机床与液压

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张续冲, 杨朋

机床与液压. 2021, 49(15): 1-4,28.

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基于自主搭建的Delta并联机器人,深入研究其拖动示教以及示教再现过程,以降低其控制难度,提高并联机器人实用性和协作性。对Delta机器人进行运动学建模和动力学建模,然后进行无外部传感器机器人的拖动示教实验,并在对各关节轨迹优化后进行运动再现。结果表明:通过该方法,操作人员能够便捷地对并联机器人进行拖动示教,实现机器人的快速部署。

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基于CANopen协议实现TX90机器人外部轴通信

葛吉喆, 高元楼, 徐林栋

机床与液压. 2021, 49(15): 5-9,23.

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以史陶比尔(Stäubli)TX90六轴工业机器人为例,介绍CANopen通信协议中过程数据对象的通信过程。在机器人控制器不具有电子数据文档导入功能的情况下,针对机器人主站对象字典未按照DSP402设备子协议设置对象0x6060长度的问题,提出一种在外部轴驱动器对象字典中增加对象的方法。拆分机器人控制器发送的16位数据,将低8位数据存储在外部轴驱动器对象0x6060中,高8位数据存储在0x607E中。在不丢失机器人发送数据的前提下,完成外部轴驱动器与机器人控制器的组网,实现外部轴与机器人本体六轴同步运动。

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基于双目视觉和距离误差模型的工业机器人运动学参数标定方法

符桂铭, 郭文静, 耿涛, 梅雪松, 杨乐

机床与液压. 2021, 49(15): 10-16,43.

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基于距离误差模型的标定技术,建立机器人末端距离误差与机器人运动学参数误差间的模型关系,避免了标定过程中坐标系的转换误差,能显著提高标定精度。视觉测量技术具有测量精度高、非接触性、实时性强等特点,与传统的机器人末端测量手段相比,具有成本低、操作简单等优势。研究一种将距离误差模型与视觉测量技术相结合的机器人标定方法,用于提高工业机器人特定工作空间的精度。采用双目视觉系统,将相机外置于机器人进行测量。基于距离误差模型进行机器人参数标定,利用标定结果进行运动学参数补偿。结果表明:特定标定工作空间内的距离误差都有所改善;在标定轨迹上,绝对距离误差的平均值从0.279 9 mm减少为0.104 4 mm,非标定轨迹的误差降幅高达50%以上,验证了该方法的可行性。

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基于改进能观性的扩展卡尔曼滤波机器人定位

王立玲, 苏华强, 马东

机床与液压. 2021, 49(15): 17-23.

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为解决EKF-SLAM算法的状态估计不一致问题,提出一种改进能观性的EKF算法。利用每一个状态变量的第一个可用估计值计算滤波器的雅可比矩阵,从而保证误差状态系统模型的可观测子空间与实际的非线性SLAM系统的可观测子空间具有相同维数。在测量噪声协方差未知的情况下,对EKF-SLAM算法运用初始化的指数移动平均法估计测量噪声协方差。结果表明:改进的EKF-SLAM算法比传统EKF-SLAM算法的定位更精确,均方误差至少降低30%。

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基于视觉的移动机器人避障控制系统设计

李娟, 秦伟

机床与液压. 2021, 49(15): 24-28.

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针对三轮全向移动机器人自主避障行进问题,提出一种以STM32F1处理器为核心的视觉避障控制系统。分析三轮全向移动机器人运动模型,设计避障机器人的硬件控制系统。利用OpenMV OV7725图像模块识别障碍物并获取障碍物位置信息。根据位置信息,采用模糊控制算法控制机器人移动方向,实现自主避障功能。结果表明:利用该系统,三轮全向移动机器人能自主识别并成功避开行进路线中的障碍物。

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并行连杆传动的机械手指结构设计及运动学分析

罗萍, 张晓晓, 龚晓光, 杨波, 常峥

机床与液压. 2021, 49(15): 29-32.

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针对现有汽摩装配工艺中所用机械手存在抓取方式单一及手指结构复杂的问题,设计一种两组连杆并行传动的三自由度机械手指,运动学分析结果证明该手指具有平滑的运动轨迹。搭建由3个该机械手指构成的机械手并进行目标抓取实验。实验结果表明:由该机械手指构成的机械手能够对多种形状目标实现稳定抓取,且具有较好的柔顺性与灵巧性,为汽摩装配工艺提供了参考。

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基于SMART PLC的移动机器人控制系统

覃尚活, 郭乾, 刘颖辉, 苑成友

机床与液压. 2021, 49(15): 33-36.

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为降低仓储物流的人工成本,提高物流企业的自动化水平及生产效率,以西门子SMART 200 PLC作为核心控制器,利用磁条进行路径导引,采用超声波、光电传感器、防撞条3种传感器构成机器人的三级安全防护系统。以昆仑通态TPC7062KX嵌入式一体化触摸屏作为人机交互界面。通过设计控制电路、编写运动控制程序、编辑人机交互界面等完成移动机器人控制系统的开发。该系统能够实现移动机器人前进、后退、直行、转弯、调速、停车、自动运行、手动运行等功能,并且运行平稳可靠、操作简便、安全性强,能够很好地完成物料运送任务。

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冗余度机械手逆运动学果蝇优化算法的改进

阳复建, 陈志

机床与液压. 2021, 49(15): 37-43.

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逆运动学问题是冗余度机器人运动控制、轨迹规划和动力学分析的基础,也是机器人学中最重要的问题之一。以末端执行器位姿的误差最小为优化目标,建立适应度函数,将求解冗余度机械手的逆运动学问题转化为一个等价的优化问题,在优化算法的基础上通过杂交变异果蝇优化算法(HMFOA)进行冗余度机械手逆运动学问题的求解。采用嗅觉搜索杂交突变机制和视觉搜索的动态实时更新机制,有效解决果蝇优化算法(FOA)的收敛问题,并提高算法的收敛速度。为进一步验证HMFOA的有效性,在七自由度机械手上对HMFOA进行了测试,将其结果与FOA、LGMS-FOA和AE-LGMS-FOA等算法进行了比较,证明HMFOA能有效地解决冗余机械手的逆运动学问题。

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用于水泥电杆爬杆的配电带电作业机器人研制

张建飞, 廖德胜, 梅雪川, 叶敏, 郭鹏

机床与液压. 2021, 49(15): 44-51.

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目前的配电带电作业主要是通过绝缘斗臂车来实现,但是由于地形的限制,难以在山地、水田等环境中开展。为解决以上问题,提出一种适合配电带电作业的爬杆机器人平台。提出机器人平台的总体设计思想;介绍平台硬件和软件的设计原理和实现方法;形成实际的爬杆机器人。该机器人的主体既是一个操作臂又是一个爬行体。结果表明:该机器人可以实现自主爬杆,在到达电杆指定位置后可开展部分配电带电作业项目。

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柔性制造生产线仿真设计与关键数据标定

郝建豹, 蔡文贤

机床与液压. 2021, 49(15): 52-56,133.

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以基于IRB1410的多机器人柔性制造生产线为研究对象,利用SolidWorks和RobotStudio提出一种虚拟仿真生产线构建方案。简述多机器人柔性制造仿真生产线组成及工艺流程,介绍机器人法兰盘中心点的定义、手部坐标系的标定、工件坐标系的标定,并设计了数控机床的Smart动态组件;在仿真生产线编制了离线程序,根据加速度、轨迹规划,展示了机器人运行情况,运动轨迹仿真结果表明轨迹规划及编程符合预期。实践证明:借助虚拟仿真生产线,有助于实体生产线的设计、优化、调试等,为实体生产线提供理论依据。

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交叉耦合控制的平移并联机器人位置控制研究

马小燕, 杨润贤, 葛强

机床与液压. 2021, 49(15): 57-61.

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为了改善平移并联机器人对期望位置跟踪的准确性,提出基于交叉耦合控制的集成电液伺服驱动平移并联机器人位置控制。通过对三自由度集成电液伺服驱动平移并联机器人结构和控制方法进行分析,以机器人的末端执行器为基础,定义位置及角度坐标系,在此坐标系上计算并联机器人的逆向和正向运动学解;通过液压轴的伸长长度,求取液压轴的速度和加速度,进而得出集成电液伺服驱动器的动力学模型。以集成电液伺服驱动器的位置误差为基础,求取三自由度下集成电液伺服驱动器的同步误差,利用该同步误差,构造交叉耦合误差模型,进而求取广义误差模型,建立交叉耦合控制器,以实现对机器人的位置进行控制。实验结果显示:与粒子群方法相比,所提方法对正弦及不规则期望位置的跟踪准确度较高,跟踪准确度分别提高了40%和42.15%。可见,所提方法能够对集成电液伺服驱动的平移并联机器人进行准确的位置控制。

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一种机器人末端执行器的姿态控制算法

谭红, 雷沛, 李现坤, 张乐, 伍承旭

机床与液压. 2021, 49(15): 62-66,137.

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利用工业机器人实现飞机零部件自动制孔时,由于产品大多曲率大,且形状不规则,末端执行器很难用一种姿态完成加工。提出一种末端执行器加工姿态的初步控制算法,优化机器人制孔姿态,防止加工过程中出现碰撞干涉等情况,并基于DELMIA软件搭建了机器人制孔仿真平台,验证了该算法的可行性。

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多层多道焊机器人离线编程路径规划

廖伟东, 李俊渊, 黄昕, 田吕

机床与液压. 2021, 49(15): 67-70.

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面向机器人多层多道焊接轨迹人工示教编程效率低、难度大的问题,为了提高焊接质量与效率,基于OpenCASCADE建模引擎,开发多层多道焊机器人离线编程软件,从工件模型中提取焊缝信息,取代在线示教操作。提出一种用户自定义焊层焊道数目的路径规划算法,确定每个焊道的空间位置、焊接速度,同时规划焊枪末端姿态,避免与工件发生碰撞。通过机器人加工仿真运动,表明各个焊道位置准确、姿态平顺,验证了路径规划的正确性与可行性,并在实际焊接试验中获得良好的焊接效果。

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云服务器环境下基于Android移动平台的机器人控制系统研究

朱昱林

机床与液压. 2021, 49(15): 71-76.

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在移动互联网进入5G时代的背景下,结合云技术设计一种基于Android移动平台的远程机器人控制系统。设计控制系统的总体通信方案,利用云服务器、TCP/IP协议接收和传递远程通信数据,并融合了Android终端系统的控制功能,以达到远程控制的目的;控制系统硬件部分包括STM32F103T8U6型主控芯片、I2C总线、电源模块、避障模块等,给出系统软件总体架构与主控程序,并重点阐述基于滤波处理的机器人传感数据处理核心算法。测试结果显示:基于Android移动平台的远程机器人控制系统在4个方向的轨迹控制方面表现良好,没有出现过大的偏差,通信网络延迟也低于传统的控制方案。

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焊接工艺参数化编程的设计与应用

李汉超, 高燕, 黄昕

机床与液压. 2021, 49(15): 77-79.

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传统的工业机器人在焊接领域的应用主要是根据示教编程器对焊接参数、路径的点位进行手动依次示教而完成的,在面对一些规则但轨迹具有重复性的焊接模型时,传统手动示教效率较低、操作繁琐。针对一种仿α梁盒的焊接应用,结合自主研发的焊接工艺包,设计一套可用于规则模型焊接的可视化参数编程模块,该模块可根据导入模型的关键参数,生成模型样本,通过在样本中选取焊接路径点,生成可直接用于焊接的机器人程序;其中,焊接工艺的相关参数可结合实际通过焊接工艺包进行修改;过渡点可在机器人程序中自由增加;焊接执行中的工作状态可通过模块界面获取并进行监控。该设计可以提高焊接工艺在工作现场的应用效率,简化功能使用的复杂程度,同时保持较高的程序编辑自由度。

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复杂曲面快轴伺服加工技术

梁建成, 戴一帆, 关朝亮, 杜春阳

机床与液压. 2021, 49(15): 80-86,100.

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采用一种直线滚动导轨式快轴伺服系统对典型复杂曲面进行加工。介绍快轴试验样机结构和快轴控制系统控制算法。根据快轴伺服装置的简化模型求得快轴试验样机数学模型。分析快轴伺服系统控制模型,建立快轴伺服系统动刚度数学模型。通过理论仿真和实验研究系统控制参数对动刚度的影响规律,并对提高伺服动刚度后的快轴伺服系统进行性能测试。对典型复杂曲面进行快轴切削实验,验证了该快轴伺服系统加工复杂曲面的精度较高。

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精密卧式加工中心空间误差的建模、测量与补偿技术

黄强, 邓萌, 钟开英

机床与液压. 2021, 49(15): 87-92.

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采用空间误差补偿技术,可有效提高数控机床的空间定位精度。以一台精密卧式加工中心为对象,系统阐述其几何误差补偿中的关键问题及解决方案。通过三维误差建模与分析,得到该机床的21项几何误差中有17项需要测量和补偿,另外4项误差对机床定位精度的影响甚微。以此为依据,设计误差测量及补偿方案,并给出误差的具体测量方法和补偿结果。结果表明:经过一次系统地误差测量与补偿,精密卧式加工中心的空间定位精度可以提高50%~70%;合理规划和实施空间误差测量,可大幅提高测量效率。

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一种基于物体特征提取的棒材快速计数方法

赵晓, 何立风, 张辉, 姚斌

机床与液压. 2021, 49(15): 93-96,117.

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棒材计数的自动化水平是衡量企业智能化、信息化程度的一个重要方面。根据堆叠棒材图像中棒材像素的分布特征,提出一种基于物体特征提取的棒材快速计算方法,用以解决生产、生活中堆叠棒材快速计数问题。利用连通域标记算法对棒材二值图像中的物体像素进行标记处理并统计物体特征值,根据物体特征值进行堆叠棒材的自动计算。整个处理过程仅需要扫描图像一遍。实验结果表明:所提方法能够快速、准确实现堆叠棒材的自动计数。

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基于SolidWorks的异形瓶转瓶螺杆设计

胡祯, 杨志军, 毕辉

机床与液压. 2021, 49(15): 97-100.

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分件供送螺杆装置可完成规则或不规则的成批量包装容器的增距、减距、分流、合流、升降、起伏、转向、翻身等动作。基于SolidWorks软件,利用范成法原理完成复杂瓶形的转向螺杆设计。将操作过程模板化,直接修改对应的模型即可完成新瓶形的螺杆设计。通过对比分析转动加速度曲线,提供了一种合适的转动曲线。同时,对建模误差和输送平稳性进行了分析。

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多深孔特征汽车端盖的模型重构

王春香, 纪康辉, 郝林文, 王耀

机床与液压. 2021, 49(15): 101-103,156.

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为获取多深孔特征汽车端盖的实体化模型,对其模型重构方法进行研究。运用Geomagic Wrap完成点云数据的精简和噪点的去除,应用GA-BP算法对跨面点云孔洞修补。利用Geomagic Design X的正逆向结合设计功能,截取深孔特征处的轮廓;基于点云的自动特征识别进行参数化修正,运用正向设计命令完成实体模型的重构。采用Geomagic Control X软件对实体模型与原始点云数据的偏差进行分析,验证了该建模思路能够获得满足精度要求的汽车端盖实体模型,对具有相似情况的零件模型重构提供了参考。

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基于前置并联式结构的液压混合动力节能特性研究

董晗, 金鑫, 冀秉魁, 李明达, 姚雪萍, 王隶梓

机床与液压. 2021, 49(15): 104-110.

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传统后置式并联液压混合动力车辆中二次元件在运行时会出现长时间超速或低速工况。为尽可能提高车辆燃油经济性,同时使二次元件尽可能工作在高效区间,提出将转矩耦合器置于发动机与变速器之间,并称此种结构为前置并联结构。其特点是液压混合动力系统通过变速器调速增扭后,再将动力传递至驱动桥。通过建立液压混合动力汽车的仿真模型,对车辆发动机做功、油耗、起步加速性能等进行对比分析,并进行了实验车验证。结果表明:前置并联混合动力结构能量回收再利用率高,节能效果明显;该结构可以有效提升车辆的动力性能和爬坡性能。

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金属回转体表面涡流探伤装置设计

汪建新, 王培屹, 段茹茂

机床与液压. 2021, 49(15): 111-113,187.

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为更准确地对昂贵金属回转体进行裂纹定位工作,根据涡流检测原理设计一种用于金属回转体表面的裂纹检测装置。该检测装置采用涡流传感器直线移动、回转体旋转的检测方式对回转体的外表面进行全面检测。检测装置主要由变速器、传动结构、涡流传感器、提离调整机构和坐标记录结构组成,通过涡流传感器-数据采集卡-计算机之间的数据传递来对输出数据进行降噪、显示及储存。该装置可用于较大直径回转体表面裂纹的检测与储存,给裂纹车削工作提供方便,也为其他设计人员提供了参考。

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蜗杆驱动数控转台传动机构研究

田壮, 穆英姿, 侯春明, 黄一师, 刘峰, 陈经伟

机床与液压. 2021, 49(15): 114-117.

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分析蜗杆在数控转台的应用及其机械传动原理和控制原理,以及齿侧间隙的调整方法。推导数控转台蜗轮、蜗杆、支承轴承受力的计算公式。研究齿轮和蜗杆传动机构误差及蜗轮偏心装配对数控转台精度的影响。介绍了激光干涉仪法检测数控转台精度的检测原理和方法。研究内容为数控转台蜗杆传动机构和轴承的受力计算提供方法,为数控转台的精度设计、调试、检测提供参考。

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汽车橡胶工件视觉分拣系统设计

翟伟良, 姜立标, 施志敏, 许赓渝, 李伟秋

机床与液压. 2021, 49(15): 118-123.

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为了提升生产过程中的自动化水平,利用机器视觉结合三菱FX系列PLC设计了一套兼容多种产品自动分拣的系统,该系统是集上料、传送、检测、分拣、包装于一体的自动化系统。通过对小工件进行自动分拣,提高了小工件分拣的生产效率,同时保证了生产的质量,减少人员的投入,产生良好的经济效益。该系统为同种类型的小工件分拣提供参考。

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负载对数控转台精度影响的研究及试验设计

刘峰, 田壮, 穆英姿, 侯春明, 黄一师, 谭智

机床与液压. 2021, 49(15): 124-127.

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分析数控转台工作时力和力矩载荷的工况特点,以及YRT转台轴承和抱闸机构承受工作载荷作用时的工作原理。推导六自由度载荷作用下转台主轴形变的计算公式,并总结工况载荷对转台变形和精度的影响。设计了在轴向载荷、径向载荷、弯曲载荷、扭转载荷下检验转台变形的方法。研究内容为数控转台轴承支撑结构和抱闸机构的设计计算提供参考,为数控转台的载荷试验提供试验和检验方法。

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价值流在液压螺纹插装阀精益制造的应用

梁博健

机床与液压. 2021, 49(15): 128-133.

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为改进某液压公司螺纹插装阀生产过程,对生产线进行精益改善。以价值流图为主线,运用山积图识别和记录过程中的浪费,采用5 Whys法分析产生浪费的原因。利用ECRS方法优化生产线结构和工艺以消除浪费,并结合标准作业方法绘制价值流未来状态图,实现了对生产线的精益改善。结果表明:改善后比改善前生产周期缩短了34.9%,在制品库存天数缩短了56.8%,增值比提升了51.2%,生产效率明显提升。

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汽车线束波纹管自动切割控制系统的设计

闫占辉, 刘旦

机床与液压. 2021, 49(15): 134-137.

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通过Microsoft Visual C++操作平台开发用户操作界面,利用PLC实现位置控制和速度控制,采用卡尔曼滤波算法实现在线检测,研发了汽车线束波纹管自动切割机。该自动切割机可实现进给、切割、检测自动化,且定位精确、锁紧快速。电控部分可实现波纹管切割机运动部件位置调整,检测部分可通过图像获取和特征抽取方法检测波纹管的波峰位置。结果表明:所开发的汽车线束波纹管切割机是一种稳定、有效、可切割到波峰位置的自动切割装备。

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齿轮泵困油压力抵消部分径向力的方法与措施

李玉龙

机床与液压. 2021, 49(15): 138-140,156.

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为缓解径向力对齿轮泵造成的危害,从考虑困油压力的介质压力分布、径向力计算和径向力抵消结构3个方面提出困油力抵消部分径向力的方法和一款浮动侧板内侧面上的实施结构,并进行实例运算和分析。结果表明:困油抵消法是通过进油侧的部分困油力去弥补该区域进油方向上的介质作用力,从而实现该方向上的径向力趋于0;抵消结构的顶缘导油槽为初步减少径向力的措施,偏置八字形卸荷槽能提供很大的卸荷面积,避免气穴现象的发生,偏置圆形卸荷槽仅能提供较小的卸荷面积,从而获得抵消径向力所需的困油力;案例中的抵消率达46.15%,八字形、圆形卸荷槽的偏置值分别为0.32、0.56 mm,得到困油抵消法在理论上和实施上可行的结论。

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可调压式液压蓄能器的节能仿真分析

马浩钦, 武锟辉, 高有山, 秦泽, 鲍东杰, 左旸

机床与液压. 2021, 49(15): 141-145.

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针对气囊式液压蓄能器在工作中充放能不充分、能量密度低、工作参数不可调节的问题,提出一种可调压式液压蓄能器来改善上述问题。通过对可调压式液压蓄能器工作原理的分析,在AMESim软件中建立仿真模型,并将此蓄能器结合非对称泵应用于液压缸举升节能回路,同时设置采用气囊式液压蓄能器的回路为参照,开展节能仿真研究。结果显示:可调压式液压蓄能器比气囊式液压蓄能器多放能29%,电机多节能7.46%,有利于提高工程机械能量回收效率和作业性能。

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复合节流调速回路特性数值仿真分析

罗艳蕾, 迟宝堃, 胡耀能, 陈旺

机床与液压. 2021, 49(15): 146-149.

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对系统各元件进行动态分析,采用状态方程法建立复合节流调速回路数学模型。基于龙格-库塔法原理对回路特性进行数值计算与分析,并基于AMESim建立复合节流调速回路的仿真模型。获得进出口节流阀的面积比、液压缸外负载等参数对液压缸运动速度、进口及出口压力的影响规律。仿真所得结果与MATLAB数值计算结果一致。在不同外负载的情况下进行实验,验证了该回路中液压缸具有较好的速度刚度及稳定性。研究结果为复合节流调速液压系统的设计、优化提供了参考。

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套筒调节阀等百分比节流套筒开孔参数化研究

王伟波, 蒋永兵, 颜炳良, 祝欣慰, 邵杰, 张贤

机床与液压. 2021, 49(15): 150-156.

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针对套筒调节阀节流套筒设计难点,根据调节阀流量方程和流量特性的相关理论,结合开孔几何设计方程,对其等百分比流量特性的节流套筒开孔进行参数化研究。以可调比为50∶1的DN50(C_vmax24)、DN250(C_vmax450)和DN500(C_vmax1860)套筒调节阀为例,进行多孔节流套筒的设计。采用Fluent仿真软件,分别对3台调节阀10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%和100%开度时的模型进行仿真试验。结果表明:DN50(C_vmax24)套筒调节阀除10%开度外,其余开度时仿真和理论流量系数相对误差均在10%以内;DN250(C_vmax450)和DN500(C_vmax1860)套筒调节阀所有开度时的仿真和理论流量系数的相对误差均在10%以内,且相对精度较高;理论和试验流量特性曲线高度吻合。研究结果弥补了该套筒调节阀节流套筒设计方法上的不足,为调节阀行业的发展提供助力。

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基于液压变压器的液压挖掘机节能研究

赵春红, 郭涌

机床与液压. 2021, 49(15): 157-161,167.

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针对液压挖掘机阀控液压系统能量利用效率低的问题,提出一种基于液压变压器的液压节能系统,并对其节能效果进行研究。分别在AMESim和AMESim-MATLAB环境下对阀控液压系统和基于液压变压器的液压节能系统的能耗进行研究;对阀控液压系统和液压节能系统的能量利用效率和节能效果进行对比分析。结果表明:采用液压变压器作为主要控制元件的液压节能系统具有较好的动态性能,且能量利用率相对于阀控液压系统有显著提高,节能效果优良,可为液压挖掘机的节能优化改进、降低系统的装机功率提供参考。

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dVRK外科机器人操纵臂建模与控制

翟文正

机床与液压. 2021, 49(15): 162-167.

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为提高dVRK外科机器人主操纵臂控制系统的快速响应性和控制实时性,开发一种基于Simulink Real-Time和实时目标机Speedgoat的外科机器人主操纵臂实时控制系统。利用D-H法建立主操纵臂坐标系并推导运动方程,通过设计和建立位置控制算法和仿真模型,设计UDP Real Time通信指令和相关应答机制,构建了“宿主机-目标机”的机器人实时控制系统。试验结果表明,系统实时准确地完成了外科机器人操纵臂的数据采集和相关控制算法验证。

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焊接机器人特征参数预测方法的研究综述与展望

吴月玉, 张弓, 林群煦, 侯至丞, 杨文林, 刘胜祥, 徐群华, 张雨航

机床与液压. 2021, 49(15): 168-173,199.

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焊接机器人可大大改善工人劳动条件、提高生产效率,其特征工艺参数的合理选择是确保焊缝成形质量的关键。分析了焊接机器人焊接过程中关键特征工艺参数对焊接质量的影响,并对各种工艺参数的预测方法及其特点进行了分析和综述。对焊接机器人特征参数预测方法的发展趋势进行了展望,提出了未来的研究方向。

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机床滚珠丝杠进给系统热误差研究现状与发展趋势

满兵, 郭永环, 范希营, 李璐璐, 李春晓

机床与液压. 2021, 49(15): 174-179.

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机床的热误差已成为影响机床工作性能的最主要因素之一,滚珠丝杠作为机床进给系统关键部件,其热变形直接影响着机床的加工精度。因此,对滚珠丝杠进行热误差控制与补偿十分重要。过去几十年里,国内外学者对滚珠丝杠进给系统热误差研究可以分成三部分内容:热特性研究,热误差建模和热误差补偿。先通过滚珠丝杠热特性分析获取必要的参数,然后以此为基础进行合理的热误差建模,最后进行热误差检测及其补偿。以此为脉络展开,分别探讨了三部分内容国内外的研究现状以及存在的优缺点,并对未来的研究趋势进行了展望。

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基于CIELMD与RCMFE的往复压缩机轴承间隙故障特征提取方法

陈桂娟, 江群, 李玉倩, 赵海洋, 王金东

机床与液压. 2021, 49(15): 180-187.

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针对往复压缩机轴承间隙故障诊断振动信号强非平稳、非线性与特征耦合特性,提出基于复合插值包络局部均值分解(CIELMD)与精细复合多尺度模糊熵(RCMFE)特征提取方法。使用CIELMD方法分解不同轴承间隙故障信号,利用相关系数筛选包含主要故障信息的PF分量;通过RCMFE方法定量描述PF分量构成状态特征矩阵,为解决信息冗余问题,进一步使用文化基因算法优选矩阵中平均样本距离最大的元素,构成可分性良好的特征向量。往复压缩机轴承间隙故障模拟信号试验结果表明:该方法提取故障特征可分性强,故障识别准确率高。

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基于GA-BP的机电作动系统传感器故障诊断研究

白玉轩, 杨建忠, 孙晓哲, 戴闰志, 黄铭媛

机床与液压. 2021, 49(15): 188-194.

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机电作动器已经用于民航客机飞控舵面的控制,机电作动系统中传感器输出的正确性对系统正常工作影响较大,因此对传感器进行快速有效的故障检测非常必要。分析机电作动系统的传感器故障模式,针对当前故障检测在处理液态与非液态故障时所需信息多、检测时间长等问题,设计二级GA-BP神经网络对传感器故障模式进行诊断,对比分析了不同训练方式的神经网络方法,确定使用莱温伯格-马夸特学习方法的神经网络的故障诊断分类结果更加准确,并通过遗传算法对神经网络进行了优化。最后通过机电作动系统仿真实验平台验证该方法的有效性。创新之处在于采用了二级网络架构,快速检测液态故障与非液态故障,有效减少了网络故障检测的所需信息量和故障检测时间。

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基于萤火虫算法优化VMD的滚动轴承故障检测

李道军, 卢青波, 宋航帆

机床与液压. 2021, 49(15): 195-199.

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滚动轴承的工作环境通常受噪声干扰严重,故对其故障检测颇有难度。针对此问题,提出基于改进萤火虫算法优化VMD参数的方法。首先利用快速谱峭度分析信号,得到带通滤波器的最佳参数后,对信号进行滤波即初步降噪;其次经萤火虫算法优化得到VMD的最优参数K和α,根据所得参数将信号分解为若干个IMF分量,并以相关系数和散布熵为原则重构信号;最后用Hilbert包络解调重构后的信号得到故障特征。通过对试验数据的分析以及与LMD分解的对比可知,该方法能可靠地检测出轴承故障特征。

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汽轮机给水泵机组双联泵失效分析

赵登山, 李福春, 彭军, 李文鈺, 王宇, 谢小明, 黄仁忠, 石泰珲

机床与液压. 2021, 49(15): 200-204.

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为研究某汽轮机给水泵机组双联泵的失效原因,对双联泵进行解体检查,发现其轴断裂,轴承及轴上连接部件等也有不同程度的损坏。对双联泵主要受损部件进行宏观检查,对断轴的化学成分、金相组织、力学性能、断口形貌进行系统的分析,并对轴、键、轴承等部件进行了失效分析及计算。结果表明:双联泵轴承轴向预紧力过大,降低了轴承工作寿命,导致接触疲劳失效,引起轴倾斜,使得轴上转子卡住,最后轴因负载过大被扭断。研究结果为分析类似轴断裂原因提供参考。

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2021年, 第49卷, 第15期　
刊出日期：2021-08-15

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