2022年, 第0卷, 第15期　
刊出日期：2022-08-25

  

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  基于机器视觉的手持式瓦楞纸计数系统研究

  夏立元, 王沛龙, 赵宏, 肖昌炎, 李树涛

  . 2022, (15): 1-12. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.001

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  目的 为了实现对瓦楞纸叠层的精确计数。方法 提出一种基于机器视觉的手持式计数系统，介绍了系统的硬件组成和应用场景，引入孔洞增强算法和基于倾斜校正的孔洞投影策略，并且与现有计数算法进行对比分析，最后针对不同楞型的瓦楞纸叠层进行计数实验，进一步验证了所提出算法的鲁棒性。结果 对已有不同楞型的瓦楞纸进行多次试验，提出的计数系统均能取得99%的准确率。结论 在实际工作场景下，大量测试表明该系统可以对瓦楞纸叠层进行精确计数。
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  基于脉冲神经网络的钢材表面缺陷识别研究

  孔玲爽, 闵悦, 何静, 刘建华, 张昌凡, 黄聪聪

  . 2022, (15): 13-22. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.002

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  目的 针对现有钢材缺陷识别算法特征图利用不充分、识别准确率低、参数量大等问题，基于脉冲神经网络，提出一种用于钢材缺陷识别的稠密卷积脉冲神经网络(DCSNN)模型，减少系统消耗和内存占用。方法 首先，采用卷积编码，对输入图片进行特征提取和编码。其次，采用稠密连接算法搭建稠密卷积脉冲神经网络，实现特征重复利用，抑制梯度消失，并通过替代梯度下降算法进行网络训练。最后，在带钢数据集上进行测试，实现带钢缺陷识别。结果 实验结果显示，DCSNN在测试集上的准确率为98.61%，参数量为0.5万，结论 在钢材表面缺陷识别问题上表现出良好效果。
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  基于改进YOLOv4的焊接件表面缺陷检测算法

  付思琴, 邱涛, 王权顺, 黄德丰, 余华云

  . 2022, (15): 23-32. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.003

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  目的 针对真实复杂的工业场景下焊接件表面缺陷检测精度低、速度慢和图像噪声大等问题，提出一种基于卷积神经网络的改进YOLOv4焊接件表面缺陷检测算法。方法 该模型基于YOLOv4算法，首先，考虑到存储和计算资源的限制，使用了轻量级网络GhostNet替换YOLOv4的主干特征提取网络(Backbone)CSPDarknet53;其次，在GhostNet网络结构中嵌入改进的通道注意力机制，能够提高模型的学习能力且减少参数量;最后，引入K–means++聚类算法对焊接件表面缺陷数据集中待检测的标注框宽高进行聚类，使网络模型更容易检测到样本中的缺陷。结果 实验结果表明，改进后的YOLOv4算法平均精度(mean Average Precision，mAP)为91.07%，检测速度达到48.11帧/s，模型尺寸为43.2 MB，比原始YOLOv4算法平均精度提升了4.61%，检测速度提高了26.59帧/s，模型尺寸缩减了82.37%。结论 所提模型提高了焊接件表面缺陷检测的精度和速度，在工业表面缺陷检测中具有现实意义。
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  基于改进YOLOv5算法的PCB裸板缺陷检测

  许思昂, 李艺杰, 梁桥康, 杨彬

  . 2022, (15): 33-41. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.004

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  目的 将基于深度学习的YOLOv5算法应用于PCB裸板的缺陷检测上，以提高检测的准确率。方法 通过增加特征融合通路,将C2、C3、C4层直接与P2、P3、P4层相连，从而减小信息的损耗;引入更浅层的C2、F2、P2特征图以增加图像的细节信息;并且使用注意力机制SE_block，大幅提高原算法的准确率。结果 改进后的网络的平均精度由91.54%提高至97.36%，提高了5.82%，并且对于各类缺陷，算法的检测精度都能保持在90%以上，满足工业的需求。结论 文中的算法提高了检测精度，体现了浅层信息在小目标检测上的作用，验证了多信息融合通路的优势，彰显了注意力机制的优越性，相比于原算法具有一定的优势。
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  基于多级特征融合的体素三维目标检测网络

  张吴冉, 胡春燕, 陈泽来, 李菲菲

  . 2022, (15): 42-53. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.005

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  目的 为精确分析点云场景中待测目标的位置和类别信息，提出一种基于多级特征融合的体素三维目标检测网络。方法 以2阶段检测算法Voxel−RCNN作为基线模型，在检测一阶段，增加稀疏特征残差密集融合模块，由浅入深地对逐级特征进行传播和复用，实现三维特征充分的交互融合。在二维主干模块中增加残差轻量化高效通道注意力机制，显式增强通道特征。提出多级特征及多尺度核自适应融合模块，自适应地提取各级特征的关系权重，以加权方式实现特征的强融合。在检测二阶段，设计三重特征融合策略，基于曼哈顿距离搜索算法聚合邻域特征，并嵌入深度融合模块和CTFFM融合模块提升格点特征质量。结果 实验于自动驾驶数据集KITTI中进行模拟测试，相较于基线网络，在3种难度等级下，一阶段检测模型的行人3D平均精度提升了3.97%，二阶段检测模型的骑行者3D平均精度提升了3.37%。结论 结果证明文中方法能够显著提升目标检测性能，且各模块具有较好的移植性，可灵活嵌入到体素类三维检测模型中，带来相应的效果提升。
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  基于改进YOLOv5的金属工件表面缺陷检测

  王一, 龚肖杰, 程佳, 苏皓

  . 2022, (15): 54-60. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.006

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  目的 针对金属工件表面小尺寸缺陷检测精度低的问题，提出以YOLOv5网络为基础，结合注意力机制与Ghost卷积的表面缺陷检测算法。方法 首先，在原网络中增加SE通道注意力模块，增加缺陷有关信息的权重，减少无用特征的干扰，从而提高目标的检测精度。然后，将网络中空间金字塔池化模块的池化方式由最大池化替换为软池化，使得在下采样激活映射中保留更多的特征信息，获得更好的检测精度。最后，采用Ghost卷积块替换主干网络中的常规卷积模块，提取丰富特征及冗余特征，以此提高模型效率。结果 改进后网络平均精度均值达到0.997 8，相比原网络提高了7.07个百分点。结论 该网络显著提高了金属工件表面缺陷检测的精度。
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  基于注意力与特征融合的工程机械目标检测方法

  吴靖, 赵尔敦, 林卓成, 秦文清

  . 2022, (15): 61-67. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.007

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  目的 针对施工环境中工程机械目标大小不一、相互遮挡、工作形态各异等问题，提出一种基于注意力与特征融合的目标检测方法(AT–FFRCNN)。方法 在主干网络中采用ResNet50和特征路径聚合网络PFPN，融合不同尺度的特征信息，在区域建议网络(RPN)和全连接层引入注意力机制，提高目标识别的能力，在损失函数中使用广义交并比(GIoU)，提高目标框的准确性。结果 实验表明，文中提出方法检测准确率比其他方法有较大提高，检测平均准确率(mAP)达到90%以上。结论 能够较好地完成工程机械目标的检测任务。
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  基于多模态的无序堆叠快递包裹机械臂视觉抓取系统

  吴蓬勃, 张金燕, 李莉, 孙会泽, 王帆

  . 2022, (15): 68-76. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.008

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  目的 为实现快递交叉带分拣机的自动供包，设计一款基于多模态的无序堆叠快递包裹机械臂视觉抓取系统。方法 将堆叠快递包裹RGB图像和深度图多模态信息送入全卷积残差网络模型进行识别，经过模型后处理、抓取策略设计、模型训练与部署，实现快递包裹抓取区域精确识别;结合包裹姿态估计，控制机械臂完成快递包裹的抓取和搬运。结果 实验证明，文中提出的视觉识别方法实现了快递包裹抓取区域的精确识别，测试准确率达到了95.73%。结论 基于该方法构建的快递包裹机械臂视觉抓取系统，可以完成快递交叉带分拣机的自动供包操作。
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  BioSuee膜对葡萄品质的影响及其降解性能研究

  刘清竹, 路帆, 田全明, 杜雨星, 魏佳, 马会师, 吴斌

  . 2022, (15): 77-87. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.009

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  目的 探究BioSuee可降解膜对鲜食葡萄采后的保鲜作用，以及在贮藏过程中的降解性能，筛选出保鲜及降解效果较好的BioSuee膜材料。方法 以新疆无核白葡萄为实验材料，采用3种不同厚度的BioSuee膜(B4、B5、B6)及PE保鲜膜进行包装，在(15±1)℃条件下贮藏14 d;将膜分别放置在自然条件和土壤中140 d进行观察。通过分析葡萄的生理品质、包装膜内的气体成分和降解情况，探讨BioSuee膜对葡萄贮藏品质的影响，以及其自身的降解情况。结果 采用BioSuee膜处理均可较好地保持果实的采后品质，且具有较好的降解效果，B4膜的降解率为84.7%，B5膜的降解率为81.22%，B6膜的降解率为92.8%。在贮藏结束时，B6膜处理组葡萄果实的质量损失率为7.62%，腐烂率为8.8%，分别为PE贮藏组果实的75.37%和28.33%;无核白葡萄果实的可溶性固形物含量为18.8%，硬度为4.94 N，与PE贮藏组相比分别提高了20.44%和10.46%。在贮藏中后期，B6膜包装中CO2的体积分数为3.5%~4%，O2的体积分数在16.6%~16.7%间波动。在降解结束时，土壤环境中B6膜的质量损失率和断裂伸长率分别为12.64%和6.84%，表面形态和微观结构均出现了明显的破碎和崩裂。结论 与其他处理组相比，采用B6膜能较好地保持无核白葡萄的贮藏品质，且具有较好的降解效果。
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  超声波−微波联合处理对CSNC−CSS膜的影响

  张爱武, 宋亭, 张丽媛, 于润众

  . 2022, (15): 88-95. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.010

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  目的 制备功能更优的包装膜，拓展纳米纤维素−淀粉包装膜的应用，研究超声波−微波协同作用对纳米纤维素−淀粉膜的影响。方法 利用玉米秸秆纳米纤维素(CSNC)和玉米秸秆淀粉(CSS)制备CSNC−CSS膜，并在制备过程中采用超声波−微波协同改性，探究不同超声波−微波协同处理体系对制备的CSNC−CSS膜各种性能的影响。结果 与未进行超声波−微波协同体系处理制备的CSNC−CSS膜进行对比发现，经过超声波−微波协同作用制备的CSNC−CSS膜的各种性能更加优异。其中，膜的抗拉强度由原来的14.92 MPa升至26.46 MPa，提高了约77.35%;断裂伸长率由原来的64.75%升至90.08%，提高了约39.12%;经过超声波−微波处理后，膜的透湿系数和透氧系数均有所下降，分别下降了约25.57%和41.45%，透光量有所增加，溶解时间有所缩短。结论 经超声波−微波协同作用后，CSNC−CSS膜具有更好的力学性能、阻湿性能和阻气性能，具有广阔的市场应用前景。
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  鲜切黄瓜保鲜技术研究进展

  王怡, 袁宁, 王佳宇, 胡文忠

  . 2022, (15): 96-104. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.011

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  目的 通过对鲜切黄瓜的各种贮藏保鲜技术进行综述，选择合适的贮藏方法，为我国鲜切黄瓜保鲜技术的发展提供参考和思路。方法 对近年来有关国内外鲜切黄瓜保鲜技术的研究进展进行综述，其中包括常压低温等离子体、气调保鲜、超声波等物理保鲜技术，壳聚糖涂膜、1–MCP等化学保鲜技术，以及Nisin、天然提取物等生物保鲜技术。结果 采用保鲜技术抑制了鲜切黄瓜营养成分的流失、微生物侵染等。结论 黄瓜经切分处理后，与空气的接触面积增大，腐败变质和微生物侵染是鲜切黄瓜在贮藏和运输过程中易发生的主要问题。论述了多种保鲜技术，以期为今后鲜切黄瓜保鲜技术的研究提供理论依据和实际参考。
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  预处理对火龙果热泵干燥品质的影响

  李改莲, 韩琭丛, 张振亚, 王广红, 金听祥, 陈刚

  . 2022, (15): 105-113. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.012

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  目的 寻找合适的预处理方式，从而获得感官评分相对最高的干制品。方法 以干燥速率、体积收缩率、色差、褐变度和感官评分为评价指标，分析烫漂、汽蒸、超声、渗透和冻融等5种预处理方式对火龙果热泵干燥品质的影响。结果 所有经过预处理实验组火龙果的干燥速率和体积收缩率均大于未经预处理对照组火龙果的干燥速率和体积收缩率，其中经过冻融1次预处理的实验组火龙果的干燥速率和体积收缩率相对最大，干燥时间和体积分别减小了76.6%和93.3%;经过醋酸锌(质量分数为0.2%)渗透预处理后实验组火龙果的色差和褐变度相对最小，分别为24.893和17.225;采用模糊综合评价法所得权重集W=(0.23，0.33，0.26，0.18)，在权重集的基础上计算可知，醋酸锌(质量分数为0.2%)渗透预处理实验组火龙果的感官评分相对最高，达到71.55。结论 经过醋酸锌(质量分数为0.2%)渗透预处理后火龙果的品质相对最佳。
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  猕猴桃挤压损伤高光谱快速检测研究

  孟庆龙, 冯树南, 谭涛, 满婷, 尚静

  . 2022, (15): 114-119. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.013

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  目的 探究猕猴桃挤压损伤较优的快速无损判别方法。方法 利用高光谱成像系统获得所有猕猴桃的高光谱图像，并提取猕猴桃损伤区域以及完好无损区域的光谱反射率;运用多元散射校正方法对原始反射光谱进行预处理，并运用主成分分析对光谱数据降维;比较并分析Fisher判别分析方法以及简化的K最近邻(Simplified K Nearest Neighbor，SKNN)模式识别方法对猕猴桃挤压损伤的判别效果。结果 在710~850 nm和960~1 030 nm这2个波段内，猕猴桃损伤区域的平均光谱反射率与完好无损区域的平均光谱反射率存在较明显差异;采用主成分分析从256个全波段中筛选了前5个主成分作为新变量，识别模型的检测效率得到了提升;构建的SKNN和Fisher模型对预测集中样本的正确识别率均为93.3%，从SKNN识别模型的混淆矩阵中得出，预测集中仅有2个样本出现误判，并且SKNN模型对校正集中样本的正确识别率高于Fisher模型。结论 在判别猕猴桃挤压损伤时，SKNN识别模型具有相对较好的判别效果。
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  柠檬对诺丽果汁香气成分的改善效果

  李莉峰, 金思梦, 杨潇, 汪艳群, 齐欣, 颜廷才

  . 2022, (15): 120-128. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.014

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  目的 采用柠檬汁来提高诺丽果汁的接受程度，为消费者提供一款风味独特的新型饮品。方法 采用正交试验优化，得到最佳配方，采用气相色谱−质谱法(GC−MS)探讨香气的成分变化，采用电子舌检测滋味的变化值。结果 采用正交试验优化得到的最佳配方(均用体积分数表示)为柠檬汁15%、蔗糖9%、复合酸0.3%，感官评价得分为96.58。通过GC−MS香气成分分析可知，添加柠檬后复合果汁的香气成分由20种上升到44种，其中增加得较多的是烯萜类(由8种上升到24种)，相对含量从9.65%上升到61.86%;醇类由4种上升到10种，相对含量由19.01%上升到31.12%。复合果汁的香气成分主要为柠檬烯(34.03%)、γ−松油烯(10.37%)、α−松油醇(18.34%)，它们对复合果汁香气的形成具有积极作用。诺丽果汁中的不良风味主要来源于辛酸，相对含量由原来的53.52%降低到0.65%。电子舌结果表明，复合果汁的甜度值由−3.21上升到8.57，酸度值由2.14上升到12.45，复合后改善了诺丽果汁的口感。结论 柠檬能增加复合果汁香味物质的种类，掩盖其辛酸的腐臭气味，改善果汁的风味和口感，为诺丽果的加工应用提供了一定的理论依据。
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  苯乳酸在食品保鲜中的应用研究进展

  李波, 郑凯茜, 皇甫露露, 马云芳

  . 2022, (15): 129-136. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.015

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  目的 介绍苯乳酸的抑菌机制，以及与微酸性电解水、醋酸和乳酸链球菌素的协同抗菌作用，为苯乳酸在食品保鲜中的应用提供一定的思路和依据。方法 概述苯乳酸的理化性质、制备方法，以及对不同微生物的抑菌活性和机制，总结苯乳酸在肉制品、果蔬、水产品等保鲜领域的应用研究进展，并对现有研究的局限性和今后的研究方向进行讨论。 结果 苯乳酸通过破坏微生物的细胞结构，干扰DNA合成和蛋白质合成，从而抑制其生长，与微酸性电解水、醋酸和乳酸链球菌素协同处理可显著增强抑菌效果。结论 苯乳酸对细菌和真菌具有广谱抑菌性，与其他抑菌剂有协同促进作用，在食品保鲜领域具有广阔的应用前景。
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  气体传感器在食品智能包装中的应用研究进展

  黄迎港, 王桂英

  . 2022, (15): 137-149. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.016

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  目的 系统介绍气体传感器的种类和应用现状，以期为气体传感器在不同食品智能包装中的应用提供参考和借鉴。方法 综述气体传感器在水果、蔬菜、海鲜、肉类等智能包装方面的应用研究进展，分析气体传感器在食品智能包装中应用的局限性及其未来发展趋势。结果 当前消费者对食品安全和新鲜度的要求不断提高决定了气体传感器的应用范围将不断扩大，并向安全、绿色、无污染的方向不断发展。结论 将气体传感器用于改善食品安全性和追溯性具有巨大的潜力，具有广阔的发展前景，它能够在食品保质期内跟踪和监测其新鲜度，保证食品的安全性，并有效地促进了食品包装技术的快速发展。
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  食品生物胺安全控制关联的包装技术研究进展

  刘亚楠, 李天舒, 王彦波, 傅玲琳, 张德权, 李欢

  . 2022, (15): 150-159. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.017

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  目的 综述包装技术在食品生物胺安全控制领域的研究现状及应用进展，为新型高效的食品生物胺控制包装的研发提供借鉴与参考，助力食品安全国家战略的实施。方法 通过收集和整理相关文献，在概述食品中生物胺的形成机制和危害的基础上，探讨传统食品包装在控制生物胺形成方面的成效和局限性，重点总结近年来出现的新型生物胺控制包装技术(气调包装、抑脱羧酶活性包装及抑菌活性包装)及其研究进展，并对其未来发展方向进行展望。结论 食品包装可实现生物胺的安全控制，研发新型、高效的生物胺安全控制包装技术对于保障消费者舌尖上的安全具有重要的现实意义。
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  pH敏感型紫番茄花青素在壳聚糖膜制备中的应用研究

  李增辉, 李亚娜, 王晓, 吴凯旋

  . 2022, (15): 160-166. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.018

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  目的 研究紫番茄花青素(PTA)质量分数对复合膜性能的影响，并测试复合膜对不同pH值的颜色响应。方法 以壳聚糖(CS)为基材，PTA为添加剂，采用溶液共混法制备PTA质量分数为0、1%、3%、5%(PTA相对于CS的百分含量)的复合膜。研究PTA质量分数对复合膜接触角、拉伸强度、水蒸气透过率的影响，并通过复合膜对不同pH值的颜色响应考察其pH敏感性。结果 PTA在酸性环境下，呈现紫红色;在中性环境下，呈现淡紫色透明状，接近无色透明状;在碱性环境下，呈现橙黄色。通过对不同质量比(mCS∶mPTA)的PTA/CS复合膜的性能测试，发现PTA的加入降低了复合膜的亲水性，复合膜的拉伸强度和断裂伸长率明显增大。高浓度的PTA/CS复合膜在酸性条件下，颜色变化不太明显，在碱性条件下，复合膜的颜色明显变成了黄色。结论 加入一定量的PTA能够改善膜的力学性能，增强膜的疏水性，提高了膜的pH敏感性。鉴于PTA/CS复合膜具有很多优良的性能，可为制备高性能壳聚糖基食品包装材料提供一定的理论依据。
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  双重酯化糯米淀粉标签胶的制备与性能研究

  袁晓芸, 杨波, 杨光

  . 2022, (15): 167-177. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.019

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  目的 为了进一步提高酯化糯米淀粉标签胶的黏结性能，以达到国家标准。方法 在丁二酸酐酯化糯米淀粉的基础上，利用马来酸酐对其进行二次酯化改性。通过单因素及响应面试验确定出最优条件，并测定其结构特性、黏合强度、剥离强度和耐水时间。结果 马来酸酐二次酯化改性糯米淀粉的最优工艺条件:二次酯化时间为77 min、酯化温度为45.3 ℃、酯化pH为9.0，在此条件下制得的糯米淀粉标签胶的黏合强度为250.672 N/m，剥离强度为216.935 N/m，比未经酯化的标签胶黏合强度提高了55.64%，剥离强度提高了122%;比单一酯化的标签胶黏合强度提高了48.77%，剥离强度提高了76.73%，并且双重酯化后的标签胶耐水性提高。傅里叶红外光谱分析可知，酯化后的淀粉分子在1 730 cm⁻¹存在酯基特征峰，扫描电镜分析表明二次酯化后淀粉颗粒崩解，表面粗糙，出现凹陷与裂缝。热力学性质表明酯化淀粉具有更低的糊化温度。结论 经过丁二酸酐与马来酸酐双重酯化后，糯米淀粉标签胶的黏结性能与耐水性能大大增强。
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  食品包装用抗菌膜研究进展

  柴三中, 赵亚珠

  . 2022, (15): 178-185. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.020

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  目的 通过对国内外食品包装用抗菌膜研究现状进行分析，并针对抗菌膜目前存在的问题总结出今后发展趋势，为促进食品包装用抗菌膜的研发提供指导。方法 介绍抗菌剂的抑菌作用机制及其在食品包装膜中的应用现状;总结国内外食品包装用抗菌膜最新研究成果，并分析国内外研究成果之间存在的差距。结论 食品包装用抗菌膜的研究取得了一定成果，还需在抑菌效果及作用方式、食品安全风险评估、产业化应用等方面进行深入研究。随着抗菌膜在食品安全、抗菌能力、产业化工艺等方面存在的问题被解决，食品包装用抗菌膜将在食品包装领域发挥重要作用。
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  纤维素纳米晶结构色薄膜的制备及其性能研究

  闫然, 谢开彬, 刘蒙蒙, 高萌, 张正健, 邵梦娟

  . 2022, (15): 186-194. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.021

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  目的 研究3种不同原材料(桉木漂白硫酸盐浆、长绒棉和短绒棉)制备纤维素纳米晶体(Cellulose Nanocrystals, CNC)薄膜的适合工艺条件及其性能变化规律，为CNC结构色防伪薄膜的研究提供参考。方法 3种不同原材料在各自合适的水解条件下，通过硫酸水解制备CNC悬浮液，测定其粒径及Zeta电位、CNC颗粒的微观形貌。采用蒸发干燥自组装法形成CNC薄膜，测定薄膜的化学结构及晶型、微观结构、力学性能、偏光性能和最大反射波长。结果 3种不同原材料制备的CNC悬浮液稳定性均较好，均保留了纤维素特有的官能团和天然Iβ晶型。随着酸水解时间的增加，CNC粒径均逐渐减小，长径比均为15左右;桉木漂白硫酸盐浆制备的CNC的结晶度低于短绒棉、长绒棉所制的CNC，其制备的CNC薄膜的柔韧性和抗拉强度优于短绒棉、长绒棉所制的薄膜。3种原材料所制CNC薄膜截面均具有胆甾相液晶层状结构，在偏光显微镜下薄膜均具有双折射效应;酸水解时间的增加使得CNC薄膜的螺距逐渐减小，最大反射波长也逐渐减小，薄膜的颜色均发生蓝移;与短绒棉、长绒棉制备的CNC薄膜相比，桉木漂白硫酸盐浆制备的CNC薄膜双折射特性较弱。结论 原材料类型和水解时间对制备的CNC的粒径、结晶度、双折射等特性均产生影响。随着水解时间的增加，CNC薄膜螺距逐渐减小，可在一定范围内调控纤维素纳米晶薄膜的反射波长，从而达到了调节纤维素纳米晶薄膜结构色的目的。纤维素纳米晶材料后期有望应用于防伪包装领域。
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  非均匀张力作用下多层膜结构动力稳定性研究

  邵明月, 张淼, 武吉梅, 庆佳娟, 王静

  . 2022, (15): 195-202. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.022

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  目的 印刷电子薄膜要求涂层均匀、套印精度高，文中旨在研究不同参数对柔性电子多层膜动态稳定性的影响，为柔性电子膜的稳定传输提供理论指导。方法 应用Hamilton原理建立运动多层膜结构的振动微分方程，采用隐式龙格库塔法求解离散得到的状态方程，根据Floquet理论计算系统 时对应的Ω和c1。结果 在对边简支对边固支边界条件下，运动多层膜稳定区域更大。此外，减小平均速度、张力比、非均匀张力系数，增大长宽比，可以提高运动多层膜的稳定性，其中平均速度变化的影响最为显著。结论 通过建立实际生产中运动柔性电子多层膜数学模型，得到了不同参数对运动多层膜动态稳定性影响规律，研究结果为柔性电子多层膜稳定传输，提高涂层均匀性、叠印精度提供了理论依据。
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  取样方向对含单边裂纹牛卡纸拉伸断裂行为的影响

  杨佳, 王勇, 李蕊, 郭宁, 赵晓辉

  . 2022, (15): 203-208. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.023

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  目的 探究取样方向对含单边裂纹牛卡纸拉伸断裂行为的影响，以期提高牛卡纸为原料制作的包装盒等成品的强度。方法 首先在不同取样方向上制备含单边裂纹的牛卡纸试样，然后基于数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)方法，结合显微张力测试台测得不同取样方向与拉伸断裂载荷的关系图，分析不同取样方向下裂纹尖端微观应变场，最后结合电镜扫描测试进行对比分析。结果 结果表明，通常情况下，含单边裂纹的牛卡纸依然符合纸张纵向拉伸载荷大于横向拉伸载荷的规律，取样方向越靠近横向，裂尖区域应变值越大，发生断裂时的拉伸载荷越小。结论 牛卡纸取样方向和纤维与纤维的结合强度是影响牛卡纸拉伸断裂行为的重要因素。
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  高岭土对水性油墨印刷适性的影响研究

  胡涛, 钟泽辉, 钟嘉颖, 高鹏, 曹瑜

  . 2022, (15): 209-215. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.024

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  目的 探究高岭土加入调墨油中对水性油墨印刷适性影响。方法 使用高岭土制备冲淡剂，然后加入不同含量的冲淡剂配置3种调墨油，再将这3种调墨油与5种不同的色浆分别配置成油墨，最后从防滑度、黏度、pH值、鼓泡、沉底、细度、呈色效果等方面考察其印刷适性。结果 冲淡剂加入调墨油中会稍微降低水性防滑油墨的防滑度，但不影响油墨的pH值、细度和呈色效果。样2调墨油由于冲淡剂含量较大，所以沉底现象很明显，可能会影响到油墨的印刷适性。结论 使用质量分数为10%～12%调墨油配置的水性油墨满足印刷要求，对水性油墨的配置及使用范围具有一定参考意义。
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  氯化钙改性硅胶吸湿材料的制备及性能研究

  杨欢, 宋阳曦, 徐淑权, 杨森, 向芮萱, 郑中燕

  . 2022, (15): 216-225. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.025

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  目的 针对水溶液改性硅胶基质易破裂，普通硅胶吸水率不高等问题，采用氯化钙醇溶液浸渍法制备不同浓度的氯化钙改性硅胶吸湿材料。方法 对比采用氯化钙水溶液和醇溶液制备的氯化钙改性硅胶吸湿材料的外观质量;采用气体吸附法测试等温吸附脱附曲线，基于吸附理论和FHH模型获得氯化钙改性硅胶吸湿材料孔隙参数和分形维数;采用静态吸附法获得水蒸气静态吸附曲线，根据准一级和准二级动力学模型建立适用于氯化钙改性硅胶吸湿材料的吸附动力学方程。结果 采用氯化钙醇溶液浸渍制备的氯化钙改性硅胶吸湿材料的破裂程度明显减少;比表面积和孔容随氯化钙含量的增加而减小，孔径变化较小;吸湿量随氯化钙含量的增加而增加。在模拟吸附过程中，准二级动力学模型相关系数更高，因此能更好地模拟吸附动力学过程。结论 采用质量分数为25%的氯化钙醇溶液制备的氯化钙改性硅胶吸湿材料的吸湿率最高、基质破裂率较低、再生能力优异，具有良好的应用前景。
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  烟用接装纸中凉味剂的检测及释放行为分析

  倪和朋, 冯衍闯, 郭丁荣, 王晓斌, 李腾, 冯懂懂

  . 2022, (15): 226-233. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.026

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  目的 考察烟用接装纸中凉味剂的释放行为，为明确烟用凉味接装纸的贮存期提供参考。方法 通过对样品前处理条件进行优化，采用气相色谱法测定接装纸中3种凉味剂的含量，基于该方法考察室温存放条件下各凉味剂的释放行为，并选取零级、一级、Higuchi和Korsmeyer–Peppas动力学模型对各凉味剂的释放行为进行拟合。结果 接装纸中凉味剂最佳提取工艺条件为摇床辅助提取，提取溶液为乙醇，溶液体积为25 mL，提取温度为30 ℃，振荡转速为160 r/min，提取时间为25 min。在130 d时接装纸中(–)–薄荷酮和L–薄荷醇释放率达78.04%以上，(–)–乳酸薄荷酯释放率仅为39.74%;3种凉味剂在接装纸中的释放行为均符合Korsmeyer–Peppas动力学模型。结论 文中方法适用于烟用凉味接装纸中(–)–薄荷酮、L–薄荷醇和(–)–乳酸薄荷酯的测定，较好地描述了3种凉味剂在接装纸中的释放过程，可为凉味型卷烟的品质监控和加工技术提供技术支撑。
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  基于有限元分析的可循环拉链邮袋仿真模拟研究

  董迪

  . 2022, (15): 234-240. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.027

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  目的 设计质量、强度满足使用的可循环拉链邮袋，代替一次性邮袋，实现绿色发展理念。方法 设计可循环拉链邮袋结构，基于有限元分析模拟拉链邮袋实际应用中真实物理系统。分析拉链邮袋在材质、夹具固定方式、负载3种影响因素下的应力、应变、变形情况，比较仿真结果，确定可循环拉链邮袋材质并验证。结果 不同材质下，涤纶树脂(PET)变形量较小，高密度聚乙烯(HDPE)次之，聚丙烯(PP)变形量较大。不同固定方式下，袋口两短边夹具固定，袋口应力较集中，最大位移和应变较大，袋口四边夹具固定袋口变形较小、应力较小。不同负载下，负载与应力、位移、应变三者变化呈正相关，最大应力、位移、应变出现的位置较为稳定。结论 借助有限元分析模拟拉链邮袋实际应用中受力情况，分析不同材质、夹具固定方式、负载情况下，可循环拉链邮袋力学性能，节省人力、物力，为实际应用提供依据，同时，证明了涤纶树脂(PET)可应用于可循环拉链邮袋的制作，为绿色、环保、可降解、可循环拉链邮袋的制作奠定基础，对限塑、绿色发展有着重要的意义。
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  基于机器学习的声表面波温度传感器快速优化设计

  杨自由, 范彦平, 张晓焱

  . 2022, (15): 241-246. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.028

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  目的 为提高声表面波谐振器(SAWR)性能，制造高性能声表面波(SAW)温度传感器。方法 通过FEM/BEM理论，建立SAW温度传感器精确仿真优化模型，基于此模型对敏感基片的欧拉角进行大步长优化;同时，结合仿真数据并利用多项式回归模型对敏感基片的欧拉角进行小步长快速优化。结果 文中提出的FEM/BEM仿真模型与机器学习相结合优化设计方法不仅能够实现SAWR的精确模拟，而且可大幅提高优化效率。优化结果与实际器件的中心频率相对误差为0.4%，Q值相对误差为1.2%。文中提出的FEM/BEM仿真模型与机器学习相结合优化设计方法与纯FEM/BEM方法相比，单个切型计算速度提高了2 000多倍。结论 所设计的优化系统可用于谐振器敏感基片切型的快速优化设计，可缩短高性能SAW温度传感器的开发周期。
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  基于“货到人”拣选系统的动态货位分配研究

  张雪, 周丽, 路雪鹏, 尚娇

  . 2022, (15): 247-257. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.029

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  目的 为了提高“货到人”拣选系统的订单拣选效率，研究了电商仓库货位初始存储状态为非空情况下的商品货位分配问题。方法 考虑货架上现存商品信息、仓库空余货位数、待补货商品和新收入商品信息，提出基于商品关联度的分散存储策略，以极大化货架上所有存储商品的关联度之和为目标构建商品上架与下架的动态货位分配数学模型，并设计贪婪算法，再采用改进粒子群算法对贪婪算法得到的结果进行优化。结果 基于商品关联度的分散存储策略可以减少货架平均搬运次数29.32%左右。结论 与随机分配策略相比，文中提出的货位分配策略能够有效提升整个电商仓储中心的拣选速度。
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  基于ARM的机组式凹印机色组人机界面系统设计

  刘善慧, 钱颂, 陶涛, 李骏烽, 文庆

  . 2022, (15): 258-265. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.030

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  目的 根据机组式凹印机色组控制操作方便、快捷的功能需求，文中设计一款基于ARM的嵌入式色组人机界面系统。方法 在剖析电子轴控制系统结构组成的基础上，分析色组人机界面系统功能需求，提出基于ARM的嵌入式人机界面系统总体方案。利用Altium Designer软件对人机界面系统的硬件电路进行设计，利用Keil C软件对人机界面系统的软件进行开发，并对其性能进行实验研究。结果 经实验可知，人机界面系统具备显示、触摸操作、数据管理等功能，且触摸精度小于5个像素。结论 实验结果表明，文中设计的嵌入式人机界面系统可以满足机组式凹印机色组控制操作的要求。
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  基于丝网印刷的石墨烯印刷机干燥系统研究

  靳露, 杨梅, 李晋尧, 张明鸣, 朱茜琳, 张宏轩, 焦慧敏

  . 2022, (15): 266-273. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.031

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  目的 用石墨烯发热板代替红外灯管作为上光机干燥设备的热源，筛选出用于印刷干燥的石墨烯发热板的最佳实验方法和制备工艺。方法 文中通过分析与研究水性上光油干燥需求，设计水性上光机干燥控制系统，采用丝印技术制备了石墨烯干燥加热源。文中采用单因素实验法研究溶剂类型、固化温度以及涂层厚度分别对发热板导电性能及固化效果的影响，并对发热源进行通电试验研究其导电、导热性能。结果 实验表明纯净水作为溶剂更容易得到牢固性、平滑性良好的导电涂层，高温烧结温度为465～480 ℃时石墨烯电热涂层固化达到上光机干燥系统的需求，厚度为5～20 μm的涂层可同时满足发热板的导电性和牢固性。发热板平均阻值随涂层厚度、碳的质量分数的增加呈下降趋势。发热板通电时间越长、电流越大、电阻越大，发热板产生的热量越高，干燥源温升越高。结论 研究表明石墨烯具有良好的导电、导热性，得到了石墨烯发热板合理的制备工艺和方法。为将石墨烯加热源应用于印刷干燥领域提供了方案，为将丝网印刷技术引入绿色干燥系统提供了技术支撑。
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  直线式压电垂直驱动振动给料机设计

  苏江, 童杰, 沈燕虎

  . 2022, (15): 274-280. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.032

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  目的 为了满足现代电子工业领域中对微小电子元器件高速送料的需要，采用环形压电双晶片，设计一种直线式压电垂直驱动振动给料机。方法 首先对给料机结构进行设计，阐述其工作原理，通过对环形压电双晶片进行模态分析，确定双晶片工作振型。然后利用小挠度的弹性薄板理论，推导压电双晶片输出力的表达式，利用Matlab软件，探究压电陶瓷和基板的厚度与出力系数的关系，以及压电陶瓷和基板的弹性模量与出力系数的关系。最后制作振动给料机样机，并对其进行实验测试。结果 测试结果表明，系统有效工作频率为184～190 Hz，当驱动电源电压为220 V，频率186.8 Hz时，对3.2 mm×2.8 mm的发光二极管(LED)给料速度可达到22.6个/s，比市场上同型号的矩形压电双晶片驱动给料机速度提升了14.7%。结论 在精密电子元件高速输送的自动化包装或自动化检测线上具有良好的应用前景。
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  应用于圆饼工件分拣的码垛机器人自适应积分滑模控制

  王洪波, 姚嘉凌

  . 2022, (15): 281-288. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.033

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  目的 针对存在系统未建模特性和负载变化下码垛机器人关节空间轨迹跟踪控制的问题，设计一种基于结合时延估计技术与自适应积分滑模面的控制策略。方法 根据圆饼工件分拣需求，设计一款桌面式码垛机器人系统，推导机器人的运动学与动力学模型，给出关节空间轨迹规划算法，并基于无模型思想设计关节空间轨迹跟踪控制器。结果 利用雅克比伪逆法可反解出机器人的关节角;通过所提的轨迹规划算法能有效获得各关节运动轨迹;与PID控制器和积分滑模控制器相比，文中所提控制器具有较好的控制精度、较强抗干扰性和较高的鲁棒性。结论 仿真和实验结果表明，所设计的基于时延估计技术的自适应积分滑模控制器是合理的，能使得码垛机器人完成圆饼工件的分拣任务，具有一定的工程应用价值。
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  低碳物流国内研究综述

  贾县民, 屈亚美

  . 2022, (15): 289-300. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.034

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  目的 物流行业是“碳排放”的主要行业之一，低碳物流关系到“碳达峰”、“碳中和”目标的实现。方法 利用文献研究法，从低碳物流的概念及内涵入手，系统梳理有关物流低碳化的相关研究进展。首先，主要从低碳经济和循环经济的视角阐述低碳物流的概念及内涵，分析实现低碳物流的途径;其次，从物流运作的主要环节，即低碳运输、低碳包装、低碳仓储，以及低碳政策和低碳意识等方面进行文献的梳理、总结和评述。结论 指出从局部低碳化向系统低碳化研究视角的转变，利用现代信息技术和智能智慧工具助力低碳物流，瞄准中国物流实践，注重本土问题的研究是未来研究的主要方向。
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  基于TRIZ的筒纱自动缝纫包装系统设计与实现

  陈纪旸, 鹿全礼, 张佰顺, 杜付鑫, 张源民, 夏楠

  . 2022, (15): 301-307. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.025

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  目的 为了实现筒子纱的自动化缝纫包装，文中基于发明问题解决理论(TRIZ)提出并设计一套筒子纱自动化缝纫包装系统。方法 在结构设计方面，运用TRIZ理论进行分析，找出多对技术矛盾，根据分割与切割、预先作用、反向等发明原理设计实现一种新的缝纫及其夹持机构，解决传统筒子纱编织袋包装系统存在的工业缝纫机头无法移动，以及编织袋自身和筒子纱作为物料较为柔软、容易形变的问题。结果 对样机封包的稳定性进行了测试，将样品分9组，每组进行80次封包试验，总计720次。由试验结果可知，系统运行稳定，总体成功率达到99.70%。结论 基于TRIZ的筒纱自动缝纫包装系统对不同硬度、质地、尺寸的编织袋有很好的适应性，具备良好的推广应用价值。
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  香菇菌棒包装袋撑圆装置关键技术研究

  车娟, 李红斌

  . 2022, (15): 308-314. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.036

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  目的 为了提高香菇包装机的包装效率，提升包装机的整体性能。方法 首先分析研究包装袋基本参数、拉伸特性、人工套袋方式，通过类比人工套袋得到撑圆装置设计方案。基于此方案，对撑圆装置的关键结构尺寸参数进行详细设计。结果 建立了三维模型并导入Ansys进行静力学分析，得到了撑圆装置的应力分布云图。撑圆机构动作过程中受到的最大压应力为2.48 MPa，远小于树脂材料弯曲强度67 MPa;最大变形量为0.175 mm，出现在撑圆机构最前端，不影响后序动作。结论 文中证明了撑圆装置结构设计的合理性和模型建立的准确性，为同类型结构的设计提供一定的理论参考。
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  轮足式包装搬运机器人减振装置设计

  贾宏丽, 辛洪兵, 周顺豪

  . 2022, (15): 315-321. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.037

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  目的 为了降低轮足式包装搬运机器人在仓储运输等工作过程中受到振动冲击时对工作性能的影响，实现轮腿结合处的减振功能需求。方法 提出一种油压缓冲器与机械减振装置相结合的设计方案，分别用能量法和有限元法分析减振装置中主要弹性元件的刚度系数，比较采用不同结构弹性元件条件下驱动轮的刚度特性。结果 设计了具有油压缓冲器与平面S形弹性片的轮足式包装搬运机器人驱动轮机构，并进行了样机的轮式移动实验和环境冲击实验。实验过程中机器人的本体运动幅度波动很小，运行平稳，表明轮足式包装搬运机器人减振装置能有效地减少落地冲击，降低环境对包装件的物理冲击，验证了该减振装置设计的合理性与实用性。结论 该减振装置设计方案可以有效地减少轮足式包装搬运机器人在工作过程中受到的振动冲击，减小环境对包装件的物理作用，提高机械本体与电气元件的安全性，使它的工作性能更加稳定。
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  切丝机轴承时频特性诊断方法研究

  李准峰, 范磊, 赵旭东, 徐晓光

  . 2022, (15): 322-329. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.038

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  目的 为解决切出的烟丝粗细不均、流量不稳定、空穴跑片等问题。针对切丝机在高速旋转的工作状态下，刀辊主轴及各传动部件的轴承更易出现磨损和故障的现象提出解决方案。方法 通过构建实验平台分别采集正常轴承、内圈故障轴承、滚子故障轴承和外圈故障轴承的振动信号，在计算有效值、峰值、绝对均值、脉冲指标、峰值指标、峭度指标6个参数的基础上，提出切丝机轴承故障程度计算新方法。结果 研究表明，当转速为1 772 r/min和1 797 r/min时，时域故障程度、频域故障程度和时频域故障程度3种分析类型的结果保持了高度一致性，即内圈故障程度均大于外圈故障程度，滚子故障程度最小。结论 该方法表明时频特征分析综合了时域特征分析和频域特征分析的优点，能有效提高切丝机故障诊断的效率和准确性，并为其他旋转机械的故障诊断提供参考。