工业智能 方法与应用

**篇 工业智能基础 第1章 工业智能概述 / 002 1．1 智能制造概述 / 002 1．1．1 智能制造的概念及参考架构 / 002 1．1．2 智能制造的核心 / 009 1．2 工业智能概述 / 019 1．2．1 工业智能的概念 / 019 1．2．2 工业智能的分类 / 023 参考文献 / 029 第2章 工业智能基础 / 031 2．1 工业智能算法基础 / 031 2．1．1 工业智能的机器学习任务 / 031 2．1．2 常用工业智能经典算法 / 035 2．1．3 深度学习算法 / 042 2．2 工业智能流程 / 045 2．2．1 数据收集 / 046 2．2．2 数据预处理和特征工程 / 047 2．2．3 模型训练和强化 / 049 2．3 工业智能场景 / 051 2．3．1 预测性维护 / 051 2．3．2 质量检验与保证 / 052 2．3．3 制造流程优化 / 052 2．3．4 供应链优化 / 054 2．3．5 人工智能驱动的网络安全和隐私 / 054 2．3．6 自动物理安全 / 054 2．3．7 自动化数据管理 / 054 2．3．8 智能助手 / 055 2．3．9 人工智能驱动的研发 / 055 2．3．10 自主资源勘探 / 055 参考文献 / 055 第二篇 设计阶段的工业智能 第3章 结构设计的特征识别与优化 / 059 3．1 智能设计研究现状 / 060 3．1．1 智能设计研究方法 / 060 3．1．2 产品智能CAD设计研究现状 / 062 3．2 产品智能设计框架 / 063 3．3 智能设计中的关键技术 / 064 3．3．1 三维模型检索技术 / 064 3．3．2 加工特征自动识别技术 / 068 3．3．3 设计方案优化 / 070 3．4 基于点云语义分割的下颌角术前截骨规划 / 077 3．4．1 计算机辅助技术在下颌角术前截骨规划中的应用 / 077 3．4．2 下颌角点云语义分割网络 / 078 3．4．3 实验设计与结果 / 080 参考文献 / 082 第4章 设计文档结构化分析 / 087 4．1 国内外相关技术研究现状 / 088 4．1．1 标准电子文档文本提取及结构化相关研究 / 088 4．1．2 航空标准电子文档关键词自动提取技术的相关研究 / 089 4．1．3 航空标准电子文档信息检索技术相关研究 / 091 4．2 基于规则匹配的文本去噪和结构化方法 / 093 4．2．1 航空标准电子文档数据说明 / 093 4．2．2 航空标准电子文档文本去噪和结构化技术路线 / 098 4．2．3 基于开源工具的航空标准电子文档的文本提取实验 / 099 4．2．4 基于规则匹配的文本去噪方法 / 103 4．2．5 航空标准电子文档的文本数据存储结构 / 106 4．2．6 文本树的生成方法 / 108 4．3 航空标准电子文档关键词自动提取数据预处理方法 / 110 4．3．1 中文文档关键词自动提取方法技术路线 / 111 4．3．2 中文分词模型 / 111 4．3．3 停用词过滤 / 113 4．4 关键词提取案例 / 114 参考文献 / 119 第5章 装配工艺智能设计 / 124 5．1 装配工艺设计进展与现状 / 124 5．1．1 装配工艺信息建模研究现状 / 124 5．1．2 装配工艺规划研究现状 / 126 5．1．3 装配工艺评价研究现状 / 127 5．2 基于知识图谱的装配工艺智能设计方法 / 128 5．2．1 基于知识图谱的装配工艺信息建模 / 128 5．2．2 基于Bi-LSTM的装配工艺信息模型构建方法 / 133 5．2．3 基于图嵌入的装配工艺生成方法 / 136 5．2．4 基于点云深度学习的装配干涉检测方法 / 144 5．3 某航空发动机压气机转子部件装配实例与验证 / 147 5．3．1 装配工艺知识图谱数据库自动构建 / 147 5．3．2 基于图嵌入的装配工艺自动生成 / 152 5．3．3 多装配工艺方案可行性评价 / 155 参考文献 / 158 第三篇 制造阶段的工业智能 第6章 工业缺陷图像智能检测 / 162 6．1 工业缺陷图像检测进展与现状 / 162 6．1．1 工业缺陷图像检测的定义 / 162 6．1．2 工业缺陷图像检测发展历程 / 164 6．1．3 基于深度学习的工业缺陷图像检测进展 / 165 6．2 基于卷积神经网络的铸件缺陷检测模型 / 175 6．3 基于注意力机制的细粒度铸件缺陷识别方法 / 176 6．4 基于深度学习的铸件射线图像检测案例 / 179 6．4．1 输入分析 / 179 6．4．2 训练过程分析 / 180 6．4．3 输出分析 / 182 6．4．4 模型评估 / 184 6．4．5 成果展示 / 185 6．5 面向工业缺陷识别的可解释性深度学习方法 / 186 6．5．1 工业缺陷检测过程的可解释性需求分析 / 186 6．5．2 可解释性分析研究现状 / 187 6．5．3 基于可解释性方法的焊缝缺陷检测案例 / 188 参考文献 / 189 第7章 人工作业行为检测与监控 / 194 7．1 作业行为检测与监控的进展与现状 / 194 7．2 作业行为检测与监控算法总体框架 / 197 7．2．1 人体姿态估计 / 197 7．2．2 行为检测 / 201 7．2．3 作业安全监控 / 205 7．3 基于深度学习的作业行为检测与监控方法 / 205 7．3．1 基于OpenPose的骨架提取与建模 / 205 7．3．2 基于双流LSTM融合网络的作业行为特征提取 / 208 7．3．3 作业行为检测识别 / 214 7．3．4 基于GRU的作业行为流程序列编码 / 215 7．3．5 基于规范性感知网络的作业行为规范性权重挖掘 / 217 7．3．6 基于逻辑回归的规范性判断 / 220 7．4 基于作业行为检测的人机协作装配案例 / 222 7．4．1 案例介绍 / 222 7．4．2 实验环境设置 / 225 7．4．3 功能验证 / 225 参考文献 / 227 第8章 制造过程的人机协同 / 231 8．1 人机协同研究进展与现状 / 231 8．1．1 研究动机 / 231 8．1．2 目标物体检测 / 235 8．1．3 散乱对象拾取 / 237 8．1．4 人机协作 / 238 8．2 人机协作环境中的场景理解 / 239 8．2．1 散乱场景的虚拟数据集构建 / 240 8．2．2 基于视觉的物体识别与定位 / 244 8．2．3 抓取顺序与机器人姿态调节方法 / 253 8．3 基于强化学习的人机协同 / 264 8．3．1 机器人感知基础 / 264 8．3．2 基于强化学习的任务决策 / 266 8．3．3 基于强化学习的人机协同制造 / 272 8．4 案例研究 / 278 8．4．1 散乱零件的识别与拾取 / 278 8．4．2 发电机装配 / 282 参考文献 / 287 第四篇 运维阶段的工业智能 第9章 生产作业运行智能管控 / 293 9．1 生产作业运行智能管控进展与现状 / 293 9．2 基于知识图谱的生产作业智能管控模型 / 298 9．2．1 生产全过程状态感知模型 / 298 9．2．2 面向生产过程的数据建模 / 299 9．2．3 面向生产全过程的知识图谱构建 / 306 9．3 数据驱动的生产作业智能管控优化技术 / 311 9．3．1 纺纱生产工艺流程设计与布局仿真优化技术 / 311 9．3．2 基于工业互联网平台的纺纱生产全流程 / 315 9．3．3 生产过程在线检测与生产状态远程监控技术 / 317 9．3．4 基于工业大数据平台的协同优化 / 323 9．4 生产作业智能管控案例 / 330 9．4．1 环锭纺纱能耗智能管控平台架构设计方案 / 330 9．4．2 基于*小量化误差的纺纱能耗智能监控与预警 / 332 9．4．3 基于状态驱动的纺纱能耗智能调控 / 333 9．4．4 基于核心影响因素的纺纱能耗分析预测 / 334 参考文献 / 336 第10章 设备故障诊断与预防性维修 / 341 10．1 设备故障诊断与预防性维修进展与现状 / 341 10．2 设备故障诊断 / 346 10．2．1 基于CNN的设备故障诊断 / 346 10．2．2 基于卷积神经网络的设备故障诊断方法 / 348 10．2．3 基于卷积神经网络的设备故障诊断案例 / 351 10．3 设备预防性维修 / 355 10．3．1 基于迁移学习的设备预防性维修 / 355 10．3．2 基于迁移学习的设备预防性维修方法 / 359 10．3．3 基于迁移学习的设备预防性维修案例 / 364 参考文献 / 370 第五篇 工业智能热点研究 第11章 设备故障诊断与预防性数字孪生与工业智能 / 376 11．1 数字孪生进展与现状 / 376 11．1．1 数字孪生发展历程 / 376 11．1．2 相关工作 / 378 11．1．3 数字孪生定义和参考模型 / 379 11．2 数字孪生装配 / 386 11．2．1 基于数字孪生的装调理论体系 / 386 11．2．2 体系方法 / 386 11．2．3 应用案例 / 394 11．3 数字孪生加工 / 396 11．3．1 面向加工的数字孪生模型 / 396 11．3．2 加工过程中的智能方法 / 400 11．3．3 数字孪生加工案例 / 406 11．4 数字孪生智能评估 / 407 11．4．1 模型智能评估思想 / 408 11．4．2 模型保真度评估方法 / 413 11．4．3 评估案例 / 418 参考文献 / 422 第12章 设备故障诊断与预防性AI+AR辅助下的制造 / 427 12．1 AR概述 / 427 12．1．1 AR的定义及发展 / 427 12．1．2 AR关键技术 / 428 12．2 面向AR的加工过程信息多视图构建与交互 / 430 12．2．1 基于AR的加工过程信息集成模型描述与定义 / 430 12．2．2 面向AR的加工过程信息多视图构建方法 / 431 12．2．3 面向AR的加工过程信息多视图交互方法 / 434 12．3 基于多元信息融合的模型虚实融合方法 / 437 12．3．1 虚实融合基本思想与流程 / 438 12．3．2 梯度描述符离线学习 / 438 12．3．3 多元信息融合的在线识别与追踪 / 443 12．3．4 方法验证与讨论 / 449 12．4 基于AR的加工原型系统开发与案例分析 / 454 12．4．1 原型系统开发与实现 / 454 12．4．2 系统功能验证与应用实例 / 458 参考文献 / 463