图像匹配算法研究

文本讨论了常用图像匹配算法，在介绍了序贯相似性检测法、不变矩法及去均值归一化相关法的基础上，提出了一种以去均值归一化相关法为主的改进匹配算法，该改进算法不但在处理旋转目标的匹配时具有较高的精度，而且通过改进其搜索策略,使改进算法具有了算法速度快、误匹配率低的优点。     

Three dimensional tracking of particles and their local orientations

In this paper, digital stereoscopic imaging and reconstruction techniques have been developed for the tracking and velocity measurement of solid particles using a single camera. The variable shutter speeds of a digital camera are used to control the trajectory length of the tracked particles. A colour coding method has been developed to resolve the ambiguity of particle flow direction and avoid the confusion in manually matching particle pairs. The method could be applied to validate the automated particle matching algorithms. Besides using points (particle centroids) a matching algorithm for a stereo reconstruction pixel to pixel matching algorithm has been applied. The latter is able to resolve not only the particle position but also the shape and orientation of a non-spherical particle. This is of importance since non-spherical particle or bubble geometry is common in a practical system and the non-spherical geometry has a strong effect on the particle or bubble dynamics. The potential of using this system for the quantitative 3D measurement of multiphase flow has been demonstrated with several test cases.     

求解粒子群粒度分布的改进Projection算法

针对在激光粒度分布反演中由于迭代算法的迭代步长选取不当致使反演结果存在严重展宽和拖尾的问题,提出一种调整迭代步长的方法应用于Projection算法来提高测量精度。该方法首先基于测距相似度原理得到光能分布列向量与光能系数矩阵行向量之间的相似度曲线,经滤波和归一化处理后得到被测粒子群的预测粒度分布;然后根据预测粒度分布结果确定迭代步长的大小。使用本文提出的改进Projection算法测量国家标准物质GWB(E)120046的D50误差为-0.6%、D10误差为-1.1%、D90误差为-0.6%,测量GWB(E)120041与GWB(E)120049混合标准物质的光能对数误差为2.167。测量结果表明,该算法可有效地提高算法的抗噪声能力、测量精度和分辨率。     

平面多连通区域的Voronoi图算法研究

研究了计算平面单连通区域 Voronoi图的波前传播 (Wavefront- propagation)算法。在此基础上 ,提出一种平面多连通区域的 Voronoi图算法 ,该算法对波前传播算法进行了扩展 ,能适用于平面多连通区域。文中还给出了该算法的两个计算实例     

Pressure field estimation from ultrasound Doppler velocity profiler for vortex-shedding flows

A novel algorithm of pressure field estimation based on ultrasound velocity profiler (UVP) is developed. The method consists of UVP measurement of velocity distribution in fluid flows and numerical analysis of the measured data using fluid dynamics equations. We introduce equation of continuity, incompressible Navier-Stokes equation and proper orthogonal decomposition (POD) into the basic algorithm, so that pressure field of space-time two-dimensional unsteady fluid flow is fully reconstructed. Since UVP is based on ultrasound Doppler principle, the local instantaneous pressure distribution is obtained non-intrusively. The performance of an algorithm is evaluated for vortex shedding flow behind a circular cylinder at Re = 1000. Considering the specification of UVP, the optimal method of experimental data conversion to pressure information is proposed. We have found that the one-dimensional velocity measurement by UVP upon Taylor's frozen hypothesis is suitable for evaluation of pressure field in wake of the cylinder. The present algorithm is also demonstrated for opaque fluid flows by considering vortex flow in milk.     

动态光散射颗粒分布软测量

考虑传统动态光散射颗粒粒度分布测量用的反演算法复杂、精度不够、抗噪能力差,本文基于大数据思想,提出了一种动态光散射颗粒分布软测量方法。该方法通过调节颗粒粒度分布形状参数获得大量自相关函数及其对应颗粒分布的数据;使用这些数据对子学习机进行训练。最后,针对训练数据维数较高的特点对传统Bagging算法进行改进,并利用改进的Bagging集成算法集成子学习机以提高软测量模型的精度及泛化能力。通过模拟单峰数据和对300nm标准粒径进行软测量开展了验证实验。结果表明,该方法能够较好地测量出不同动态光散射颗粒分布的峰值及分布宽度,模拟单峰数据测量峰值精度可达1nm,300nm和503nm,标准粒径测量精度分别可达3nm和4nm,优于一般的反演算法。该软测量方法为动态光散射颗粒分布测量开辟了新的途径。     

光滑质点流体动力学方法中数值断裂的防止

为解决光滑质点流体动力学方法数值模拟过程中出现的数值断裂问题,提出一种基于Delaunay三角剖分及其对偶形式最近点意义下的Voronoi图的粒子产生和消除技术,对产生数值断裂的区域重新布点。同时讨论此技术实施过程中伴随的质量、动量和能量守恒问题的解决办法。通过典型数值算例的模拟分析可以看出,粒子产生和消除技术可以有效地解决数值断裂问题。当考察程序的相对运行时间随模型粒子数目的变化时发现,只使用粒子产生技术时,由于粒子数目大量增加使程序运行时间急剧增加。而同时使用粒子产生和消除技术时,由于粒子数目基本不变,使程序运行时间只增加百分之十左右。当考察在整个程序的运行过程中模型总能量的变化时发现,使用文中提出的守恒问题解决办法,可以基本保证能量始终守恒。