组合机床与自动化加工技术

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邓超, 胡瑞飞, 蒋捷峰, 殷国富

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 1-4,10. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.001

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针对目前装配线常用优化方法的不足，提出一种以生产需求为导向的装配线优化方法。以某连接器装配线为例，先根据生产需求和工作制计算出生产节拍和工位数，以生产节拍和平滑指数为优化目标，使用粒子群算法(PSO)进行工序分配；然后运用Witness仿真分析装配线，根据工厂实际情况，对瓶颈工位提出了拆分工序和增加并行单元的改进方案；最后再次用PSO进行工序优化分配，得到仿真结果：瓶颈工位改进后，平衡率提高了18.2%，达到91.9%，装配效率提高33.1%，满足了生产需求，证明了该装配线优化方法和瓶颈工位改进方案的有效性。

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基于多传感器信号处理的齿轮箱轴承故障诊断

王圣杰, 彭珍瑞, 殷红

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 5-10. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.002

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针对齿轮箱轴承发生故障时振动信号特征信息易被强噪声淹没与采集信息不完善的问题，将多传感器数据融合、多级降噪信号分解与综合指标获取固有模态函数分量(IMF)方法同时引入到齿轮箱轴承故障诊断中。首先，用相关函数对多个传感器采集的数据进行加权融合；其次，运用改进的奇异值分解(SVD)对融合信号进行初次降噪，集合经验模态分解(EEMD)对初次滤波信号进行二次滤波，依据EEMD熵、峭度与均方差归一化后的综合指标获取IMF分量，用相关系数检验所选IMF的合理性，实现齿轮箱轴承的故障诊断；最后，通过实际案例对该方法的有效性进行了验证。

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基于状态空间模型的废旧机床再制造装配过程质量预测

董海, 黄佳慧

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 11-14,19. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.003

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针对产品装配精度不高、装配质量不稳定、装配设备状态及装配环境变化等不确定因素的影响，文章提出一种基于装配过程状态空间模型的废旧机床再制造质量预测方法，以此减少再制造装配过程不确定性，提高再制造机床装配精度和装配质量稳定性。首先，建立废旧机床再制造装配状态空间模型，确定输入向量、输出向量和状态向量，分析多工位的系统偏差源及多工位装配尺寸偏差传递关系，构建再制造机床偏差流传递方程；其次，根据状态空间模型提出再制造机床装配精度优化控制方法，计算再制造机床操作输入向量的补偿函数，优化再制造流程；最后，对废旧 TPX6113 机床横向导轨再制造过程进行仿真验证并与其他方法进行对比，表明该方法可以有效预测废旧机床再制造过程中的质量偏差，提高预测精度。

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基于VMD-CNN的滚动轴承早期微弱故障智能诊断方法

张继旺, 丁克勤, 王洪柱

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 15-19. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.004

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针对滚动轴承早期微弱故障动力学响应弱、诊断分析严重依赖专业知识导致诊断难的问题，提出了一种基于变分模态分解分解与卷积神经网络的早期故障智能诊断方法。首先采用VMD对原始信号进行分解和高通滤波处理，消除低频高能量非故障信息的干扰，然后对滤波后高频信号进行包络和时频变换处理从而得到含有轴承早期故障信息的峰值能量谱，再将该峰值能量谱直接输入到卷积神经网络，利用卷积神经网络进行故障特征挖掘、提取和诊断模型的构建。最后采用所提方法对西安交通大学XJTU-SY滚动轴承故障数据进行分析，诊断准确率达97.0%以上，验证了所提方法对滚动轴承早期故障诊断的有效性。

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基于数字孪生的优化概率神经网络变压器故障诊断

王妍, 张太华

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 20-23. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.005

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针对油浸式电力变压器无法实时监测其运行情况、故障诊断精度低、速度慢等问题，提出一种基于数字孪生技术的优化概率神经网络的故障诊断方法。首先，根据变压器结构、运行等特点建立基于数字孪生的故障诊断模型，采用差分进化算法优化概率神经网络(PNN)中的平滑因子，再将优化后的平滑因子赋给PNN，最终得到优化后的故障诊断模型，进而构建高精度变压器数字孪生体进行实时故障诊断分析。优化结果表明，与优化前以及RBF和BP网络相比，变压器故障诊断的精度明显提高且收敛速度快，基于数字孪生技术能够实现实时诊断变压器故障。

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基于并联机器人可回收垃圾分拣系统的设计

方海峰, 许侃雯, 万信飞, 开文忠

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 24-27,32. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.006

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针对人工分拣可回收垃圾工作量大、效率低且工作环境恶劣等问题，以DELTA并联机器人和工业相机为基础，搭建一套基于并联机器人可回收垃圾分拣系统。该系统结合了机器人运动控制技术，复合检测技术及人工智能技术，对废旧饮料瓶等可回收垃圾进行识别和高速分拣。基于并联机器人，对该系统的硬件系统、软件控制流程做了详细介绍并进行了样机实验。实验结果表明：该系统可实现24小时无间断分拣，大大提高工作效率，不仅解决了在恶劣环境下企业用工难的问题，而且针对可回收垃圾中废旧饮料瓶能做到超过98%的检出率。

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基于动力学模型的少齿差行星轮减速器断齿点蚀故障分析

溥江, 赵鑫, 张秀华

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 28-32. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.007

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以某发射车高低机少齿差行星齿轮减速器为研究对象，计算其健康与断齿故障下的时变啮合刚度与动力学模型，基于虚拟样机技术分析了该行星齿轮减速器在健康、点蚀、断齿三种工况下的齿轮振动特性。通过比较啮合曲线，得出少齿差行星齿轮减速器出现点蚀或断齿时，啮合频率和旋转轴频率附近会出现以输入轴频率为基频的调制频率，而断齿时，频率调制分量会更多，振幅会更大，且断齿或点蚀齿轮啮合时对应的双联行星轮上的轮齿的啮合力会突然增大，加快其磨损速度。相比于频域图，时域图可更好的判别故障位置。该研究可为少齿差行星齿轮的工作机理和故障诊断提供理论和仿真依据。

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基于SEA的机器人关节柔顺特性研究

邵念锋, 周秦源, 邵晨阳, 赵岩

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 33-37,41. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.008

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为了实现机器人拥有仿生关节的柔性特点，基于仿生驱动的原理对机器人的柔顺特性进行了研究，针对目前传统刚性关节机器人存在不足的问题，研究采用串联弹性驱动器(Series elastic actuator, SEA)的机器人关节柔顺特性。首先，建立了机器人串联弹性驱动关节的动力学模型，并对其关键影响柔顺特性的参数进行分析；其次，建立了机器人末端接触目标阻抗模型与虚拟样机模型，利用ADAMS对采用串联弹性驱动关节的机器人进行被动柔顺运动仿真；最后，利用MATLAB对采用串联弹性驱动关节动力学参数被动柔顺特性与期望阻抗控制参数主动柔顺特性进行了仿真分析，结果表明合理的被动柔顺参数与阻抗参数可以提高机器人的柔顺特性。

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基于RobotStudio的机器人码垛优化研究

高茂源, 王好臣, 丛志文, 王泽政, 李家鹏

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 38-41. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.009

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以码垛工作站中一机多线的模式为研究对象，利用瑞典ABB机器人推出的仿真软件RobotStudio搭建了两条输送链的码垛工作站，构建了工作站的整体布局，利用SolidWorks软件设计机器人末端夹具并导入至RobotStudio中，为夹具和输送链进行动态Smart组件的创建、 I/O信号的连接，为机器人配置I/O信号板与外部设备进行信号的交互通讯，并对机器人的离线编程进行分析。对不同TCP速度下的速度轨迹曲线和机器人作业能耗进行分析，优化，实现了一台机器人对两条输送链的产品进行码垛的仿真过程。该研究可以为多进多出的码垛生产线提供参考和理论依据。

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基于卷积的高效非对称S速度曲线规划算法

肖金壮, 王震, 郭漠凡, 常建红

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 42-44. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.010

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在机器人非对称S速度曲线规划中，为了减小行程时间，提出了一种基于卷积的高效非对称S速度规划算法。该算法利用对称S速度曲线卷积规划原理，生成两种不同的对称S速度曲线，并将得到的两曲线分割、平移、叠加得到非对称S速度曲线。在相同的行程和加加速度下，该算法与多项式算法相比，可以通过提高加速度的值来减小行程时间，并在TMS320DSP28335处理器仿真结果中得到验证。在实际应用中，该算法可有效提高机器人生产效率。

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基于FPGA的旋转变压器闭环跟踪解码算法研究

曹彬, 刘曰涛, 杨梦超, 黄浩

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 45-48. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.011

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在旋转变压器传统闭环跟踪解码算法中，角位置误差计算的非线性会导致系统阶跃响应变慢以及稳态误差增大。针对这一问题，设计一种改进的闭环跟踪解码算法，该算法采用CORDIC算法预先对从旋转变压器采样的信号进行计算得到实际角位置，然后将实际角位置输入闭环解码算法中与估计角位置比较得到线性的角位置误差，这样该算法就可以继续进行闭环跟踪计算。算法采用Verilog HDL语言实现并使用Modelsim 进行仿真。仿真结果显示,相比传统闭环跟踪解码算法，改进的闭环跟踪解码算法的阶跃响应更快、稳态误差更接近理论值，这证明改进的闭环跟踪解码算法的角位置误差计算具有更好的线性特性。

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混合润滑结合面法向接触刚度三维分形模型研究

温晓宇, 张学良, 谭文兵, 张伟

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 49-53. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.012

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混合润滑状态下的结合面接触特性复杂多变，为了建立更为准确的接触刚度模型，应用更加符合结合面实际表面形貌的三维W-M函数，建立无介质条件下结合面法向接触刚度分形模型。在此基础上，计算得到了液体介质等效厚度并建立液体接触刚度模型。最后基于结合面接触刚度由液体接触刚度和固体表面接触刚度组成的思想，建立了混合润滑结合面法向接触刚度分形模型。通过仿真，分析了结合面形貌参数和润滑介质对法向接触刚度的影响规律。结果表明：结合面法向接触刚度与法向载荷、分形维数和材料特性参数成单调递增关系，与分形尺度参数成单调递减关系；混合润滑结合面的接触刚度大于无介质条件下结合面的接触刚度。该模型为混合润滑结合面接触刚度的预测提供了帮助。

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自适应加加速度NURBS曲线前瞻插补算法研究

潘海鸿, 易健, 刘梦, 梁旭斌, 陈琳

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 54-59,64. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.013

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针对现有NURBS曲线直接插补算法在曲率变化较大的拐角处容易出现弓高误差超限现象，导致加工精度降低等问题。提出一种自适应加加速度NURBS曲线前瞻插补算法。该算法首先用弓高误差和法向加速度作为约束条件限制曲线各插补点的进给速度，并在曲率极大值处进行分段处理；然后，基于前瞻控制与非对称S型曲线加减速控制对分段点进给速度优化处理，并自适应修正加速与减速运动阶段的加加速度；最后，以调整后的参数进行加减速控制并进行插补输出。实验测试结果表明，该算法即使在曲率较大区域的弓高误差、加速度和加加速度也不会超出CNC系统的限制，并实现平滑运动和高精度的加工。

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基于单目视觉的工业机器人末端轨迹测量方法

罗哉, 蔡泽亮, 江文松, 杨力

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 60-64. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.014

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针对工业机器人末端轨迹测量精度不足问题，设计一套基于单目视觉的工业机器人末端轨迹测量系统。该测量系统以I-TEK TS4MCL-180M/C工业相机采集图像，以PC平台作为上位机，C++语言和OpenCV库编写测量程序，棋盘格靶标作为末端实时位姿测量靶标。当工业机器人运动时，测量系统能对固定于机器人末端的棋盘格标靶进行实时拍摄。通过Vulcan-CL PCIe采集卡实时读取和处理图像。利用该视觉测量系统，对机器人末端轨迹进行精确测量，结果表明：基于单目视觉的工业机器人末端轨迹测量系统的位移精度达到0.315mm，旋转精度达到0.365°，说明该文方法能精确地动态测量机器人的末端轨迹。

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基于超限学习机的风电机组齿轮箱油温趋势预测研究

李明, 王炜超, 袁逸萍, 樊盼盼, 高建雄

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 65-67,77. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.015

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为减少风电机组齿轮箱故障，提出一种基于数据预处理的超限学习机(ELM)风电机组齿轮箱油温预测方法。鉴于SCADA系统中数据信息质量的不确定性和冗余性，首先通过平滑处理去除噪声，再由相关性分析和信息熵计算，得到复合要求的模型输入变量数据，此数据预处理方法确保了对最终预测贡献的确定性, 最后利用ELM预测模型进行齿轮箱油温预测。通过预测结果分析对比，此模型在保证预测精度的同时大幅降低了计算的复杂度，验证了所提算法的优越性。

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IMBSE融合AFS-DBN模型的高压断路器故障诊断

邢伟, 杨博, 刘宇

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 68-73,81. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.016

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针对高压断路器异常状态识别问题，提出改进多尺度基本熵融合人工鱼群—深度信念网络模型的诊断方法。为了从断路器分合闸动作信号中提取出内在特征信息，在原始多尺度基本熵算法基础上进行改进，提出了计算稳定性及精确度更为良好的改进多尺度基本熵算法。为解决深度信念网络预训练过程易陷入局部最佳的弊端，利用人工鱼群算法优良的全局寻优能力对其各层初始权值进行搜索，提出了人工鱼群—深度信念网络模型用于断路器状态判定。在断路器故障诊断过程中，首先利用改进多尺度基本熵算法提取不同状态下分合闸动作信号中的多尺度特征，由此构造特征向量后，结合人工鱼群算法对网络模型进行预训练，最后通过训练完成的最佳网络模型进行状态判定。工程测试信号验证结果表明，所述诊断方法可实现高压断路器不同运行状态的准确识别，对实际工程应用具有一定参考借鉴意义。

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直驱H型平台的非奇异快速终端滑模同步控制

苏普春, 王丽梅

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 74-77. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.017

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针对直线电机易受端部效应、外部扰动和非线性摩擦力等不确定性影响而导致的H型平台跟踪精度和同步精度下降的问题，提出一种非奇异快速终端滑模(Non-singular Fast Terminal Sliding Mode, NFTSM)控制方案，并利用RBF神经网络的非线性映射能力拟合系统不确定性，提高系统的鲁棒性，减小H型平台伺服系统的位置跟踪误差。同时将交叉耦合控制(Cross-Coupling Control，CCC)与NFTSM相结合，实现H型平台双直线电机伺服系统的同步控制。仿真结果表明，所提出的控制策略减小了系统同步误差，具有快速的跟踪性能和较强的鲁棒性。

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基于检测特征组的三坐标检测路径规划

王刚, 王琳, 盛步云

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 78-81. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.018

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为了缩短三坐标测量过程中测头在检测特征间的连接路径，同时减少频繁的测头方向变化对检测效率的影响，文章提出了一种基于检测特征组的路径优化方法。该方法首先基于测头配置和测头方向以及特征依附平面对检测特征进行分组，得到一个检测特征组，然后每组特征利用遗传算法进行检测点顺序的规划，最后在局部路径规划的基础上利用贪婪算法规划出全局路径，从而得到一条检测时间得到有效减少的无碰撞检测路径。经实例验证，该文提出的基于检测特征组的路径优化方法减少了测头在检测特征间的过渡时间，进而提高了三坐标测量机自动检测效率。

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基于ARM的自动镀膜机械臂控制系统设计

赵修琪, 卢继霞

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 82-85. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.019

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为了提高自动镀膜机械臂稳定快速工作的特性，介绍了一种基于ARM自动镀膜机械臂控制系统方案，提出了一种机械臂动作存储的应用新思路，详细阐述了自动镀膜机械臂控制系统的硬件设计及软件的实现，并编写设计了上位机界面对自动镀膜机械臂进行具体的控制，实验结果表明，所设计自动镀膜机械臂控制系统操作方便、定位准确、运行稳定，不仅能根据设计要求快速完成金属微孔滤膜的镀覆，而且还能用于其他工作场合。

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基于PID-SDAE控制器的多股簧螺距控制

殷瑞, 王时龙, 王四宝, 杨文翰

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 86-90. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.020

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弹簧螺距是多股螺旋弹簧(简称多股簧)的一项重要指标。针对当前多股簧生产过程中出现的螺距不均匀、产品试制成本高的问题，分析了多股簧生产过程中的成形机理，搭建了多股簧螺距伺服控制系统的硬件平台。结合PID控制和深度学习中的堆叠降噪自编码器(SDAE)，提出了PID-SDAE控制器。根据位移传感器反馈的送料位置的钢索位移与设定位置的偏差及其微分和积分值，通过控制牵引电机的转速，使钢索在送料位置与绕簧轴形成固定夹角，实现了对弹簧螺距的自适应在线控制。在典型工况下，对实际加工过程中不同控制方法的系统响应进行了对比。经实验验证，采用PID-SDAE控制器生产的多股簧螺距均匀，能满足使用要求。

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自主分拣机器人视觉系统的快速标定方法

刁世普, 秦磊, 郑振兴

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 91-93,98. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.021

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为了加速基于视觉引导的机器人自主分拣系统的快速投产，对分拣机器人三维视觉系统的快速标定方法进行了研究。基于空间点在不同坐标系下的表示，提出了通过三维标定块角点构建不同的工件坐标系的标定方法。针对标定块角点坐标值在视觉坐标系下的求解问题，提出了首先基于局部点云拟合平面、然后求解联立方程组解的方法。所提出的标定方法只需要一次采集三维标定块点云和拖动机械臂末端的探针分别接触标定块的三个角点，就可以完成标定所需数据的采集。最后通过实验验证了所提出标定方法的可行性。

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基于XY运动平台的双迭代学习控制器研究

陈家俊, 贺云波, 黎炜天, 廖俊鸿

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 94-98. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.022

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针对实际工程应用中迭代学习控制迭代次数多，后期收敛速度较慢的问题，提出了双迭代学习的控制策略，然后分别对两个迭代学习控制器进行收敛性分析，并引入超前补偿因子和零相位滤波器，先基于参考输入信号的迭代学习控制器得到最佳参考输入信号，再基于控制量的迭代学习控制器得到最佳控制量，并将该控制算法应用于XY平台进行实验验证。研究结果表明，采用了双迭代学习控制策略时，X轴在迭代了25次后，其跟踪误差相比于未使用迭代学习时降低了99.86%，Y轴在迭代了33次后，其跟踪误差降低了99.87%。该控制策略能有效减少迭代次数，降低跟踪误差。

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基于机器视觉的点胶质量检测方法

贺香华, 陈从桂, 周聪, 谢德芳, 谢宏威

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 99-101,106. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.023

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针对传统点胶缺陷检测成本高、效率低等问题，提出基于机器视觉的点胶质量检测方法。通过图像分割以及形态学等图像处理手段，结合亚像素边缘提取方法准确定位出点胶区域轮廓，选取模板，采用归一化互相关匹配算法进行模板匹配，计算刚性仿射变换矩阵，并将其应用于待检产品图像，通过对目标区域计算，判断合格品及不合格产品的类型。实验结果表明，文章所提方案能快速、准确的判别出产品是否合格，并针对不合格产品判断其类型，准确率为99.6%，检测时间为354.6ms，具有良好的准确性以及快速性，满足工业生产要求。

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缺相故障下永磁同步电机电磁振动分析

韩海风, 邓明星, 张海军, 马强, 向立明, 段照辉

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 102-106. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.024

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针对永磁同步电机的电磁振动特性对电机振动噪声的影响，对永磁同步电机的电磁振动加速度动态特性及其在缺相故障状态下的不同响应特性进行理论分析与仿真，通过磁通密度的推导建立三相永磁同步电机径向电磁力的数学模型并建立电磁振动加速度传递函数，基于MATLAB/Simulink软件建立永磁同步电机电磁振动加速度在缺相故障下的动态仿真模型，分析不同负载及缺相故障下永磁同步电机电磁振动加速度动态特性。发现：电机正常运行时，电磁振动幅度小且稳定，随着负载波动，特别是故障情况下电机的电磁振动幅值增大且变化剧烈。分析结果可以为永磁同步电机振动噪声控制提供理论参考。

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深度相机与2D激光融合的SLAM闭环检测方法研究

李志梅, 陈新度, 吴磊

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 107-111,115. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.025

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针对在SLAM(即时定位与地图构建)中，移动机器人用单一2D激光传感器构建环境地图会出现闭环检测漏检的情况，因此提出一种利用视觉词袋模型融合2D激光闭环检测的算法。该算法首先通过外观验证来检测视觉回环，计算当前帧和相关联的关键帧的相似度，以及连续性检测筛选出闭环候选帧；然后通过几何验证确定最后的闭环帧，当前帧和闭环候选帧通过视觉词袋匹配求解帧-帧变换矩阵，当前帧和闭环候选帧通过变换矩阵投影得到更多匹配点，匹配点反过来又优化变换矩阵，如果当前帧和闭环候选帧得到足够多的共视空间点，则视觉成功检测回环。最后把视觉回环信息传输给激光，使当前激光帧在闭环集进行帧-图扫描匹配，构建误差，调整机器人位姿进行全局优化。在实验环境中，验证视觉融合激光有效解决单独激光闭环检测鲁棒性不强等问题。

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基于Zynq平台的EtherCAT主站系统设计与实现

孙跃祥, 郭锐锋, 尹震宇, 李岳, 徐福龙, 张飞青

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 112-115. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.026

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传统Windows平台PC机主站方案存在功耗较高，便携性差等问题，使得工业成本居高不下。针对该问题，提出了一种基于Xilinx Zynq-7000平台构建嵌入式EtherCAT主站的解决方案，具备低功耗，体积小，价格便宜等特点，使得工业成本大大降低。该方案用Vivado配置FPGA硬件架构，使用PetaLinux构建实时系统并通过BSP封装技术实现硬件平台的开放共享性，将IgH主站开源框架安装到PetaLinux文件系统，最后基于IgH开源框架设计应用层程序构建EtherCAT主站并对系统进行了测试，测试结果表明该系统具备良好的周期抖动和实时性，能够满足大部分数控系统等工业设备的实时性要求。

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基于零空间的冗余机器人末端执行器动态控制仿真分析

刘正, 陈雪勤

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 116-119,124. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.027

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为提高冗余机器人手臂末端执行器位置追踪精度，降低控制系统的抖动幅度，文章设计了阻抗控制系统，并对控制系统输出效果进行仿真验证。创建了冗余机器人手臂位置动力学模型，推导出冗余机器人手臂在笛卡尔空间和零空间中投射的闭环动力学方程式。设计了冗余机器人手臂阻抗控制系统，消除控制系统的抖动幅度，利用李雅普诺夫函数对控制系统的稳定性进行证明。为了验证阻抗控制系统的追踪精度，利用Matlab软件在零空间中对冗余机器人末端执行器追踪精度进行仿真，并且与传统PID控制系统进行对比。结果显示：采用传统PID控制系统，冗余机器人末端执行器角位移、角速度和角加速度追踪误差较大，控制系统自适应调节时间较长；采用阻抗控制系统，冗余机器人末端执行器角位移、角速度和角加速度追踪误差较小，控制系统自适应调节时间较短。采用阻抗控制系统，冗余机器人控制系统反应迅速，执行任务追踪精度较高，运动相对平稳。

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模糊自整定PID控制在非圆切削中的应用

吴孜越, 李新星

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 120-124. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.028

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针对非圆活塞型面加工过程表现出显著的非线性动态变特征的特点，提出一种基于Turo PMAC开放伺服算法特性的模糊自整定PID算法，提高直线进给系统的动态响应特性。首先，建立直线电机动力学模型，分析Turo PMAC内置PID控制算法及参数整定；其次，设计基于PMAC的模糊自整定PID控制算法，通过向PMAC内嵌入PLC程序实现控制算法；最后，搭建Simulink仿真系统图进行仿真，并应用PMAC Tuning Pro软件获取系统响应曲线进行验证。结果表明，将模糊自整定PID控制算法应用到非圆切削中提高了直线进给系统的稳定性和动态特性，达到良好的控制效果。

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基于线结构光传感器的动力电池焊缝测量

熊碧涛, 陶波

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 125-127. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.029

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动力电池作为新能源汽车的核心零部件，其安全性及生产效率是生产过程中需要考量的重要部分。针对动力电池制作工程中焊前焊缝检测需求，设计了一种基于线结构光传感器的三维焊缝测量平台。该系统首先使用线结构光相机作为视觉传感器获取电池外壳上表面的三维点云数据，基于特征值法拟合电池外壁和顶盖的最佳点云平面，计算两个平面的高度差；通过最小二乘法，对焊缝边缘拟合直线，计算焊缝大小。最后，利用设计的三维测量系统对焊缝进行实时测量验证。实验结果显示系统最大测量误差不超过0.011mm，重复性误差不超过0.0074mm，表明系统测量精度高、稳定性强,验证了系统的有效性，能实现焊缝的快速高精度非接触测量。

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基于UDE的永磁同步电机调速控制研究

黄明远, 荆哲, 奚菲若, 杨沛豪

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 128-130,134. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.030

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由于负载突变或者受到一定程度干扰时会造成永磁同步电动机鲁棒性减弱，抗干扰能力下降等问题，文章提出基于不确定干扰估计器(uncertainty disturbance estimator，UDE)的永磁同步电动机速度控制策略。与传统PI控制策略不同，该文所提出的控制策略对内部参数变化和外部扭矩干扰具有鲁棒性，能够确保对于不同类型的扰动具有抗干扰能力，同时可以消除控制器参数的整定环节。通过Matlab/Simulink仿真建立永磁同步电机控制模型，施加不同类型的干扰，验证基于不确定干扰估计器的永磁同步电动机驱动速度控制方法的跟踪能力和抗干扰能力。

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调心滚子轴承的温度场仿真与分析

李芳, 蔡家斌, 邱望标, 王凯, 潘正

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 131-134. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.031

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针对简谐运动下调心滚子轴承润滑过程中容易发生的咬粘和热量积聚导致的持续高温等问题，以高频破碎器的调心滚子轴承为研究对象，基于雷诺方程原理，利用Matlab软件对轴承润滑膜中的热量进行分析，得出了该轴承的温度分布特性，在探究出轴承失效原因的基础上，对轴承座提出一定的优化建议。结果表明：在低温润滑油进入轴承时，温度增长广角逐渐减小，呈现出半椭圆形，并逐渐趋于稳定；通过对Peclet数的分析，得出轴承在使用过程中润滑油的散热方式以对流为主；并通过对轴承座进行优化，改善了润滑油的循环与轴承工作环境，避免了高温润滑油的积聚。

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基于改进的FAHP-CRITIC和VIKOR法的专用机床优选方法

李强, 汪永超, 侯力, 李波, 吴爱强

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 135-138,143. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.032

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针对现有的机床综合评价方法存在模糊性、不确定性和随机性的缺点，提出一种基于改进的FAHP-CRITIC法和VIKOR法相结合的专用机床优选研究评价模型。该模型根据专用机床优选指标评价体系，使用三角模糊数层次分析法和改进的CRITIC法分别确定各项评价指标的主、客观权重，再采用基于理想点法的组合赋权法确定各项评价指标的组合权重，并结合VIKOR法计算出各待选专用机床的综合评价值，且选取综合评价值最小的专用机床作为特定零件加工的最优机床。最后，以发动机叶片的铣削加工为例，验证了该评价模型在优选专用机床中的有效性和科学性。

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基于机床整机有限元分析的横梁的轻量化设计

胡世军, 顾海鹏

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 139-143. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.033

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针对传统机床横梁设计中存在材料利用效率低、刚度不足和设计周期较长的问题，以某型号龙门加工中心横梁结构为研究对象，基于拓扑优化和筋板形式选择对横梁进行轻量化设计。首先对加工中心整机进行静力学分析、模态分析和谐响应分析，分析结果表明横梁为影响加工中心性能的关键零部件。然后以横梁为优化目标，对横梁进行拓扑优化，根据拓扑优化的材料分布情况设计了横梁的最优基本结构形式，通过对比选择静、动态性能较好的‘X’类型筋板进行布局，得到了最终的横梁优化结构。最后对优化的横梁结构进行验证，分析结果表明：该结构设计方法有效地改善了整机的动态性能，在横梁质量减轻2.1%的同时，优化后的整机的静刚度和前6阶固有频率均得到了不同程度的提高。

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结构胶对铝合金电阻点焊动态电阻影响分析

王健强, 李岩, 顾延巩, 屈云鹏

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 144-146. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.034

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为研究结构胶对铝合金电阻点焊动态电阻的影响，文章以5182和6K21铝合金为研究对象。通过分析电阻点焊熔核形核电阻曲线，研究结构胶对形核生长过程中动态电阻的影响；利用CAD的Measuregeom命令计算焊接熔化区域的面积，研究结构胶对焊接过程熔化面积的影响。研究表明，结构胶使点焊形核动态过程在预热阶段发生变化。在随机形核阶段，结构胶提高接触电阻，加快动态电阻下降趋势；在扩展融合阶段，结构胶增大接触面的熔化区域面积，减小预热终了电阻。

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汽车发动机缸体多轴加工专用机床设计

黄义勇, 滕峻林, 申慧君, 肖铁忠

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 147-149. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.035

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发动机缸体连接螺栓孔的精度直接影响发动机的装配精度及密封性，从而影响发动机的燃烧与排放。针对某发动机缸体连接螺栓孔加工精度要求，在分析各种加工工艺及装备优劣的基础上，采用工序集中原则，提出了一次装夹、多轴同时加工的专用机床加工工艺方案；根据确定的工艺方案，充分考虑上下料方便、定位夹紧方式及加工方便等因素，确定了缸体连接螺栓孔朝上的加工姿态，进而确定了采用立式结构的整体布局形式；并对机床的专用夹具、专用主轴箱的结构及工作原理进行了详细设计与阐述。实际生产表明，设备各项精度、加工生产效率及合格率均达到设计预期。

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二级行星齿轮减速器齿向修形优化设计

沈浩, 熊禾根

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 150-152,157. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.036

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通过齿向修形，提高了行星轮系的传动性能和寿命。以某水泥搅拌车的二级行星齿轮减速器为研究对象，利用Romax designer建立了该减速器的传动模型，并通过齿向修形的方法来提高系统传动的平稳性、减小振动和噪音。通过对该模型进行疲劳强度分析和齿轮箱传动误差分析，发现高速级太阳轮与行星轮传动误差较大，低速级太阳轮与行星轮接触强度和弯曲强度安全系数较低。采用齿向修形的方法分别对这两组齿轮进行不同程度的齿向鼓形修形和齿向斜度修形，并在Romax designer中再次进行仿真分析。结果表明，高速级太阳轮与行星轮传动误差减小，低速级太阳轮与行星轮接触强度和弯曲强度安全系数提高，优化后的轮系传动性能和寿命得到了明显改善。

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基于断裂力学的蜂窝芯超声切削过程分析

郑华林, 赵清泉, 袁信满, 侯天棋

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 153-157. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.037

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针对尖形刀切削Nomex蜂窝芯振动加工参数难以选取等问题，从实际加工工艺出发，构建了尖形刀前倾超声切削蜂窝芯材的运动学方程，并利用脆性断裂力学理论建立了在不同超声振幅进给分量条件下材料在断续、连续两种变形破坏形式下的切削动态应力模型。基于断续变形破坏应力模型的数值仿真预测了振动及加工参数对切削力影响规律，并进行了尖形刀超声振动切削试验，试验数据表明，切削力随超声振幅、刀具前倾角的增大而增大，随进给速度的增大而减小，通过对比试验得出超声振幅进给分量对切削力影响较大，实验结果与理论推导结论一致，证明了切削动态应力理论模型的有效性与合理性。

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基于排队论的废旧零部件再制造生产优化

商子瑜, 刘清涛, 刘晓婷

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 158-160. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.038

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针对废旧零部件质量高度不确定导致再制造生产决策难以优化的问题，以废旧机床的主轴再制造为例，基于排队论理论建立了一个再制造生产排队网络模型，综合考虑排队指标与系统的服务成本和等待成本，以最小化再制造系统的单位时间成本为目标函数，通过调控再制造不同工艺流程之间的数量配比实现再制造生产的优化。最后，通过对某再制造车间废旧主轴再制造的算例仿真，求解出排队网络各节点排队指标，验证了决策模型的可行性，为再制造系统的优化决策提供了一种新的思路。

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某乘用车的档位传感器精度优化设计

岳婷, 赵显新

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 161-165. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.039

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霍尔式传感器对磁场变化较为敏感，而档位传感器存在的特殊金属结构会带来不可避免的外部磁场干扰，影响档位模式的判断结果。为了使传感器精度不受此影响，运用FLUX和MATLAB对永磁铁四周磁感应强度的空间分布进行仿真计算、分析磁铁的尺寸、磁铁与芯片敏感元件间的气隙以及磁铁相对安装位置对传感器测量角精度的影响，提出了一种可抗外界磁场干扰且精度达到工程使用要求的低成本档位传感器磁铁优化选型方案，并与台架试验结果相对比，验证该方案的可行性。

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阶梯钻钻削CFRP锥形沉头孔实验研究

刘坤祥, 高延峰

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 166-170,174. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.040

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碳纤维增强复合材料(CFRP)被广泛应用于航空航天、轨道交通等领域。CFRP零件经常通过螺栓与其它零件联接，但是由于CFRP层间强度低，在钻孔过程中容易产生分层、纤维拉出、基体损伤等缺陷。对于锥形沉头孔来说，其锥面加工质量更难保证。文章建立了锥形沉头孔的加工数学模型，研究了沉头锥面缺陷的形成机理；通过实验研究了CFRP锥形沉头孔的加工质量，分析了加工过程中的轴向力、温度的变化规律；采用扫描电镜分析了锥形沉头的孔壁表面特征。结果表明，在沉头锥面上CFRP在层间发生了严重的分层现象，在层内发生了明显的块状断裂，在孔壁锥面和直面过渡区发生了纤维撕裂。通过研究发现，通过改变主轴转速可以提高锥面和过渡区的加工质量。

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机器人打磨碳纤维复合材料构件表面质量研究

张辉, 吴丹, 胡奎, 董云飞

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 171-174. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.041

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为了研究机器人打磨碳纤维复合材料构件的表面质量，搭建机器人自动打磨系统进行打磨试验。通过正交试验，利用多元线性回归方法建立了表面粗糙度与打磨正压力、进给速度、打磨气压关系的预测模型，并进行显著性分析和预测试验；分析了气动偏心打磨机的结构，利用理论分析和仿真计算建立了去除函数模型，通过迭代计算获得了机器人打磨路径的行距，并进行验证试验。结果表明，表面粗糙度预测模型显著性强，在所研究参数范围内的预测误差在±7%以内；基于偏心打磨机去除函数模型规划机器人打磨路径，能够减少构件表面树脂堆积，提高打磨均匀性。

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同轴度调整平台结构设计与精度分析

朱祥龙, 李建波, 董志刚, 康仁科, 张小民

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 175-179,184. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.042

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同轴度是衡量机器装配精度的一个重要指标。为提高零部件装配的同轴精度，设计了专用的同轴度调整平台。根据影响同轴度的因素，选择了两个零件互为基准的新型调整方式对同轴度调整平台进行结构设计，通过ANSYS Workbench对调整平台的核心部件调整座进行结构优化，解决调整干涉的问题。最后分析了的同轴度调整平台精度，利用千分表测量反馈同轴度调整量，能够提高调整精度。经过理论计算，该同轴度调整平台的精度为1μm，能够满足机械装配的精度要求。

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基于2D-DTCWT的超精密车削表面形貌多尺度分析

杨中元, 李星占, 史铁林

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(11): 180-184. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.11.043

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在超精密加工中，工件三维表面形貌的多尺度分析常用于纹理特征的提取和误差溯源。传统的二维离散实小波变换存在频率混叠严重和方向选择性差等缺陷，影响其对超精密车削表面中多方向性线形纹理特征的提取效果。文章基于车削实验，将二维双树复小波变换应用于超精密车削表面的分析中，并且针对小波变换层数的选取问题，对各层尺度系数重构表面的峭度及其相对于原始表面形貌数据的均方根误差进行分析，确定了小波变换层数的选择准则。为了评估二维双树复小波变换的分析效果，从能量泄漏和纹理特征两方面将其与二维离散实小波变换进行对比，验证了二维双树复小波变换分析超精密车削表面的优越性。

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