组合机床与自动化加工技术

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王鹏飞, 胡小锋

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 1-4. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.001

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针对紧固螺栓松动导致汽缸泄漏的问题，以提高项目型产品的装配质量为目标，首先建立汽缸选配优化整体模型。其次依据该模型，采集装配过程中的尺寸参数等质量数据，确保质量数据完备准确。通过分析螺纹配合机理以及汽缸密封性与螺纹配合间隙的关系，确定特制螺柱螺母的装配间隙均匀度为优化目标，针对选配模型的特殊性，采用改进的蚁群算法，开发选配优化算法，以准确的实测数据为输入，给出优化的几何特征配对方案。并以汽轮机实际产品为案例，验证模型与算法的有效性，提高了产品的装配质量。

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车削45% SiCp/Al复合材料刀具寿命及磨损机制研究

王明海, 孟群, 孔宪俊

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 5-9. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.002

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为探索金刚石刀具（PCD）和涂层硬质合金刀具加工45% SiCp/Al复合材料时的刀具磨损、切削力、表面粗糙度的变化规律，对45% SiCp/Al复合材料进行了切削试验。分别使用三向测力仪对切削力进行测量，光学显微镜对刀具磨损进行了观察和测量。分析了PCD和涂层硬质合金刀具磨损的演变过程及刀具磨损对切削力、表面粗糙度的影响规律。研究结果表明，对于PCD刀具，前刀面磨损形式依次为晶粒脱落、磨粒磨损、粘结磨损并存在崩刃。后刀面的主要磨损形式为磨粒磨损，并伴有积屑瘤的产生。硬质合金刀具前刀面磨损形式依次为涂层脱落、磨粒磨损，后刀面出现严重磨粒磨损并且出现粘附现象，用PCD刀具切削45% SiCp/Al复合材料，切削力随积屑瘤增长或脱落呈周期性变化。用涂层硬质合金刀具切削时，主切削力是PCD刀具的两倍。对于PCD刀具，表面粗糙度也随积屑瘤呈周期性变化。涂层硬质合金刀具切削45% SiCp/Al复合材料的表面粗糙度大于PCD刀具，并且随切削距离增加急剧增长。

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基于小波包分解的刀具磨损特征分析

李涛, 黄新宇, 罗明

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 10-15. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.003

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为了高效准确地在线监测加工高温合金过程中的刀具磨损，有效地提取刀具磨损相关特征显得尤为重要。文章提出了基于小波包分解的刀具磨损特征提取方法，将刀具切削过程中的切削力信号在时频域下分解重构，分析了各频段重构信号能量值与刀具磨损的相关性，提取了信号分解重构后小波包系数能量值中与刀具磨损相关的两个频段信号作为刀具磨损监测的特征参数，最后通过试验结果表明，采用小波包分解方法在切削力信号中提取的切削力特征和切削振动特征可作为刀具磨损特征，从而为后续研究刀具磨损在线监测提供有效输入。

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基于动网格技术的空气静压轴承线刚度及角刚度分析

胡辰, 丁建国, 庄辉, 陈鹏

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 16-20,25. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.004

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为了在超精密机床设主轴设计阶段准确得到空气静压轴承的静态特性，文章提出了一种基于Fluent动网格技术的数值仿真方法，综合分析了在考虑进气孔直径、进气压力、气膜厚度及轴承转速等条件下对空气静压轴承线刚度及角刚度的影响。结果表明：轴承线刚度随气膜厚度的减小、进气压力的增大而增大，且最大线刚度所对应的进气孔直径随压力增大而增加；轴承角刚度随气膜厚度的减小、进气孔压力和进气孔直径的增大而增加。

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基于改进Informed-RRT^*算法的路径规划研究

张玉伟, 左云波, 吴国新, 徐小力

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 21-25. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.005

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针对Informed-RRT^*算法在复杂环境重复规划稳定性差、收敛速度慢的问题，提出改进Informed-RRT^*的路径规划算法（Informed Bi-directional RRT^*）提升寻找可行路径的稳定性和效率。该算法引入基于状态子集直接采样的反向扩展策略，当路径规划遇到障碍时快速更新采样区间，在障碍物的边界区域获得接近最优路径成本的可行路径，同时结合基于多树搜索的双向搜索策略加快对状态子集的探索，提高算法的收敛速度。实验表明，与Informed-RRT^*算法相比，IBI-RRT^*算法稳定性更高，能够减少40%的迭代次数和20%~30%的搜索时间，并且规划路径接近最优路径，验证了IBI-RRT^*算法在复杂环境中路径规划的优势。

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基于模糊理论的改进危害度评估方法

章浩然, 洪荣晶

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 26-29,35. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.006

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针对在传统的故障模式影响及危害性分析中，利用风险优先数评估系统危害度时受评估人员主观因素影响较大，获得的危害度结果往往难以排序，以及无法对风险三要素之间进行权重分配的缺点，提出了一种基于模糊理论的改进危害度评估方法。通过构建模糊评判矩阵以及权重向量来获得评判结果；对评判结果进行反模糊化处理实现各故障模式危害度大小的排序。从而提取出对系统影响最大的若干个故障模式，针对这些故障模式对系统进行改进，进而提高数控机床的可靠性。通过此方法能够更加科学的从大量的故障模式中筛选出关键性的故障模式，帮助企业明确产品的改进方向，降低研发成本与周期，对提高企业的经济效益有着积极的作用。

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基于k细分等几何层次模型的多重网格算法研究

魏志鹏, 罗会信, 左兵权, 费建国

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 30-35. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.007

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相对于传统的有限元法，基于几何样条的等几何方法可以保证几何模型与物理模型的一致性，但细分依然会导致模型刚度矩阵较大时求解效率不高的问题，因此可以采用多重网格法加速等几何分析中的迭代求解。文章研究等几何法中的k细分方法并构建了基于k细分的多重网格映射矩阵，加快求解效率，探讨了不同k细分策略的收敛速度。算法计算结果表明：多重网格法能够有效提高基于k细分等几何分析方法求解的收敛速度。

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基于机器学习算法的滚动轴承故障诊断研究

张星星, 李少波, 柘龙炫, 胡建军, 宋启松, 李志昂

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 36-39,44. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.008

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为了解决滚动轴承故障诊断过程中特征提取困难以及数据处理缓慢等主要问题，提出了基于5种机器学习算法且仅需提取4种简单特征的滚动轴承故障诊断方法。首先，对不同故障类型的滚动轴承振动信号的时域信号进行了分析，并提取时域信号的4种简单特征输入到分类模型，然后，采用机器学习算法对滚动轴承进行故障分类与诊断。实验结果表明，与传统的轴承故障诊断方法相比，用机器学习方法对轴承进行故障诊断更简单且具有更好的诊断效果。研究内容为以后用机器学习分类算法来研究轴承的故障诊断问题提供了参考。

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基于改进布谷鸟搜索算法的圆度误差评定

蔡朕, 王景良, 吕梦樊, 朱龙彪

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 40-44. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.009

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为提高圆度误差的评定准确性和收敛速度，提出了一种改进布谷鸟搜索算法，以求解圆度误差评定问题。该改进算法根据最小区域法和最小二乘法建立圆度误差模型及计算公式，引入轮盘赌选择方法，对传统布谷鸟搜索算法莱维飞行中的步长缩放因子及重新寻窝概率进行优化。按改进布谷鸟搜索算法对数据进行仿真实验，结果表明，改进布谷鸟搜索算法与现代先进算法评定精度相当，但其收敛速度快，所需参数少。改进布谷鸟搜索算法的评定精度和收敛速度都优于传统布谷鸟搜索算法。

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基于EWT和ICA联合降噪的轴承故障诊断方法

宋宇宙, 汤宝平, 颜丙生

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 45-48,54. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.010

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针对轴承早期故障信号易被淹没于噪声中、故障特征难以提取的问题，提出一种经验小波变换（Empirical Wavelet Transform，EWT）与独立分量分析（Independent Component Analysis，ICA）的联合降噪方法。该方法依据峭度准则将经EWT分解得到的固有模态分量（Intrinsic Mode Function，IMF）重构后利用ICA进行盲源分离，有效抑制了振动信号中的噪声，使故障特征频率的能量幅值最大，从而识别故障特征。通过仿真分析和实际轴承早期故障的实验研究，表明该方法可明显削弱噪声干扰，突出故障频率成分。与EWT和包络谱结合的方法对比，信噪比提高了24.45%，能更清晰准确地提取故障特征信息，满足对轴承故障的诊断要求，为滚动轴承早期故障提取提供了一种方法。

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基于改进VMD的航空发动机故障信号特征提取

刘自然, 尚坤, 李谦, 聂士杰

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 49-54. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.011

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从冗长、非线性、非静态的航空发动机信号中提取故障特征非常困难，使得航空发动机状态监测（CM）成为最具挑战性的任务之一。针对原有的变分模态分解（VMD）的特征提取方法，对模数K和滤波器频率带宽a均采用默认值的问题，将导致特征提取不准确，小波变换的结果不可靠。文章提出了一种基于优化VMD的精确特征提取方法。利用包络谱曲线确定最佳模态数K，利用信号能量分配比（SEDR）确定最优带宽a，实验结果表明，利用文中提出的优化策略，成功地提取了小波变换CM信号中的故障相关特，验证了改进VMD方法的有效性。

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TOF相机深度数据测量中的空间配准方法研究

王世程, 于微波, 杨宏韬

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 55-59,64. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.012

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针对TOF深度相机获取的原始深度数据存在多种误差，导致成像出现畸变的问题。提出建立改进小波序贯极限学习机（CFWNN-OSELM）空间配准模型的方法，对TOF相机深度数据测量过程中非系统性和系统性误差的叠加导致的深度数据偏移进行统一校正。并与基于ELM算法和BP算法分别建立的空间配准模型以及基于小孔成像原理校正的结果进行比较。经实验分析，采用CFWNN-OSELM所建立的空间配准模型大幅减小了TOF相机测量深度数据的误差，泛化能力强，能够实现在线增量式快速学习。为TOF相机测量深度数据的校正方法提供了一种新的思路方法。

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考虑滚柱弯曲的行星滚柱丝杠副载荷分布研究

刘柱, 范元勋

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 60-64. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.013

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由于行星滚柱丝杠中滚柱两侧螺纹牙轴向偏心力造成滚柱弯曲变形，文章提出了考虑滚柱弯曲变形的行星滚柱丝杠载荷分布计算方法。通过分析滚柱各处的弯矩大小，并在简化滚柱载荷模型的基础上，推导了滚柱横截面上各点的正应力和中性轴方程。根据滚柱横截面中性轴和螺纹牙接触点处的转角，计算出了滚柱因为弯曲变形产生的轴向位移。综合考虑行星滚柱丝杠副轴段变形、螺纹牙接触变形和弯曲变形等因素，根据变形协调方程和静平衡方程，计算分析了滚柱两侧的载荷分布规律，并通过有限元算法验证结果的正确性。结果表明，滚柱弯曲变形增加了滚柱两侧螺纹牙载荷分布的不均匀程度，随着轴向载荷和螺距变大，滚柱弯曲变形对螺纹载荷分布的影响越大；增加滚柱的弹性模量可减少滚柱弯曲变形对载荷分布的影响。

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基于R型系统聚类和因子分析的柴油机磨损状态综合评价

陈涛, 王立勇

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 65-68,72. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.014

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为有效判别设备的早期磨损状态，利用设备采集油样的光谱分析数据作为原始数据，运用R型系统聚类和因子分析方法综合判别设备的磨损状态。首先，对光谱检测元素进行R型系统聚类，确定磨损特征元素，减少磨损评价指标的数量；其次，对磨损特征元素的浓度指标进行因子分析特征降维，挖掘出磨损主因子；最后，计算磨损综合得分，判断设备的磨损状态。对两台船舶主柴油机进行磨损状态判别实例分析，结果表明R型系统聚类和因子分析方法的评价结果与柴油机实际磨损状态一致，能够为设备的磨损状态综合判别提供一种新方法。

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滚珠丝杠副转速对温升的影响

周小丹, 冯虎田, 张鲁超, 欧屹, 周长光

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 69-72. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.015

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不同的转速会导致滚珠丝杠系统产生不同的温度变化。分析滚珠丝杠副转速和温升的关系，建立了滚珠丝杠副热传递过程的微分方程，得到了滚珠丝杠副使用过程中的温度随时间变化的表达形式。进一步得到热平衡状态时滚珠丝杠副的温升计算方法。为验证该方法的有效性，对该模型计算得到的理论温升值与不同转速下试验得到的实际温升值进行对比。通过滚珠丝杠副综合性能试验装置，完成不同转速下滚珠丝杠副温升的测量试验，实际温升值与理论温升值的差值10%以内，证明该方法能很好地预测滚珠丝杠副的温升。

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基于小波包能量谱和改进FOA-GRNN的轴承寿命预测

张成龙, 郑凯, 刘杰

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 73-76,80. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.016

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为增强轴承退化特征信息，提高广义回归神经网络（Generalized Regression Neural Network，GRNN）的预测精度，提出了一种基于小波包能量谱和改进FOA-GRNN的轴承剩余使用寿命预测方法。首先，为提取和增强轴承退化特征，采取小波包能量谱对轴承振动信号进行分解，生成频带能量谱，以能量谱信息构建轴承退化特征；其次，为提高果蝇优化算法（Fruit Fly Optimization Algorithm，FOA）的寻优能力和寻优效率，提出了一种多种群自适应果蝇优化算法，引入自适应惯性权重，并应用于广义回归神经网络参数优化；实验结果表明，基于文中退化特征相比时域、频域特征，提高了预测精度，改进FOA-GRNN与FOA-GRNN、MFOA-GRNN、IFOA-GRNN相比具有较高的寻优精度和寻优效率。

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基于光刻阈值模型的光栅精度预测及补偿

任东旭, 李彬, 孔明旭

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 77-80. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.017

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光栅尺制造过程的预测及补偿是提升其精度的主要方法之一。文章提出了一种基于光刻阈值模型的光栅尺精度预测及补偿方法，采用矩形栅距傅里叶基波法，研究光栅尺计算光刻阈值模型及关键参数对光刻精度的影响；通过利用Matlab软件建立计算光刻能量三维模型，对比分析光刻焦平面能量阈值界面，实现光栅尺精度的预测；通过仿真及试验分析焦平面能量幅值、相位参数，关联并调整直线运动系统定位误差、光刻曝光能量相关参数的补偿方法，当阈值平面角度θ=0时，理想状态情况下可以通过直接补偿方式完全补偿，多线均匀化间接补偿可以将光栅条纹误差提高97.3%，为高精度光栅尺的光刻和补偿方法的计算提供了理论依据。

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求解无等待Flow shop调度问题的改进蛙跳算法

吴永明, 王亚昆, 张晗, 赵旭东, 陈琳升, 史海鹏

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 81-84. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.018

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无等待Flow shop调度一直是研究的热点问题，为减少无等待流水车间调度总完工时间，文章提出了一种结合高斯变异和扰动因子的蛙跳算法。在蛙群更新策略中引入扰动因子，平衡了蛙跳算法搜索的深度，利用高斯变异产生子代新蛙代替随机产生子代新蛙，增强了蛙跳算法的寻优速度；同时引入交叉操作，增加蛙群的多样性，提高蛙群中所有青蛙的局部搜索能力以及全局搜索能力。研究了无等待Flow shop调度算例，将蛙跳算法与遗传算法的求解结果进行了对比，结果验证了该文改进蛙跳算法在解决无等待流水车间调度问题的有效性和可行性。

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基于多变量优化的机床主轴回转误差分离研究

刘思遥, 黄美发, 张政泼

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 85-87,92. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.019

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为了适应机床主轴回转误差在线测量高精度、高效率的要求，在建立主轴回转误差与圆度误差分离数学模型，分析传统三点法误差分离方法中谐波抑制的影响，找到影响分离权函数零点个数的关键因素的基础上，利用多变量目标函数寻优法优化了主轴回转误差分离方法。结果表明，优化后的误差分离方法能有效克服谐波抑制，保证分离精度，能对在线测量数据进行系统性、流程化处理，具有鲁棒性好、稳定性强的优势。

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基于改进遗传算法的自动导引小车路径规划

宋启松, 李少波, 柘龙炫, 李志昂, 张星星

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 88-92. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.020

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为提高自动导引小车（AGV）在复杂码头环境下路径规划性能，对AGV路径规划中耗时较长和路径较长问题进行研究，提出了一种改进遗传算法。首先引入平滑的适应度函数来光滑和缩短路径；其次，用改进单点交叉方式和多向变异方式来增加种群多样性，避免陷入局部最优；最后对复杂码头环境进行二维和三维建模，并在此基础上对改进遗传算法、蚁群算法、快速扩展随机树算法和A^*算法进行静态和动态仿真。结果表明，该文提出的改进遗传算法与其他算法相比，路径长度最短；迭代次数最少；平均运行时间最短；可见改进后的遗传算法可使AGV在复杂码头环境下快速寻优和安全避障。

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基于加工特征的舵机壳体孔系特征数控加工编程技术

尚佳策, 卫炜, 黄斌达, 赵一鸣, 仲庆龙

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 93-97,101. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.021

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为提升舵机壳体数控加工编程效率、缩减编程重复性工作量，提出了基于加工特征的舵机壳体零件数控加工编程技术。通过分析舵机壳体的加工特征及其制造工艺，建立了舵机壳体自定义特征库和数控加工工艺知识库，并利用特征识别技术，自动识别舵机壳体的数控加工特征，之后基于加工工艺知识库推理生成每个特征的数控加工工艺和刀位轨迹，最后以某型舵机壳体为例，验证了文中所提技术的可行性和有效性。

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基于新型滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

张强, 赵显新, 马强

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 98-101. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.022

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针对传统滑模观测器在估计转子位置和转速时存在的抖动问题，分析研究了一种新的滑模趋近律，并提出了一种基于变趋近律滑模观测器的永磁同步电动机无位置传感器控制方法。通过扩展滑模电流观测器方程，将滑模观测器与变趋近律相结合，为转子转速和位置的估计提供了新的思路。同时，建立了基于该方法的无位置传感器矢量控制系统。仿真和结果分析验证了该方法的可行性。该观测器能很好地跟踪转子的实际位置，动态响应快，有效地抑制了系统的抖振。

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改进的模糊PID双模复合控制器

陈猛, 于东

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 102-103,108. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.023

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模糊PID双模复合控制器将模糊控制和PID控制相结合，综合了模糊控制和PID控制的优点，但是模糊PID双模复合控制器在两种控制模式之间切换时存在阈值选取以及抖动的问题。文章提出了一种改进的模糊PID双模复合控制器，解决了在两种控制模式之间切换时的阈值选取以及抖动问题。最后，通过Matlab仿真软件对控制器的性能进行了仿真分析。结果表明，该控制器能够保证在整个控制过程中平滑运行，不存在抖动问题。

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基于负载扰动补偿的PMSM无传感器控制研究

齐歌, 徐福博

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 104-108. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.024

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为提高永磁同步电动机中高速运行下无传感器控制的精度和稳定性，提出一种带有负载扰动补偿的PMSM无传感器控制策略。利用扩张观测器与锁相环结合对电机转速进行估计，为解决扩张观测器抗负载扰动性能差的问题，设计一个扰动观测器来估计负载转矩的大小，引入中间变量，避免了状态量的直接微分运算，最终将估计的负载转矩值转换成交轴电流对控制系统进行前馈补偿，从而减小电流脉动。在Simulink仿真环境下对所提出方法与经典滑模观测器方法进行比较，实验结果表明，所提方法可以大大提高电机转速的估算精度，改善系统动静态性能，减小负载扰动对系统稳定性的影响。

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视觉测量的嵌入式架构研究与应用

温芳棉, 习俊通

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 109-112,117. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.025

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为了使用更简单的硬件实现机器视觉测量，设计易于实现视觉测量的嵌入式软硬件架构。使用高性能ARM处理器代替分布式处理器，降低硬件复杂度，提高编程灵活性。采用多进程的方式解决了软件健壮性差、开发调试困难的问题。使用多种进程间通信结合的方法，满足多类型数据传输需求。采用ARM的流水线技术优化代码结构，提高编译后代码的执行效率。该软硬件架构在单目线结构光视觉测量中得到应用，实现了图像采集、图像处理、数据通信等功能。

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基于改进灰狼优化算法的永磁同步电机参数辨识

李伟, 杜昭平

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 113-117. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.026

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针对永磁同步电机中参数辨识精度低与速度慢的问题，提出了一种基于改进灰狼优化算法的参数辨识方法。首先采用Tent映射反向学习策略对种群初始化，增强初始种群的多样性；其次，设计了一种非线性变化的收敛因子；最后，采用Levy飞行策略对算法寻优过程中位置更新方式进行变异操作，以提高算法跳出局部最优的能力，降低了算法误收敛的可能性。仿真实验表明，改进灰狼优化算法对永磁同步电机中的参数精确度更高，辨识速度更快。

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基于Resnet网络和Attention-GRU门控机制的滚动轴承故障诊断

毛昭辉

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 118-121,126. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.027

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针对轴承故障诊断中大多现有方法特征提取复杂且诊断方法不是端到端等问题，结合深度学习理论，提出了一种基于Resnet网络（残差网络）和Attention机制（注意力机制）的轴承故障诊断方法。诊断思想是：首先，通过Resnet网络对输入的滚动轴承的一维振动时序信号进行特征提取；其次，将特征提取后的特征图经过Map-to-sequence操作将特征图转换为特征序列送入到Attention机制的GRU（门控循环单元）网络中进行预测；最后，通过分类器将预测后的结果分类输出即可得到诊断结果。实验表明，该模型对各故障类别的诊断率均在98%以上，模型诊断准确率普遍优于其他传统的诊断方法，相较于一些最近流行的基于深度学习轴承故障诊断方法效果也提升显著。

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基于Zynq SoC的EtherCAT主站设计及实现

马平, 苏攀杰, 刘胜旺, 邓龙军

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 122-126. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.028

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为了在高端数控系统中实施高性能的EtherCAT总线，提出了一种基于Zynq-7000 SoC的EtherCAT主站构建方案。首先基于Zynq-7000硬件平台，运用系统模块化设计方法对EtherCAT主站进行总体方案规划，然后基于电子设计平台Vivado设计主站的硬件工程，接着在CPU0上搭建FreeRTOS操作系统，在此基础上移植了开源主站库（SOEM-1.3.3）并对网卡驱动进行优化，最后建立了EtherCAT主站测试系统。实验结果表明，该主站的周期通信时间约为40μs，通信抖动为纳秒级，具有较高的实时性和稳定性。

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基于单目视觉的简便零件位姿测量方法

王君, 冯康瑞, 姜天翔, 程群超, 李文涛

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 127-131. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.029

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针对零件位姿测量步骤繁琐的问题，提出了一种基于单目视觉的简便零件位姿测量方法。该测量方法只需要将棋盘放置在零件平面上，便可实现零件位姿的测量。在该测量方法中，根据摄像头的成像原理，建立基于视觉的零件位姿测量模型。在该模型中，根据棋盘网格点像素坐标，利用非线性优化算法测量棋盘与摄像头夹具的位姿；并根据棋盘与摄像头夹具的位姿、工件平面的直线在不同坐标系的方程，用最小二乘法测量零件的位姿。为了验证算法精度，进行了仿真验证；验证结果表明，该测量方法的精度满足实际需求，具有较高的工程使用性。

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基于优化变分模态分解和卷积神经网络的齿轮故障诊断

杨同光, 于晓光

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 132-137. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.030

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针对齿轮振动信号具有非稳定特性、为了实现减速机齿轮箱的智能诊断且变分模态分解（VMD）参数组合[K，α]的大小需要使用者反复尝试而不能有效确定的问题，提出了一种改进的遗传算法（MGA）对变分模态分解参数优化选取方法，在此基础上将优化的VMD与深度卷积神经网络（DCNN）结合。提出了优化VMD与DCNN齿轮智能故障诊断方法，首先用优化后的VMD对信号进行分解，其次采用DCNN进行故障模式识别。最后，将该方法应用于实例中，结果表明，该方法不仅有效地对信号进行分解和对齿轮故障类型可达到精准识别，同时还可诊断齿轮轻度磨损的早期故障。

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基于视觉的涂胶质量检测方法

陈甦欣, 汪涛

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 138-141. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.031

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传统涂胶质量检测方法需要从标准涂胶图片中获取数据作为质量检测的参照，标准涂胶图片的质量会对检测的精度造成很大影响。针对该问题，文章提出了一种无需标准涂胶图片的视觉涂胶质量检测方法。通过对视觉系统的标定以及对工件的处理和分析获得世界坐标系、图像坐标系和工件坐标系的转换关系；利用工程图中的涂胶轨迹数据，生成了图像坐标系下的涂胶轨迹，并作为标准涂胶轨迹；在标准涂胶轨迹上选取采样点，提出了采样点处胶线宽度和胶线位置的计算方法。实验结果表明，该检测方法不需要从标准涂胶图片中获取数据，利用该方法进行检测的胶线宽度误差小于0.06mm，胶线位置误差小于0.22mm，能够满足工业现场的检测需求。

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数控机床与机器人一体化车间多目标优化布局

王明超, 周明康

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 142-146,150. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.032

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为降低一体化生产车间的物流运输费用和减少设备占用面积，提出了组合变异多种群遗传算法的设备布局优化方法。对数控机床与机器人的一体化车间设备布局问题进行了抽象，以物流费用最少和占用面积最小为目标，建立了车间设备布局问题的优化模型。根据交叉和变异参数对算法的影响，通过设置不同算法参数实现不同搜索策略倾向；为了深化局部搜索能力，给出了随机数调节的组合变异策略，从而提出了组合变异多种群遗传算法的模型求解方法。经验证，组合变异多种群遗传算法的搜索能力强于标准遗传算法；加入机器人后，工件物流费用减少了15.85%，对设备的包络长度减少了6.64%，说明了机器人加入生产车间的经济性与合理性。

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基于ARM的废旧电线超声剥皮装置设计与控制

张勇, 赵玉刚, 刘谦, 刘宁, 赵传营

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 147-150. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.033

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针对小直径的废旧电线金属回收困难，现有传统机械刀具易磨损且剥皮自动化程度低，焚烧和化学等剥皮方法存在污染环境的问题，基于超声波切割高效磨损小的原理，设计了一种废旧电线超声波剥皮的装置。该装置由卷线机构，矫直机构，旋转机构，以及超声波剥皮机构，位置检测模块等组成。控制系统以上位机PC+下位机ARM单片机的方式进行控制。该装置能够进行对单根1mm~10mm不同直径电线进行剥皮，刀具磨损小，便于长期工作。能实现小直径废旧电线回收自动化，有利于保护环境，提高回废旧电线收效率。

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可变刚度液压机械臂的设计与仿真

任利胜, 蒋林, 潘孝越, 田长斌, 张燕飞

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 151-154,158. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.034

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为提高机械臂的负载能力和安全性，设计了一种承载能力大、刚度可变的液压机械臂。首先介绍了液压关节的转角自伺服原理及变刚度自适应机制，结合液压转角自伺服关节和变刚度液压被动随动关节完成了机械臂的结构设计。然后运用蒙特卡洛方法求解了该机械臂工作空间，证明其符合正常使用要求。最后基于ADAMS对可变刚度液压机械臂进行了动力学仿真，仿真结果表明该机械臂在低刚度状态下的碰撞力相较于刚性机械臂降低了约60%，为后续的结构优化与精度控制提供了重要理论基础。

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形状因子对刀具刃口磨损的仿真研究

赵雪峰, 郑鹏飞

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 155-158. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.035

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刀具刃口钝化能够提高刀具使用寿命，为研究钝化刀具形状因子对刀具磨损的影响，设计不同形状因子刀具的铣削仿真试验和磨损实验。通过对不同形状因子刀具刃口的磨损深度变化情况和最大磨损量进行分析，研究结果表明：当主轴转速为2000（r/min），进给量为0.1（mm/z），轴向切深为0.5mm，径向切深为0.5mm时，刃口最大磨损量随着形状因子的增大先减小后增大，当形状因子为0.824时最大磨损量最小。研究结果为提高刀具使用寿命和刀具刃口钝化优化提供了一定的依据。

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TBM刀盘焊缝参数对缺口应力集中的影响

霍军周, 袁超伟, 张占葛, 孙德滨

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 159-163. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.036

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为了对全断面掘进机（TBM）进行合理化的刀盘焊缝设计，弥补整体设计方法局部强度不足。根据刀盘结构及应力集中分布特点，建立T型焊缝设计细节参数化模型，采用缺口应力理论，分析焊缝设计参数的影响规律。结果表明：基于虚拟缺口半径法的名义应力积分方法具有较高的准确度，误差范围在0.2以内，焊缝设计倾角参数变量控制下，相同大小载荷弯曲产生的应力集中水平在拉伸应力集中水平的两倍左右；设计时应尽量保证结构对称性以及应力分布均匀性，并适当的增大内外坡口倾角以增大局部细节，增强结构承载能力。

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基于价值流图的车用组合电线组装流程优化

王璐璐, 马嵩华, 霍志璞

组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(7): 164-168. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.07.037

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针对连续型生产过程中存在的生产线不平衡、资源管控粗放等问题，文章利用价值流图分析技术和流程程序图以某车用组合电线组装流程为例进行研究。采用“5W1H”技术和“ECRS四原则”并结合精益思想，从信息流、供应链、工艺流3个方面对生产流程全生命周期进行了改进。Flexsim软件仿真证明，改善后生产线的平衡率和增值比提高显著，生产周期时间和作业人数明显减少，极大地削减了生产浪费，有效地提高了生产线的生产效率，降低了生产成本。

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2020年, 第0卷, 第7期　
刊出日期：2020-07-25

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