组合机床与自动化加工技术

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丁伟明, 徐武军, 刘春阳, 于忱毅, 董万智

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 1-5. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.001

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文章从第一次工业革命开始全面总结了机械装备的发展进程，从1705年的空气蒸汽机到如今的智慧机床，工业革命突飞猛进的发展给世界政治、经济、军事等方方面面带来的翻天覆地的变化，进而国内外专家学者潜心研究，致力于机械装备前瞻性的探索；同时文章作者站在机械工业领域前沿给出了未来五年我国主要金属切削机床发展的建设性建议，为业内同行研究高端机械装备新产品、新工艺提供了一定的借鉴。

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动态环境下基于改进人工势场法的路径规划算法

陈劲峰, 黄卫华, 章政, 李传奇

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 6-9,14. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.002

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针对在局部动态路径规划中人工势场法出现的局部最小值和目标不可达等问题，提出一种改进的人工势场法。首先，设计逃离或穿越的策略解决局部最小值问题，同时屏蔽对机器人产生无效斥力的障碍物；此外，为增强总体避障能力在势场函数中引入距离函数调节因子和安全距离；最后，在滚动窗口中使用改进的人工势场法在通过蚁群算法规划的初始全局路径上进行局部动态避障。仿真表明，改进的人工势场法可解决局部最小值和目标不可达问题，且有良好的动态避障能力。

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基于单值中智集相似性及熵度量的轴承故障诊断

车守全, 包从望, 周大帅, 郭灏, 刘尧

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 10-14. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.003

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文章以轴承的故障识别和分类作为研究对象，建立特征提取和分类方法。首先通过小波包分解得到各频段的能量谱，根据多个样本的能量谱得到已知故障类型单值中智集（SVNS）矩阵和实验数据的SVNS。其次，通过SVNS理论，建立了三种分类计算方式，分别是：Euclidean距离、余弦相似度、单值中智集对称交叉熵（SVNSSCE）。最后，实验数据证明了文章采用方法的可行性和有效性，故障识别率达到96%以上，且余弦相似度、SVNSSCE分类方式相对于Euclidean距离在文章数据集中有更好效果。文章分类方法具有以数据驱动为主、人工参数少、计算量小的特点。

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平面1R2T三自由度绳牵引并联机器人张力优化

何俊波, 任晓磊, 王浩棣

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 15-18,23. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.004

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针对绳牵引并联机器人张力不连续性问题，建立一种以相关力最小p范数作为优化目标的优化模型，基于多项式极值的数值算法优化绳索张力。采用牛顿-欧拉法推导末端执行器的动力学方程，在此基础上，考虑绳索张力的上下限建立张力优化模型，根据凸优化理论求解绳索张力多项式极值，将任意两个相邻位姿点之间的绳索张力对时间变化率的差值作为评价绳索张力连续性的指标，并给出其判定条件。仿真结果表明，采用相关力最小p范数作为优化目标的绳索张力满足连续性要求，为绳牵引并联机器人系统力的控制提供理论依据。

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基于有限元分析的刀柄感应加热性能研究

李灿, 吴秀山, 童仁园

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 19-23. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.005

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为了能将感应线圈磁场聚集在内部中上段，提高加热效率，针对热装刀柄与刀具的配合方式，设计适用于热装刀柄的特殊线圈结构。分析了刀柄加热过程中的所需功率，以设计的感应线圈作为电磁感应加热源，利用ANSYS有限元分析软件对刀柄加热过程进行磁-热-结构耦合分析，研究刀柄的理论最优加热温度和热疲劳寿命。最后利用自主研发的刀柄热装装置进行大量加热实验，通过对温度数据的分析，得到了刀柄加热温度随电流频率升高而降低的结论，验证了温度分布与线圈磁场分布的一致性。

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基于相关向量机的齿轮传动系统故障诊断

董少君, 马超, 宋磊, 栾忠权

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 24-26,30. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.006

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针对行星齿轮和轴承在实际应用中故障诊断问题，提出了基于相关向量机（RVM）和变分模态分解（VMD）的行星传动系统故障诊断方法。首先，在行星传动系统实验台上进行了6种工况的模拟实验，包括正常状态、行星齿轮断齿、齿面磨损、轴承滚动体缺失、“行星轮断齿＋齿面磨损”和“行星轮断齿+轴承滚动体缺失”耦合故障状态；其次，对采集到的振动信号进行VMD分解得到若干个本征模态分量（IMF），通过计算各分量的能量、峭度及峰峰值组成故障特征向量；最后，通过对提取的故障特征进行训练和测试，从而识别区分出单一故障和耦合故障。结果表明：该方法在单一故障识别中基本可完全准确诊断，在耦合故障诊断中也表现较好。研究可为工程实践中行星齿轮箱故障诊断提供理论依据。

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基于多尺度LBP特征的带钢表面缺陷图像SVM分类

刘启浪, 汤勃, 孔建益, 王兴东

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 27-30. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.007

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为提高带钢表面缺陷图像的分类准确率，文章研究了带钢表面缺陷图像多尺度局部二值模式（Local Binary Pattern，LBP）特征。通过提取多种类型的多尺度LBP特征以及不同尺度的LBP联合特征，并与灰度共生矩特征进行对比；利用支持向量机（Support Vector Machine，SVM）进行分类实验。实验结果表明，对于带钢表面缺陷图像的LBP特征，（16，2）尺度LBP特征的分类准确率高于（8，1）尺度LBP特征；两种尺度联合特征分类准确率高于单一尺度特征；各类LBP特征与灰度共生矩特征中，LBP直方图傅里叶变换特征具有更高的分类准确率。

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基于Neo-Hookean模型的软体机械臂变曲率运动学建模研究

李文朔, 弓永军, 陈英龙, 赵佳莹

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 31-34. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.008

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文章针对软体机械臂硅胶基体的非线性力学特征，提出了一种基于Neo-Hookean超弹性体模型的变曲率运动学建模方法。结合材料力学等相关知识对软体机械臂进行静力学分析，并在全局坐标系下通过D-H建模方法得到了软体机械臂的位姿。设计制作了软体机械臂样机并且搭建了相应的实验台，通过图像处理的方法得到运动学位姿。仿真和实验结果表明，相较于传统的线弹性模型，该变曲率运动学模型精度提高了6.5%，能够更准确地描述软体机械臂的运动特征。

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基于改进灰狼算法的机器人激励轨迹优化

刘磊, 赵刚, 唐康峻, 颜鹏程, 周七

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 35-38. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.009

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针对协作型机器人惯性参数辨识中激励轨迹设计问题，文章提出了一种采用改进灰狼算法（SGWO）用于优化设计激励轨迹参数方法。首先，用Newton-Euler递推法推导并建立了机器人最小惯性参数观测矩阵，并将观测矩阵条件数准则作为优化目标函数；其次，引入改进灰狼算法（SGWO）.通过反向最优最差策略改善种群初始值，采用sigmoid函数优化收敛因子；最后，利用改进灰狼算法（SGWO）优化设计了满足多约束条件的周期傅里叶级数作为激励轨迹。实验结果表明，采用所提优化方法设计的激励轨迹可以充分激发机器人动力学特性，提高参数辨识的抗噪能力，为准确获取机器人动力学参数奠定基础。

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基于系统动力学的转向节典型工况承载分析

马西沛, 李亚伟, 范平清

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 39-42. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.010

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文章以转向节为研究对象对其典型工况下的动力学和强度进行分析研究。首先基于整车性能参数建立悬架三维模型，并得到模型的硬点坐标。在ADAMS/Car模块中，设定四轮定位参数，建立麦弗逊前悬架动力学模型，对其进行动态特性仿真。而后，提取汽车行驶过程中三种典型工况下麦弗逊悬架的极限载荷条件，从而更准确的模拟转向节实际工作状态的受力情况。建立转向节的有限元模型，将提取的三种典型工况的载荷作为转向节强度分析的边界，得到转向节三种工况下的应力云图。不平路面工况和制动工况的最大应力分别为107.639MPa和111.048MPa，远小于材料的许用应力。在转向工况下转向节最大应力相对较高，为232.9MPa，位于螺栓孔和下端颈根的夹角区域，为汽车转向节将来的改进设计提供参考依据。

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基于情绪化细菌觅食算法的货位分配优化

董海, 齐新娜

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 43-47,51. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.011

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文章针对自动化立体仓库货位分配优化问题，提出一种基于非均匀消除-扩散概率的情绪化细菌觅食算法。构建以堆垛机于一个生产周期内兼顾平均运行时间和出入库任务对产品质量影响程度的多目标优化模型；针对传统细菌觅食算法在优化过程中存在的趋化步长不确定及消除-扩散概率恒定等不足，在趋化步骤中利用古斯分布搜索机制对细菌个体位置进行更新，以解决搜索能力差及易陷入局部最优的问题，引入情绪感知因子，利用情绪智能的突变实现自适应趋化步长，避免过早收敛；围绕细菌个体在消除-扩散过程中概率的恒定性问题，提出利用线性和非线性概率分布代替传统的常数分布实现非均匀分布，同时引入动力因子随机值，降低算法计算成本；仿真测试及算法对比结果表明，文章提出的算法较传统的细菌觅食算法及遗传算法在解决该类问题上具有较好的收敛性，且可保证种群于优化过程中的多样性。

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基于机器视觉的电磁线圈检测算法研究

曾寿金, 周佳辉, 叶建华

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 48-51. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.012

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针对线圈绕线时因导针与骨架旋转之间的配合误差和设备震动等原因，造成线圈的凸起和跨线等缺陷的问题，需要对线圈进行合格性评判。而人工检测往往效率低、可靠性不足，文章提出了一种基于机器视觉的快速检测算法，研究了线圈检测算法中图像灰度化处理、阈值分割、降噪、中心点提取和标准差计算等方法，并用Halcon软件验证了检测算法的可行性。结果表明：通过计算线圈中相邻漆包线中心距的标准差可以实现线圈合格性的准确评价，为线圈检测提供了一种高效检测方法。

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基于边缘计算的轴承故障诊断

彭超, 唐向红, 陆见光

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 52-55. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.013

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轴承故障诊断对及时发现安全隐患以保证生产的正常运作具有重大意义。但大多数故障诊断关注的重点是诊断精度，却忽略了实际工厂最关心的诊断时效性、诊断过程占用资源的代价等指标。针对该问题，文章提出了一种基于边缘计算的轴承故障诊断方法。该方法使边缘计算和轴承故障诊断相结合，利用边缘计算框架的优势将复杂度低的任务分配到离数据源较近的边缘端，甚至设备端，复杂度高的任务交给云端处理。并采用CNN和oneclasssvm联合处理的方法，进行故障诊断。实验结果表明，该方法相对于单独使用CNN或oneclasssv更有优势，在保证诊断精度的同时，也能保证诊断的时效性。

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基于改进型遗传算法的六自由度机械臂轨迹优化

郝晗, 文志强

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 56-59. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.014

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针对机械臂在物体的搬运过程中，机械臂运行缓慢，自动化生产时间加长，不利于生产实时性的处理。所以提出一种基于改进型遗传算法的六自由度机械臂轨迹优化算法。首先，建立机械臂运动学模型，采用D-H参数法对各个关节进行运动学正逆解计算；然后，通过三阶B样条多项式轨迹插值规划运动轨迹；以时间最优为准则，在传统遗传算法的基础上，通过改进初始种群生成方式、交叉算子与变异算子的构造过程，得到改进型遗传算法并采用其对运动轨迹进行优化；最后，通过罚函数解决运动学约束问题，通过仿真实验验证相较于传统遗传算法优化后的轨迹，适应度值增加了3.6%，轨迹运行时间减少了0.25s，而且与其他改进型遗传算法优化后的轨迹运行时间相比较也有所减少。证明该算法能够有效地减少轨迹运行时间，提高机械臂生产效率。

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零件表面三维点云降维方法

刘旭槟, 侯力, 罗岚, 罗培, 吉阳珍

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 60-64,69. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.015

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针对零件表面离散点云处理难度大、计算量大、后续处理过程复杂等问题，提出一种零件表面三维离散点云数据降维方法。划分标准平面像素网格，使用KNN（K-NearestNeighbor）算法搜寻每个标准网格点邻域内最近邻K个散点，分别通过最小二乘平面拟合、反距离加权插值（IDW）以及局部线性拟合（LLE）三种方法在像素网格点上对散点进行数值插值和拟合计算，将三维点云降维形成二维像素图像。定义了一种误差表示方式，对三种插值、拟合方法的误差进行分析比较。结果表明：反距离加权插值（IDW）方法的精度最高，并且通过改变其参数，可以进一步提高拟合精度。

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基于Chan和改进UKF的UWB室内混合定位算法

杨紫阳, 吴才章, 张弛

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 65-69. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.016

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为了解决超宽带室内定位技术因复杂环境影响产生的非视距（NLOS）误差导致定位精度下降的问题，文章提出了一种基于Chan-UKF的超宽带室内定位算法。首先，对超宽带模块获得的TDOA测量值利用Chan氏算法进行初步定位，通过比较设定的门限值与初步定位坐标残差的大小来鉴别NLOS误差，剔除含有较大NLOS误差的测量值；其次，使用简化计算状态预测向量及其协方差矩阵的UKF滤波算法对筛选出符合条件的TDOA测量值再次进行计算，得到目标节点的精确位置坐标。实验结果表明，该算法有效抑制了超宽带定位系统中复杂环境的干扰，消除了较大的NLOS误差，提高了定位精度，同时该算法提高了算法的计算效率，具有很好的稳定性。

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TC4钛合金薄壁件铣削残余应力变形研究

朱卫华, 王宗园, 任军学, 周金华

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 70-72,79. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.017

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为了对钛合金铣削残余应力变形进行研究，文章基于钛合金矩形块进行切削试验，并利用X射线法与剥层法结合获得铣削残余应力沿深度分布的规律，根据分布规律，提出了一个改进的指数衰减函数模型，将实验数据与预测模型进行了对比，其结果显示具有良好的拟合效果。为研究薄壁件的切削残余应力变形控制，构建了以钛合金薄板的残余应力变形验证实验，获得了钛合金薄板的实际变形挠度，得到了铣削后残余应力变形规律。结合预测模型的残余应力变形结果，与实际变形结果进行了对比分析，结果表明：预测模型的结果与试验结果非常接近，平均误差为15.18%，具有一定的可行性和准确性。

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基于组合导航方法的自动对接车定位精度研究

张扬, 徐志刚, 刘松凯

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 73-79. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.018

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传统大型舱段转运方式灵活性差、危险性高、效率低，因此，亟待研制一种兼顾精度与载重、结合转运与对接的设备。文章提出了一种基于组合导航方法的大型舱段自动对接车定位精度提升方法。将惯性导航方法与二维码识别导航方法结合起来，对陀螺仪、加速度传感器和二维码定位信息进行导航定位信息融合，解决了单一采用惯性导航时的累积误差问题的同时，将其对位姿信息的判断保留了下来。经过仿真验证，此次研究将系统定位精度提升至5mm水平。

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HHT-SVM在滚珠丝杠副疲劳点蚀失效诊断中的应用

聂从辉, 周长光, 刘迪一, 冯虎田, 王志荣, 欧屹

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 80-84,89. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.019

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针对滚珠丝杠副振动信号的非平稳特性的特点，提出了一种基于希尔伯特黄变换（Hilbert-Huang Transform，简称HHT）和支持向量机（Support Vector Machine，简称SVM）的滚珠丝杠副疲劳点蚀诊断方法。该方法首先对滚珠丝杠副进行了运动学分析，推导出了正常状态及疲劳点蚀失效状态下的特征频率；通过经验模态分解（Empirical Mode Decomposition，简称EMD）方法将原始振动信号分解为若干平稳本征模函数；利用有效固有模态函数（Intrinsic Mode Function，简称IMF）分量重构信号并进行希尔伯特变换获得振动信号的频谱图，提取特征频率作为输入建立支持向量机，从而实现对滚珠丝杠副点蚀失效的诊断。试验结果表明：支持向量机的诊断正确率达到95%以上，表明了了该方法可有效对滚珠丝杠副疲劳点蚀失效进行诊断，在工程上具有一定的实用值。

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基于扰动观测的永磁同步电动机双预测控制研究

齐歌, 李敬业

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 85-89. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.020

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由于永磁同步电动机无差拍电流预测控制中参数扰动或模型失配会出现电流静差和振荡问题，因此提出基于离散扩张状态观测器的鲁棒电流预测控制方法。但是系统仍然有着启动超调、动态响应时间过长等不足，为了提升系统的动静态性能，因此在无差拍电流预测控制算法的基础上，设计出离散扩张状态观测器来估计系统扰动，修正后补偿给电机的参考电压，通过极点配置分析系统稳定性，再将模型预测控制应用到转速环，从而形成基于扰动观测的永磁同步电动机双预测控制。仿真结果表明，所提方法具有动态响应快、静态误差小、受负载扰动影响小的特点，对参数扰动具有较强的鲁棒性。

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基于多源数据融合的超低温加工环境智能监控研究

刘树源, 王永青, 刘阔, 孔繁泽

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 90-92. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.021

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为实现超低温机床内部环境的智能化监测，分析了超低温加工过程中机床周边环境因素的变化情况。针对超低温加工过程中复杂的环境条件，提出了一种基于D-S证据理论数据融合算法的监测方案。研制了超低温加工状态监测预警系统，并开展了超低温加工环境监测实验。实验结果表明，采用多传感器融合方法可增加数据判断结果的可靠性及准确性，满足超低温加工过程中的智能监测及预警需求。

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双臂空间机器人滑模与自适应模糊复合控制

赵东辉, 侯军兴

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 93-96. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.022

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为解决不确定条件下自由漂浮双臂空间机器人（DFFSR）轨迹跟踪控制问题，提出了一种滑模与自适应模糊复合控制方法。基于动力学建模方法，建立DFFSR系统动力学方程；考虑到系统惯性参数有误差以及存在外部扰动等不确定性，基于标称动力学方程设计滑模变结构控制器，并根据建模误差设计自适应模糊补偿控制器，以克服系统不确定性带来的抖振问题，通过构建Lyapunov函数证明了系统稳定性，对比仿真验证了控制方法有效性。结果表明，文章提出的复合控制方法能够在不确定条件下，实现机械臂关节角度高精度的跟踪控制，且较传统滑模控制方法具有收敛速度快、稳定性好、跟踪误差小的优点。

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自动填料仪伺服驱动系统动态性能分析

杨智勇, 张凯洋, 王君, 谢迪, 方明明

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 97-100. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.023

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为提高自动填料仪填料力动态伺服控制性能，保证填料样品石墨电极的制作质量。文章建立了填料模块机械传动与伺服驱动系统动力学模型，分析填料力控制系统动力学特性；在确保填料力控制系统的动态性能参数的约束下，对伺服控制系统的PID参数进行整定，并将获取的参数输入填料力伺服驱动控制系统中执行填料操作；通过实验表明：仿真获取的整定参数满足伺服驱动系统填料要求，且具有良好的动态性能，缩短了填料伺服驱动系统调试时间。

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基于JAYA算法优化的小型无人直升机航向控制

王华, 董利明

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 101-104,108. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.024

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针对小型无人直升机在模型不确定性与外界干扰下的航向通道控制问题，提出了一种基于非奇异快速终端滑模的有限时间控制策略。首先，通过牛顿-欧拉法获得无人直升机的偏航动力学模型，在平衡点处对模型作简化处理，同时计入了偏航角速率反馈机制；接着，选择具有切换功能的非奇异快速终端滑模函数来设计偏航控制器，并在Lyapunov理论框架下证明系统误差能在有限时间收敛到零；进而，引入JAYA算法对上述控制器的参数进行整定，保证了优化的质量与效率；最后，通过仿真算例对文中所提控制器的有效性进行了验证。结果表明：JAYA算法比其他三种同类算法具有较高的求解质量和较快的收敛速度，能帮助无人直升机获得不错的控制器参数；文章所提控制器比FNTSMC具有更好的抗干扰能力与更高跟踪精度，且能有效抑制系统抖振。

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柔性自适应阻抗执行机构非线性摩擦补偿控制研究

韩训梅, 张奔, 林杭

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 105-108. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.025

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为了提高柔性执行机构传动过程中控制系统精度，提出了一种新型电-气自适应阻抗执行机构的控制策略。利用非线性状态方程式建立控制系统的动态模型，设计了电-气可调阻抗执行机构的新型分散式摩擦补偿控制系统。控制系统由两个控制回路和一个解耦器组成，给出了执行机构控制系统的具体补偿控制流程。采用MATLAB软件对执行机构输出精度进行仿真，与无补偿控制系统进行对比。结果显示：与无补偿控制系统相比，采用有补偿控制的电-气执行机构跟踪误差较小、电机电流波动幅度较小，自适应调节时间较短。采用有补偿控制的电-气执行机构，可以提高控制系统的输出精度。

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多极与少极圆筒型永磁直线电机性能分析

狄文生, 彭兵

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 109-111,115. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.026

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相同槽数的分数槽圆筒型永磁直线电机，极数的多少影响了电机的电磁性能和永磁体用量。以9槽8极和9槽10极分数槽圆筒型永磁直线电机为例，基于Ansoft软件分别对影响分数槽圆筒型永磁直线电机运行性能的初级齿宽和次级永磁体轴向长度进行优化，分析比较两种电机空载和负载下的电磁性能，以及永磁体用量，揭示多极与少极对分数槽圆筒型永磁直线电机性能的影响规律。所得规律可为圆筒型永磁直线电机的设计提供一定的理论指导。

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基于广义预测控制的伺服速度环参数自整定

刘婕, 卢少武

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 112-115. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.027

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针对伺服系统速度环在实际操作过程中由外部扰动引起的控制性能紊乱问题，提出了一种基于广义预测控制（GPC）的积分比例（IP）控制器用于伺服系统的速度控制。首先对被控对象进行模型参数辨识，然后由广义预测控制对控制参数进行最优参数计算，将所计算出的控制参数映射于IP控制器内，最后通过与传统比例积分（PI）控制器仿真结果进行对比，验证了此方法的有效性与稳定性，有效提升了交流伺服系统速度环抗扰动能力，此类先进的控制策略对提高永磁同步系统性能提供了新的方法和途径。

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基于机器视觉的轴承滚动体缺失检测

温学军, 葛动元, 姚锡凡, 陈岳坪, 王健

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 116-120,124. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.028

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为了更简单高效的检测轴承滚动体是否缺失，设计了单独背光源、单独同轴光源和背光源、同轴光源组合光源等三种光学系统，然后由实验效果选择组合光源的方案。利用机器视觉Halcon软件，根据检测需求，对实验图像进行预处理、区域筛选、特征分析、极坐标变换、截取矩形区域和灰度投影等处理流程，得到轴承的内、外圈的同心度，并得到灰度函数图及一阶导数图，最终自动检测轴承滚动体个数及判断滚动体是否缺失，达到预期的检测目的。

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基于共线性的机械臂视觉系统畸变矫正

李佳莹, 郭斌, 江文松, 罗哉

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 121-124. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.029

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对机械臂视觉系统在进行动态测量分析时，通常因镜头畸变产生定位误差，对此问题进行了研究。提出了一种基于共线性的机械臂视觉系统畸变矫正方法。该方法在共线性原则的基础上，根据直线投影不变性原则和径向畸变模型的关系，对同一直线上的特征点坐标构造目标函数；利用Levenberg-Marquardt （LM）算法，对目标函数进行迭代寻优，获得全局畸变系数最优解。通过与传统方法比较发现，文章提出的方法得到的k₁、k₂的相对误差分别为-4.8%和-5.1%。与传统方法相比具有较好的可靠性。

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面向铣削工艺油雾粉尘的参数影响研究

祁宏坚, 王禹林, 陈超宇, 何彦, 袁尧辉

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 125-128. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.030

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为了研究工艺参数对铣削加工过程中污染物排放量的影响，研制了一种可检测油雾、粉尘浓度的采集工具，开展了切削参数和切削液的影响实验，通过对采集数据的比较分析，总结了工艺参数对油雾、粉尘浓度的影响规律。结果表明，随着切削参数的增大，粉尘浓度均会有不同程度的升高，进给量f、背吃刀量a_p、切削速度v_c对粉尘排放的影响依次减小。提高喷油速度或采用两个喷嘴，在提高粉尘排放的同时也会显著增加VOCs的危害，喷油压强的增大会使粉尘浓度逐渐升高，但对油雾浓度影响不明显。研究结果可为绿色制造资源环境数据的采集获取提供可借鉴的采集设备，为工艺评价及绿色化提升提供数据支撑。

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基于DOE的金刚石框架锯锯框结构优化设计

司卫卫, 朱振杰, 欧阳丛森, 董配玉, 王硕

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 129-132,139. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.031

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为解决金刚石框架锯锯框质量大、结构冗余等问题，从等效应力、最大变形角度深入探究影响锯框强度的关键因素，设计力学性能最优、质量最轻的锯框系统。基于有限元法，应用正交试验设计方法对硬质石材加工设备锯框系统进行多目标优化研究。研究表明，边框截面形状与边框厚度是影响锯框系统强度性能的关键因素，优化后的锯框系统，其强度性能提升16.7%，锯框系统质量目标下降约21.9%，最大变形变化率为19.1%。试验设计与有限元仿真相结合的方法，可缩短研发周期，对多因素多目标下的结构优化设计具有一定的参考价值。

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基于生命周期的机床再制造碳排放测度模型

袁开福, 程书玮, 张尧南, 王大飞, 任廷海

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 133-139. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.032

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为了更有效地推动制造业减排，对基于生命周期的机床再制造碳排放测度模型进行研究。基于新机床碳排放测度框架，结合对再制造企业的调研数据，通过参数引入及计算构建了机床再制造碳排放测度模型，并通过算例分析得出相应结论与建议。结果表明，出厂前再制造机床的碳排放量明显低于新机床的碳排放量，其中资源制备阶段的碳排放量大于生产制造阶段的碳排放量，且在资源制备阶段制备钢材产生的碳排放占比最大；钢材使用比例参数的变动对再制造机床出厂前碳排放量的影响远大于标煤使用比例参数；在机床再制造过程中，碳排放量最大的是原煤，其次是天然气，最少的是燃油。

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踝关节助力外骨骼设计及仿真性能分析

冯博琳, 赵文彬, 宋鹏, 周加永, 王军利

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 140-143,148. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.033

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踝关节在人体正常行走时，踝关节所承受的力矩最大。文章在分析踝关节生物力学的基础上，首先从减缓小腿肌肉疲劳角度出发设计了踝关节助力外骨骼，并建立了其力传递模型。之后，采用有限元仿真分析技术对踝关节助力外骨骼进行有限元静力学仿真，并对小腿固定支架进行瞬态动力学仿真。通过有限元分析，验证了其结构设计的合理性。最后，将正常人行走时的步态数据作为驱动对踝关节助力外骨骼虚拟样机进行了ADAMS动力学仿真，研究不同步速、不同弹簧刚度系数对踝关节助力外骨骼关节力矩的影响，仿真结果表明踝关节助力外骨骼有较好的动力输出效果，为实物的搭建提供可行性依据。

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面向智能制造的机床设备优选评价研究

闫琼, 张海军, 张睿, 刘航, 张国辉

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 144-148. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.034

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为快速优选智能机床加工设备，提出了智能机床设备评价决策模型。首先，构建了面向智能制造的机床设备优选评价指标体系，并基于指数标度的层次分析法对评价指标进行了权重计算；其次，为解决传统TOPSIS法在求解模型问题中存在的逆序问题，基于RIM法对所建立的智能机床设备评价决策模型进行求解；最后，以某航空企业的机床设备优选为例进行了实例验证。实例应用表明，所建立的评价决策模型实用性较强，能有效解决逆序现象，避免重复计算，提升评价结果的可靠性与柔性。

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基于砂轮表面磨粒特性的磨削表面粗糙度建模

刘瑶, 周雯雯, 权宇

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 149-152. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.035

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为了预测磨削表面粗糙度和提升磨削质量，引入概率分布的理论对修整后砂轮表面磨粒尺寸、形状和突出高度进行统计学描述，分析磨削过程中砂轮的运动学和材料微观去除过程，提出了基于砂轮表面磨粒特性和磨削工艺参数的磨削表面轮廓和表面粗糙度预测模型，并开展SiC陶瓷磨削实验进行了验证。结果表明砂轮修整后的磨粒成圆锥形，顶角服从N（106，15）的正态分布，而磨粒的突出高度分布可借助瑞利分布描述，采用测量的磨粒特征构建虚拟砂轮，对磨粒加工区域的材料去除后可以得到磨削表面轮廓并计算得到表面粗糙度；相同砂轮线速度情况下，表面粗糙度随进给速度和磨削深度的增加而增加，且工件进给速度较磨削深度对表面粗糙度的影响更大，模型预测表面粗糙度与实验结果间误差在10%以内，实现了对磨削表面粗糙的准确预测，同时该模型也可指导具有微织构的磨削功能表面的设计。

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金刚石滚轮修整对18CrNiMo7-6钢磨削残余应力影响

张银霞, 周星, 王子乐, 郜伟

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 153-155. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.036

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为了探究金刚石滚轮修整参数对18CrNiMo7-6齿轮钢外圆磨削表面残余应力的影响，采用烧结和电镀两种金刚石滚轮对陶瓷结合剂棕刚玉砂轮进行了修整试验。通过对磨削后表面残余应力的检测和金刚石滚轮修整机理的分析，探究了修整进给量、轴向进给速度、修整速比对残余应力的影响。结果表明：外圆磨削表面残余压应力值随着修整进给量、轴向进给速度、修整速比的增大而增大；在相同的修整参数和磨削状况下，使用电镀金刚石滚轮修整的砂轮磨削表面残余压应力值大于使用烧结金刚石滚轮修整的砂轮。其结论对于18CrNiMo7-6钢外圆磨削时砂轮修整工艺参数选择具有指导作用。

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基于多目标进化算法的置换流水车间调度优化

刘巍巍, 王胜男

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 156-159,164. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.037

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针对置换流水车间调度中在保障交货期的前提下，提高生产效率与资源利用率的多目标优化问题，提出一种基于混合Mallows模型的分解多目标进化算法。该算法在基于分解的多目标进化算法基础上引入分布估计理论，将改进LR（n/m）启发式算法和随机算法相结合初始化种群；利用改进Tchebycheff法分解种群，采用混合Mallows模型对群体建模并采样生成新个体，通过单点插入和移动进行随机扰动跳出局部最优，完成进化过程。在对Taillard标准实例集进行的数值实验结果中显示该算法具有更好的稳定性和收敛性，可有效提升多目标流水车间的调度效率，综合优化制造系统生产性能。

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基于FFT和WPT的微铣刀磨损特征提取

王二化

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 160-164. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.038

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文章从微铣削加工过程中工件振动信号的FFT和WPT计算结果出发，提出了一种微铣刀磨损特征提取方法，得到了各个小波包节点的能量比，并将小波包的关键节点7与6的差值作为微铣刀的磨损特征。在此基础上，分析了不同的主轴转速、进给速度和切削深度对微铣刀磨损特征的影响。结果表明，文章提出的微铣刀磨损特征能够有效识别不同工况下的刀具磨损状态。

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基于制造过程的机床设备绿色评价体系

颜鹏程, 赵刚, 柳雄, 周七, 刘思宇

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(12): 165-168. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.12.039

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考虑到当前的机床设备的评价方法不够全面的问题，为更有效的提高零件加工制造过程的绿色性，提出一种基于层次分析法和灰色关联法相结合的机床设备选择方法。首先，建立了制造周期（T）、制造质量（Q）、成本（C）、资源消耗（R）、环境污染（E）等5个绿色制造指标评价体系，根据建立的评价指标体系运用层次分析法建立判断矩阵确定指标权重；其次，将机床制造过程中的实际数据进行处理，运用灰色关联分析法得到最优值并构建矩阵，再对这些实际生产数据进行归一化处理，根据灰色系统理论，以上述层次分析法确定的权重为基础，对灰色关联系数矩阵进行计算；最后，对关联度系数和关联度的大小进行比较，判断出机床设备的最佳方案。

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2020年, 第0卷, 第12期　
刊出日期：2020-12-20

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