1 江苏理工学院 机械工程学院，江苏常州2300
2 常州祥明智能动力股份有限公司，江苏常州13011
在QFN芯片封装缺陷检测中，增加图像分割环节可有效提高缺陷检测准确性与检测效率。针对图像分割中传统算法效率低、智能优化算法分割精度低稳定性差的问题，本文提出一种基于改进灰狼优化算法（IGWO）的图像多阈值分割方法。首先，改进原始灰狼优化算法非线性因子，平衡算法搜索效率与挖掘能力；其次，引入反向学习策略提高种群整体质量，引入正弦函数、调整头狼权重以改进灰狼更新策略，增强算法多样性与挖掘能力；然后，提出头狼靠拢与种群变异交替进行的位置更新策略，平衡算法收敛性能与跳出局部最优能力；最后，以Kapur熵为适应度函数，求解最优分割阈值。将本文提出的改进灰狼优化算法的多阈值图像分割方法，与灰狼优化算法（GWO）、基于翻筋斗觅食策略的灰狼优化算法（DSF-GWO）、基于莱维飞行的樽海鞘群优化算法（LSSA）、改进北方苍鹰算法（INGO）的图像分割方法进行实验对比，结果表明：本文方法在分割用时方面，约为DSF-GWO的1/2，INGO的1/4；在分割精度与稳定性方面，在进行QFN芯片缺陷图像的连续30次分割时，本文方法具有最大Kapur熵平均值、最小标准差与最短分割时间。因此本文方法可实现高精度、高稳定性与高效率的QFN芯片图像多阈值分割。
灰狼优化算法 多阈值分割 Kapur熵 QFN Grey Wolf Optimization（GWO） multi-threshold segmentation Kapur entropy Quad Flat No-lead package(QFN)
1 中国地质大学(武汉)工程学院, 武汉 430074
2 内蒙古生力中伟爆破有限责任公司, 鄂尔多斯 010300
为了对魏家峁煤矿深孔台阶爆破效果进行综合评价, 考虑爆破质量、安全、经济三方面目标, 选取大块率、根底率、后裂距离、松散系数、单耗、延米爆破量、振动速度、飞散距离等8个参量作为评价指标。通过无人机、高速摄影、振动监测等技术手段对魏家峁煤矿4个生产爆破平盘开展现场监测, 并利用Split-desktop、Motion studio等软件进行数据分析, 得到了上述参量的量化指标。分别利用层次分析法和CRITIC法, 获得评价指标的主、客观权重, 然后基于离差平方和最大原则确定了各指标的组合权重。利用中心点三角白化权函数对灰色聚类法进行优化, 建立了爆破效果的灰色聚类评估模型, 对魏家峁煤矿深孔台阶爆破效果进行了综合评价, 并根据综合聚类系数得到了4个平盘的爆破效果优劣顺序。最后对比指标数据分析了爆破效果最差的平盘主要存在的问题。研究结果表明:炸药单耗、大块率、根底率的组合权重都大于0.15, 对爆破效果的影响较大; 4个平盘的爆破效果优劣顺序为：1080平盘>1064平盘>1096平盘>1112平盘; 1112平盘需要结合地质条件, 针对后裂距离大、单耗高、延米爆破量小、飞散距离大等问题进行台阶爆破参数优化。
深孔台阶爆破 爆破效果评价 现场监测 组合赋权 灰色聚类评估 deep hole step blasting blasting effect evaluation on-site monitoring combination weighting grey clustering evaluation
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春30033
2 中国科学院大学，北京100049
本文将冗余机械臂的轨迹跟踪和避障规划统一为优化问题，提出了一种基于改进灰狼算法的避障跟踪优化器。首先，基于包围盒法对避障空间进行了建模，使用GJK算法计算机械臂与障碍物之间的最小距离。其次，设计了适应度函数，引入避障奖励项对优化器进行主动奖励，使机械臂在跟踪目标轨迹的同时避开障碍物。然后，使用随机分散策略对灰狼算法进行了改进，以增强算法的全局搜索能力，从而更好地求解优化问题。最后，使用九自由度冗余机械臂验证了所提出方法的有效性和优越性。实验结果表明：对于圆形目标轨迹，机械臂的末端跟踪误差为0.21 mm；跟踪过程中，机械臂与障碍物的距离不小于70 mm；相比于经典灰狼算法，改进灰狼算法使跟踪精度提高了13%。本文提出的避障跟踪优化器能以毫米级的精度同时满足冗余机械臂的轨迹跟踪和避障任务；改进的灰狼算法能有效提高经典灰狼算法的收敛精度。
冗余机械臂 灰狼算法 轨迹跟踪 避障规划 redundant robotic manipulator grey wolf optimizer trajectory tracking obstacle avoidance 光学 精密工程
2023, 31(24): 3595
1 南京信息工程大学, 南京 210000
2 水利部南京水利水文自动化研究所, 南京 210000
针对灰狼算法易陷入局部最优导致路径寻优精度低的问题, 提出一种用于静态二维无人机路径规划研究的改进灰狼算法。首先,提出一种控制参数非线性调整策略, 平衡算法的全局搜索与局部搜索; 同时,将灰狼算法与Powell算法结合, 提高算法寻优效果及路径规划精度; 最后,通过测试与仿真说明改进后的灰狼算法具有更好的寻优精度和路径规划效果。
路径规划 灰狼算法 Powell算法 path planning grey wolf optimizer algorithm Powell algorithm
1 青海民族大学土木与交通工程学院, 西宁 810000
2 兰州理工大学土木工程学院, 兰州 730050
为了解决废弃农作物青稞秸秆的资源处置问题, 将废弃青稞秸秆在室外自然焚烧后再经过煅烧及研磨处理, 从而制备成新型生物质硅掺合料。通过正交试验设计对青稞秸秆灰(HBSA)的制备条件及设计参数进行初步分析与二次验证; 采用响应面优化分析方法建立响应面预测模型, 对HBSA的制备条件进一步优化分析, 从而验证正交试验结果的合理性; 基于灰熵关联分析, 确定了HBSA的活性影响因素的主次关系; 采用多种微观测试技术对最优条件下制备的HBSA的微观结构进行测试分析, 进而揭示HBSA能够作为活性掺合料的原因。结果表明, 当二次煅烧温度为600 ℃、煅烧时间为2 h、研磨时间为2 h时, HBSA的活性最高, 相对活性指数高达1.06。响应面优化方法能够有效用于HBSA的活性制备参数设计, 响应面预测模型具有较高的预测精度, 较好地验证了正交试验结果的准确性。煅烧温度的灰熵关联度最大, 应作为HBSA制备过程中的首要控制因素。HBSA具有较细的粒度、较大的比表面积和较高的活性SiO2含量, 有效促进了HBSA的活性效应。
生物质硅 掺合料 活性效应 正交试验 响应面优化 灰熵关联分析 微观结构 biomass silicon admixture active effect orthogonal test response surface optimization grey entropy correlation analysis microstructure
1 广西交通职业技术学院,南宁 530007
2 广西道路与结构重点实验室,南宁 530007
3 长安大学建筑工程学院,西安 710061
4 广西交科集团有限公司,南宁 530007
5 广西理工职业技术学院,崇左 532200
为探究钢渣粗骨料对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,对不同钢渣粗骨料替代率(0%、30%、60%、90%,质量分数)混凝土在不同浓度(5%、10%、15%,质量分数)硫酸钠(Na2SO4)溶液中进行了侵蚀试验。基于熵权法建立了以混凝土质量、抗压强度和相对动弹性模量三个典型耐久性指标为参数的钢渣粗骨料混凝土耐久性综合评价指标D。通过D值反映钢渣粗骨料替代率和Na2SO4溶液浓度对混凝土耐久性的影响,并通过灰色理论的GM(1,1)模型对不同侵蚀条件下钢渣粗骨料混凝土的使用寿命进行预测。结果表明,整个侵蚀过程中,钢渣替代率低于60%的钢渣粗骨料混凝土的D值均高于普通混凝土,钢渣替代天然骨料配制混凝土可以提高混凝土抗硫酸盐侵蚀性能。GM(1,1)模型预测结果与试验结果基本一致,60%钢渣粗骨料替代率下混凝土的使用寿命均优于其他组。
钢渣粗骨料混凝土 硫酸盐侵蚀 熵权法 灰色理论 寿命预测 steel slag coarse aggregate concrete sulfate attack entropy weight method grey theory life prediction
1 大连理工大学材料科学与工程学院辽宁省激光3D打印装备及应用专业技术创新中心，辽宁 大连 116024
2 沈阳鼓风机集团股份有限公司，辽宁 沈阳 110869
为增强304不锈钢表面性能，利用激光熔覆技术在其表面制备了TiC颗粒增强Fe基复合涂层，研究了激光功率对涂层几何特征、组织特征及硬度的影响规律和原因，引入灰关联分析综合表征熔覆层的组织特征，并推测出激光熔覆过程中TiC颗粒的熔解机制。结果表明，随激光功率的增加，熔覆层高度、气孔率、未熔TiC颗粒含量降低，宽度、深度、稀释率、析出TiC的二次枝晶臂间距增加，析出TiC含量先增加后降低、基体的二次枝晶臂间距先降低后升高且在1800 W时分别达到最高和最低。当激光功率为1800 W时，熔覆层表面成形良好，其组织特征均衡发展且灰关联度达到最大，平均硬度为801.5 HV0.5，达到基体的4.5倍左右。另外，TiC颗粒在激光熔覆中共有两种熔解机制，其特征分别为由外向内和整体分解，两种机制共同作用导致TiC颗粒的完全熔解。
激光技术 激光熔覆 Fe-TiC复合涂层 激光功率 微观组织 硬度 灰关联分析 激光与光电子学进展
2023, 60(19): 1914002
1 合肥市气象局, 安徽 合肥 230041
2 安徽省人工影响天气办公室, 安徽 合肥 230031
3 中国气象局气象探测中心, 北京 100081
为解决大部分设备无法单独获取全天空云底高度的问题，基于中国气象局大气探测基地可见光/红外天空成像仪和毫米波云雷达2019年6月的灰度值与云底高度数据，利用辐射传输模式计算地面8～14 μm波段向下红外辐射随天顶角的变化关系，并根据红外波段测得的天顶云底灰度值与非天顶位置的天顶角余弦灰度值之间的线性关系，从而反演得到全天空云底高度。结果表明：(1) 相比于全天无云的情形，在一天的相同时间时，全天有云时的天顶灰度值较高。(2) 当云底高度为2000 m以上且云层较厚时，云底高与红外模块所测灰度值的相关性明显好于云层较薄的低云。(3) 2019年8月12日的个例验证结果显示，反演云高与通过云雷达测得的实际云高相关系数为0.956，而与取天顶附近约30°天顶角得到的云高相关系数为0.9508。
全天空成像仪 云雷达 灰度值 云底高 all-sky imager cloud radar grey value cloud base height
1 河海大学,水利水电学院, 南京 210098
2 河海大学,水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 南京 210098
为了解冻融环境下泡沫混凝土的单轴压缩特性, 分别对4种密度(500、600、800和1 000 kg/m3)的泡沫混凝土进行了变加载速率(10~100 N/s)的试验研究, 并基于X-CT重构了冻融环境下泡沫混凝土的孔隙结构模型。在此基础上, 研究了单轴压缩过程荷载-位移曲线的特征及其影响因素, 并借助回归分析和灰关联理论分析了泡沫混凝土密度、冻融循环次数及加载速率与抗压强度的关联程度。结果表明: 冻融循环后泡沫混凝土单轴压缩过程荷载-位移曲线的切线模量大幅减小, 非线性特征加强; 冻融循环后试件孔隙率增大, 孔径分布离散化程度加强。冻融环境下泡沫混凝土抗压强度与密度等级之间始终保持指数关系, 相关系数均在0.9以上; 泡沫混凝土密度等级与抗压强度联系最为紧密, 其次是冻融循环次数和加载速率, 灰关联度均在0.65以上。
泡沫混凝土 单轴压缩 密度等级 冻融循环 荷载-位移曲线 孔隙结构 灰关联理论 foamed concrete uniaxial compression density grade freeze-thaw cycle load-displacement curve pore structure grey relational theory
