2020年, 第0卷, 第8期　
刊出日期：2020-12-05

  

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设计与研究
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  基于EEMD的相关排列熵的滚动轴承故障诊断

  李长伟, 雷文平, 庞博, 孙浩, 陈耀

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 1-4. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.001

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  针对滚动轴承振动信号非线性、非平稳难以有效诊断的问题，提出了一种集合经验模态分解的相关排列熵的滚动轴承故障诊断方法。利用集成经验模态分解方法将振动信号分解为多个本征模函数，结合排列熵和相关系数进行特征提取。并通过滚动轴承故障实验验证了结合相关系数和排列熵方法在特征提取时的有效性和互补性，同时有效抑制了重构信号的模态混叠问题，并根据重构信号的包络谱分析完成了滚动轴承故障诊断。通过仿真和实验验证了本方法的有效性。
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  数控机床基础部件几何精度实时监测技术研究

  况康, 郭婕, 马俊翰, 李林洮, 徐兴硕

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 5-7,11. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.002

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  针对数控机床基础部件在使用过程中产生变形造成精度衰退难以实时监测的问题，提出了一种基于分布式应变的数控机床基础大件变形监测方法，该方法通过三次B样条函数插值和弹性力学建立“应变-变形-直线度误差”的关系模型。在此基础上，构建了一套无线应变监测系统，对某立式加工中心的床身、立柱进行了半年的应变监测，通过对比Renishaw激光干涉仪的测量结果，验证了该方法的正确性和可行性，也表明机床基础部件变形是造成机床几何精度变化的主要因素。
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  基于优化模糊神经网络的高速数控机床热误差建模方法

  杜柳青, 李仁杰

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 8-11. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.003

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  针对高速数控机床的热特性，提出了一种基于优化模糊神经网络（GA-BP-FNN）热误差建模及预测方法。利用遗传算法和反向传播算法对模糊神经网络进行优化，改善了因隶属度函数取值随机性导致热误差模型的鲁棒性降低的现象。以一台超高速随动曲轴数控磨床为研究对象，进行了主轴Z向热误差建模试验，同时与BP神经网络建模方法进行比较，实验结果表明：GA-BP-FNN建模方法优于BP神经网络建模方法，GA-BP-FNN模型的均方根误差为4.801μm，绝对百分比误差为1.36%。
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  基于EEMD和低相干K-SVD的齿轮故障诊断方法研究

  魏永合, 李宏林, 聂晨

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 12-15,20. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.004

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  针对传统K-SVD算法在训练字典过程中，容易受到噪声干扰以及字典原子间相干性较大不足以表示信号内部结构的问题，文章提出了基于集合经验模态分解（EEMD）和低相干K-SVD相结合进行齿轮故障特征提取的方法。该方法利用EEMD对原始信号进行分解，通过峭度准则选取最优模态分量作为训练样本，以降低噪声的干扰；采用低相干K-SVD算法对训练样本进行学习，构造出低相干字典；最后，采用正交匹配追踪（OMP）算法求解稀疏系数，重构得到稀疏信号；通过仿真及实验数据进行验证，结果表明，EEMD和低相干K-SVD相结合的方法可以准确构建出匹配信号特征成分的字典，提高了信号重构性能。
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  硬质合金可转位刀片周边刃磨磨削力模型研究

  郑清, 姚斌, 蔡思捷, 冯伟

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 16-20. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.005

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  为了分析硬质合金磨削过程中的磨削力，提高可转位刀片周边刃磨质量，文章提出一种结合简化砂轮表面形貌的磨削力计算模型。该建模方法结合实际工艺参数，计算各磨粒轨迹互相干涉下的实际切深，基于硬质合金微观磨削力模型，计算刀片磨削时所受磨削力大小。与现有的端面磨建模方法不同在于不需要实验辩识有效磨粒数便可对周边刃磨磨削力进行预测，预测步骤更加简单方便。通过实验对文中提出的建模方法进行验证，磨削力预测误差在10%以内，模型精确有效。
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  滚动轴承微裂纹及其对轴承疲劳寿命的影响

  伍梓聪, 任祉达, 李蓓智

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 21-24,29. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.006

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  为了研究加工及热处理工艺等对轴承寿命的影响，文章基于仿真原理，分析了微裂纹对应力强度因子的影响规律，构建了具有微裂纹影响的轴承寿命计算模型。研究结果表明，在接触力作用下轴承表面微裂纹扩展属于复合型裂纹，主要失效形式为滑移扩展；轴承滚道表面的微裂纹扩展将使轴承寿命减少超过75%；与工作载荷为3000N时相比，载荷为5000N时的轴承寿命将降低2倍之多。因此，改善轴承制造工艺，控制轴承关键零件及工作表面微裂纹是提高国产轴承使用寿命的关键。
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  含柔性连杆的空间闭链机器人动力学数值分析

  张青云, 赵新华, 刘凉, 戴腾达

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 25-29. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.007

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  以系统中既存在柔性构件，又存在刚性构件的空间闭链机器人为例，分析了模型降阶法在求解柔性多体系统指标-3微分代数方程组中的求解策略。首先，将加速度约束方程并入指标-3的DAEs，动力学指标降为1， 通过等价方程组，直接求出难于初值估算的拉格朗日乘子λ，则DAEs变为纯微分方程组； 其次，采用逐步积分Newmark β法求各时刻的广义位移和速度坐标；最后，运用Baumgarte约束违约修正法消除位置和速度违约，再通过泰勒展开式和Newton-Raphson公式迭代出位移坐标和λ的修正值。由于数值求解过程中没有引入新的未知向量，避免了因模型扩大而导致的新的求解问题，并减少了对加速度坐标的违约修正过程，为求解柔性多体系统动力学方程组提供了一种新方法。
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  基于多尺度排列熵的滚动轴承故障特征提取

  王泽, 王红军

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 30-34,38. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.008

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  针对现有滚动轴承故障识别精度低的问题，存在冗杂信息较多和分解识别计算量大的问题，将集合经验模态分解（ensemble empirical mode decomposition，EEMD）与多尺度排列熵、邻域粗糙集（neighborhood rough set，NRS）进行结合提出一种针对轴承系统故障特征提取的方法。文章对传统的邻域粗糙集算法进行改进，将故障信号进行EEMD分解和多尺度排列熵计算后形成条件属性，从而建立故障识别决策表，然后利用邻域粗糙集对决策表进行属性约简消除冗余的属性。最后将约简后的敏感特征子集输入概率神经网络中进行模式识别。通过实验结果表明，该文提出的方法对滚动轴承故障特征提取以及对于故障的精确识别是十分有效的，能够减小计算量同时精确实现故障诊断。
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  基于IMFOA-SVR的轴承剩余使用寿命预测方法

  张成龙, 刘杰

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 35-38. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.009

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  为提高轴承剩余使用寿命预测精度，提出了一种基于IMFOA-SVR的轴承剩余使用寿命预测方法。首先，设计了一种三维自适应果蝇优化算法，提高了果蝇搜索空间维度与味道浓度判定值精度，搜索步长随进化信息自适应动态调整，能够有效克服局部最优，加快收敛效率；其次，将设计算法应用于支持向量回归参数优化，并利用该模型进行轴承剩余使用寿命预测；最后，仿真实验结果表明，文章提出方法与FOA-SVR、LGMS-FOA-SVR、MFOA-SVR、IFOA-SVR相比，具有较高的预测效率和预测精度。
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  基于VMD-样本熵和SSAE的齿轮故障诊断

  徐飞, 蒋占四, 黄惠中

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 39-42,47. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.010

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  针对旋转机械中齿轮故障非线性、非平稳并伴有一定的噪声干扰的特点，文章提出一种基于变分模态分解（Variational mode decomposition， VMD）和堆叠稀疏自编码（Stack sparse auto encoder， SSAE）的齿轮故障诊断方法。将原始齿轮振动信号由一维转化为二维信号，对二维信号每一行进行VMD分解得到若干有限带宽的内禀模态分量（Bandwidth limited intrinsic mode function， BLIMF），比较各模态分量的样本熵，选择样本熵最大的模态分量构成特征向量。将特征向量作为SSAE的输入进行模式识别，最终实现齿轮故障的分类。通过实例验证及对比实验，结果表明该方法具有较高的分类精度和诊断效率。
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  改进卷积神经网络在工件表面缺陷检测中的应用

  桑宏强, 刘雨轩, 刘芬

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 43-47. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.011

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  文章针对传统缺陷检测方法的效率低、易于误检等局限性，结合深度学习算法，提出了一种改进的卷积神经网络（CNN）模型应用于工件表面缺陷检测。在所提出的模型中，将CNN的分类器进行改进，使用 AdaBoost构建AdaBoost-SVM级联分类器，其中SVM用作AdaBoost的弱分类器，训练后使得多个弱分类器组合成一个级联强分类器，可以大幅度的提高检测准确率，并进行了实验研究，实验结果表明模型的检测准确率达到97.4%。
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  五轴联动机床几何误差一次装卡测量方法

  蒋周翔, 宋宝, 唐小琦

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 48-51,56. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.012

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  面向单摆头-单转台五轴联动机床的特殊结构，以提高测量效率为目的，提出了一种旋转轴几何误差一次装卡测量方法。这种结构的五轴联动机床包含了两条运动链，而新方法利用一次装卡到位的触发式测头和试件分别对这两条运动链的位姿误差进行了连贯的测量，然后用分别建立的辨识模型求解对应旋转轴的几何误差，最后通过对比几何误差补偿前后的定位精度，对辨识结果进行了验证。这种新方法避免了传统方法中测量设备的多次装卡，能够显著提高测量效率，同时也保证了测量精度。
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  永磁同步直线电机纵向边端效应补偿辅助极设计与分析

  张遥, 胡业发, 张丽, 林子豪, 江峰

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 52-56. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.013

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  永磁同步直线电机（PMLSM）磁场分布复杂，缺少抑制纵向边端效应力方法的设计解析式。为抑制边端效应产生的纵向边端效应力，设计一种PMLSM辅助极结构。以12槽14极PMLSM为模型，利用等效磁路法和虚位移法推导最优辅助极结构及位置的解析表达式。利用Ansys Maxwell软件对模型进行有限元计算，有限元计算结果与解析计算结果基本一致。加入设计的辅助极后，空载磁阻力比优化前减小70%，对比两种抑制纵向边端效应力的方法，证明数学模型的正确性及辅助极结构的有效性。
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  基于CPSO-BP的刀具寿命预测算法

  曾晓雪, 吉卫喜, 徐杰

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 57-59,63. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.014

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  为了改善刀具寿命预测的精准度，文章在已有的PSO-BP神经网络算法中引入混沌理论，提出了一种基于混沌粒子群算法优化BP神经网络（CPSO-BP神经网络）的刀具寿命预测方法。该方法采用粒子群算法优化网络权值和阈值，通过混沌扰动更新粒子的位置。CPSO-BP神经网络算法既避免了BP神经网络存在的收敛速度慢、易陷入局部最优的缺点，又改善了全局搜索能力，同时，降低了粒子群优化算法造成早熟收敛或停滞的可能性。仿真结果表明：与已有的PSO-BP神经网络算法相比，该文的CPSO-BP神经网络算法用于刀具寿命预测时收敛速度和预测精度均更胜一筹。
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  基于RobotStudio的机器人上下料工作站仿真分析与优化

  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(8): 60-63. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.015

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  以机器人上下料为研究对象，利用RobotStudio和SolidWorks搭建了机器人上下料智能工作站，规划了工作站的空间布局，为机器人设计了末端夹具。根据工作站的运行模式创建了仿真运行的I/O信号与逻辑，分析了机器人程序，同时动态监测设备间的碰撞情况，分析优化了机器人的作业性能，实现了机器人为4台数控机床自动上下料的仿真与优化。仿真结果表明：碰撞监测功能可动态观察机器人作业过程中的碰撞情况，实时改变系统参数可将机器人的作业性能数据化，直观的分析和优化机器人的速度、作业能耗与电机功率，指导现场生产。
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  基于粒子群优化神经网络的滚动轴承剩余寿命预测

  金亚军, 张丹, 隋文涛, 张洪波, 袁林, 邱晓梅

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 64-66,70. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.016

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  为了能在有噪声干扰的复杂环境下提取出滚动轴承振动信号的故障特征，提出了一种基于粒子群优化神经网络的轴承故障特征频率的提取方法。首先对采集的振动信号进行降噪处理；其次，进行特征提取与约简；最后，采用群体智能算法——粒子群算法优化BP神经网络初始权值和阈值，构建二者结合的模型来预测滚动轴承剩余有效寿命，并结合试验平台的实验数据对该模型进行验证。实验结果表明：该方法能够很好的降低提取振动信号时由于噪音产生的影响，滚动轴承剩余的预测更加准确。
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  基于可靠性分析的主动再制造时机决策优化

  牛会通, 王贤琳, 刘凯乐

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 67-70. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.017

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  针对机电产品主动再制造的时机选择精度不高的问题，提出一种时机决策优化方法，以弥补传统参数估计模型的精度不足。用可靠度来表征服役阶段的性能衰退特征，采用改进的平均秩次法对传统参数模型进行优化，利用优化后的模型参数进行可靠度分析，确定机电产品主动再制造时机。通过具体案例分析，并与传统模型对比，验证了新的优化模型在确定机电产品主动再制造时机的可行性。
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  精密导轨用气体轴承微米形状静压面特性研究

  任东旭, 李彬

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 71-73,78. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.018

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  精密加工装备或测量仪器要求导轨具有高刚度高精度特性。文章提出了基于气体轴承静压面微米形状的刚度提升方法，研究分析多孔质气体轴承微米形状的结构原理及类型，采用母线多线法和同心圆法测量圆柱型气体轴承静压面，并评估其曲面不规则度或同心度偏差，以减少加工误差对静压槽形对气膜静态特性的影响；通过SolidWorks内嵌插件对气体轴承加载力进行仿真分析，为气体轴承微米形状静压面静态特性的槽型深度提供试验参数依据；最后对比分析了0.1～0.5 MPa气体压力对平面气膜在承载载荷力、静态刚度、气体流量等特性影响，当凹面槽深h₁=1μm即该值接近受承载力变形量时，气体轴承刚度较好且气体流量较低；当微米形状为凸面时，气体轴承静压面特性表现较差，为精密导轨工程应用高刚度高精度气体静压轴承设计提供参考依据。
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  三体抛光过程中单晶硅内纳米裂纹的演化研究

  周玉琪, 戴厚富, 周林莉

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 74-78. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.019

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  抛光过程中纳米裂纹的演变对工件质量有重要影响。为了探究三体抛光过程中纳米裂纹的演化情况，建立了分子动力学（MD）模型和理论计算模型，研究了纳米裂纹的演化过程以及初始温度对裂纹演化的影响。研究发现仿真和计算结果吻合较好，且裂纹倾向于闭合而不是扩展。仿真表明，裂纹愈合有两种不同的方式：原子的协同位移和相变原子的填充。此外，初始温度变化会影响原子的相变和裂纹的最终愈合效果。计算表明，抛光过程中沿裂纹线存在明显的应力分布不均，理论计算得到的应力能很好地解释裂纹在模拟过程中的愈合过程。研究结果可为少缺陷单晶硅的制备提供有益的指导。
控制与检测
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  基于神经网络的机械手轨迹跟踪控制器优化设计

  嵇道扬, 马晨波, 孙见君, 牛韬

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 79-82. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.020

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  针对机械手运行时存在外界干扰、难以高精度控制等问题，设计了一种基于RBF神经网络的机械手轨迹跟踪鲁棒控制器。在该控制器中，根据机械手动力学模型中的确定项建立控制率，用神经网络逼近系统中的不确定项，用鲁棒控制处理外部干扰的能力抑制神经网络的逼近误差，在Matlab Simulink平台上搭建控制框图，对二自由度机械手进行轨迹跟踪控制仿真，最后优化控制器中的参数，寻求更优的控制效果。结果表明，该控制器能够完成轨迹跟踪控制任务，经过参数优化后的控制器控制效果更佳。研究结果可为今后的机械手轨迹跟踪控制的深入研究奠定基础。
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  基于相似性匹配的机泵监测模拟量数据压缩方法

  姚学忠, 尚江峰, 曹晶晶, 盛步云, 吴志宏, 宋寅

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 83-87,91. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.021

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  为了解决关键机泵在线监测过程中模拟量数据存在的难压缩问题，提出一种基于相似性匹配的改进旋转门算法。通过构建监测过程模拟量数据的实时状态模型和历史状态矩阵，提出一种基于窗口平移的状态模型相似度量方法；针对传统旋转门算法门限值难以确定、门限值单一的问题，提出动态门限值计算模型；在上述研究的基础上，通过相似性匹配动态调节压缩过程中门限值的大小，研究了改进旋转门算法的原理、步骤及解压缩方法。最后提出了算法的性能评价指标并且采用真实的监测数据对算法的压缩性能进行了测试，验证了改进旋转门算法比传统旋转门算法具有更好的压缩性能。
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  基于SolidWorks的涂胶机器人离线编程系统

  刘欢庆, 苏宇锋, 高建设, 侯伯杰

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 88-91. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.022

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  针对涂胶机器人工作效率低和涂胶工作环境不利于人体健康等问题，研究了以SolidWorks软件作为离线编程系统的开发平台。首先，在探讨构建机器人三维模型关键技术问题基础之上，利用SolidWorks API接口功能将机器人作业任务点位姿计算出来，为实现任务级作业提供了一种高效方式。然后，基于MFC（Microsoft Foundation Class Library）框架实现了构型相同的6关节机器人程序转换和在线通讯功能。最后，以中瑞科技公司的ZR608涂胶机器人为测试对象进行试验，验证了该系统仿真功能的实用性，满足常用涂胶工作的要求。
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  基于改进的YOLO v3的工件识别方法研究

  李佳禧, 邱东, 杨宏韬, 刘克平

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 92-96,100. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.023

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  针对传统识别方法受工件的摆放角度、位置影响较大，鲁棒性差的问题，提出了一种基于改进的YOLO v3的工件识别方法。首先，采用深度可分离卷积网络对Darknet网络进行结构改进，减少了计算复杂度，提高了检测速率；其次通过K-means聚类方法对数据集参数进行聚类，得到了更适合工件识别的预测框，确定了预测框的参数；然后运用了图像增强的方法对采集的图像集进行处理，扩充了训练样本；最后在训练迭代后，采用多种评价指标联合评价的方法，将所设计的算法与多种检测算法进行对比。实验结果表明，基于改进的YOLO v3的工件识别方法在测试集的准确率达96.5%，召回率达93.4%，识别速率达63fps，更能满足工业生产中工件识别的需求。
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  基于特征金字塔的多尺度金属表面缺陷检测

  金闳奇, 陈新度, 吴磊

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 97-100. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.024

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  针对金属表面缺陷检测效率不高的问题，提出一种基于特征金字塔的多尺度缺陷检测方法（MSDD）。首先，构建特征金字塔分类网络模型（FPCN）作为特征提取器并进行分类预训练；其次，在FPCN后连接多尺度回归层并进行微调；最后，利用非极大值抑制将MSDD输出的4165个边框进行筛选得出最终检测结果。在光度立体成像数据集上进行实验，实验结果为该算法在个别类平均精确率（AP）达98%，各类别AP均值（mAP）达90%，召回率Recall平均为88.5%，单张图片检测用时约为13ms。这表明相比于现有多尺度算法SSD和YOLOv3，该算法对缺陷目标特征提取更加精确，同时提高了鲁棒性和检测速度。
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  基于数控机床特性的碰撞检测算法研究

  成居宝, 杜娟, 刘丽琴, 闫肃, 雍博皓, 胡学敏

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 101-105,110. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.025

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  针对五轴数控加工过程中的碰撞检测问题，提出基于倾斜度包围盒分类选择法，传统的包围盒选择只是选择单一或者两种的包围盒，不能根据机床部件的特性针对性的构建包围盒。文章根据加工过程中各轴的运动状态实时的选择构建紧凑的包围盒，并通过紧密率来验证包围盒是否满足要求。在精确检测阶段，为避免分离轴定理的盲目性，提出选择包围盒的最近平面，通过包围盒与最近平面的位置关系来判断两模型是否相交，以提高检测效率。通过实例表明：相比于无包围盒碰撞检测本算法效率提升160%，与均采用OBB包围盒层次树来进行碰撞检测本算法检测效率提升40%，验证了算法的可行性。
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  基于C#.NET和二分迭代算法的细长轴切削自动编程系统

  李彦儒, 胡晓兵, 刘志明, 陈应飞, 邓希

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 106-110. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.026

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  针对细长轴切削过程中变形误差的问题，以.NET为开发平台，通过实现C#和数据库在后台混合编程的方法构建自动编程系统，在该系统中设计了一种基于二分迭代思想的算法来求解细长轴切削加工误差补偿数控直线插补中的轴向进给量值，确保能够满足细长轴加工精度的要求。以航空制造领域某液压件细长轴为实例，该零件材质为TC4钛合金，进行细长轴切削自动编程及程序上传测试。测试结果表明，系统可以有效地实现参数输入、进给量判断以及程序存储下达，从而验证了二分迭代算法的可行性及系统的有效性。
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  基于EtherMAC的新型实时伺服控制网关设计

  马学斌, 张承瑞

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 111-113,117. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.027

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  为解决松下RTEX伺服控制器的开发依赖专用通信芯片MNM1221的问题，提出了一种基于EtherMAC的新型实时伺服控制网关的设计方案。将标准性、通用性更好的EtherMAC工业实时以太网与封闭的松下RTEX协议结合起来，通过研究EtherMAC与RTEX协议的运行机制与特点，设计了一种新型伺服控制网关软硬件方案，完成了两种协议结合的关键时序设计。实现了在不使用MNM1221专用芯片的情况下，将RTEX网络嵌入到EtherMAC总线中，并能对其进行灵活的应用。经Kithara实时运动平台上实验验证，设计的网关产品满足工业控制应用的要求。
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  基于图像分割的芯片定位在检测系统中的应用

  周琪琪, 孙一兰, 王诗宇, 郑飂默

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 114-117. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.028

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  针对辐射环境下电路板检测对芯片进行定位的情况，提出基于图像分割的芯片定位算法。该算法首先通过人机交互选择待检测芯片并设定初始种子点；其次根据初始种子点进行SLIC超像素合并获得芯片的初始轮廓；再次利用One Cut分割出芯片的环形边缘；最后通过矩形拟合矫正芯片轮廓并获得芯片坐标信息。解决了大尺度的超像素在进行区域合并时，孔洞和断连区域以及跨边缘的超像素导致的轮廓提取不理想的问题。实验结果表明仅需很少的人机交互，可以有效提高图像分割质量，且定位精度在5pixel以内，响应时间在0.8s以内，满足电路板抗辐射检测领域的需求。
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  基于改进LuGre模型的液压系统滑模控制

  党选举, 张潇

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 118-121,125. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.029

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  为了提高液压系统控制精度，提出基于LuGre模型双状态滑模估计的液压系统滑模控制算法。在摩擦模型不确定性参数的双状态估计中，借鉴滑模控制的核心思想，设计双状态滑模估计器，以提高状态估计精度及摩擦补偿精度。以双状态滑模估计的摩擦模型为基础，设计自适应滑模控制器，实现液压系统的位置跟踪控制，并通过李雅普诺夫函数证明了控制系统的稳定性。仿真结果表明：基于双状态滑模估计摩擦模型的液压系统自适应滑模控制，有效地提高了液压系统位置跟踪精度。
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  基于阈值优化的带钢表面缺陷图像边缘检测研究

  黎浩, 汤勃, 孔建益, 王兴东

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 122-125. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.030

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  针对带钢表面缺陷图像光照不均而使得边缘检测困难的问题，分别使用顶帽变换和同态滤波对常规缺陷和低对比度缺陷进行去光照不均处理。接着，通过Otsu算法求出缺陷图像最佳阈值获取自适应的阈值改进边缘检测算法，即分别采用Sobel算法、Canny-Otsu算法进行常规缺陷和低对比度缺陷的图像分割。以带钢表面黑斑、划伤等典型缺陷为例进行了研究，结果表明算法取得了良好的效果。
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  基于新型UDE的无速度传感器PMSM滑模控制

  卢军, 阴建强

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 126-129,137. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.031

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  为了改进应用滑模观测器（SMO）的无速度传感器永磁同步电机（PMSM）的控制性能，以减少滑模观测器抖振为目标，采用新型切换函数代替传统符号函数；应用李雅普诺夫（Lyapunov）稳定性理论，对改进滑模观测器增益进行选取；针对负载突变或受到一定程度干扰时造成电机鲁棒性下降问题，提出一种基于不确定干扰估计器（UDE）的转速控制策略，以增强对内部参数变化和外部扭矩干扰的抗干扰能力。最后通过仿真和实验分析文中所提方案可以准确估算电机转速，抖振现象得到抑制，面对扰动，电机转速控制系统抗干扰能力较强。
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  基于CNN-SVM和特征融合的齿轮箱故障诊断

  饶雷, 唐向红, 陆见光

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 130-133,142. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.032

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  针对以数据驱动的齿轮箱故障诊断过程中存在特征提取复杂、分类器对特征存在较强的依赖性等问题，提出了一种基于卷积神经网络（CNN）和支持向量机（SVM）相结合的齿轮箱故障诊断模型。该诊断模型以多传感器采集的原始振动信号作为模型的输入，通过卷积神经网络完成特征的自适应提取，然后在特征级上将各传感器的特征进行融合，最后将融合特征输入到支持向量机进行故障的分类。经过实验证明，该模型直接以原始信号进行故障诊断的准确率能达到96.3%，且提取的特征在经过融合过后有很高的区分度；相比于基于特征工程的特征提取方法，基于特征学习的特征提取方法提取的特征对齿轮箱故障诊断更有效。
工艺与装备
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  微透镜阵列慢刀伺服金刚石车削位置精度的研究

  夏森彬, 王素娟, 董善坤

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 134-137. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.033

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  为了进一步提高超精密慢刀伺服车削微透镜阵列的加工精度，采用实验的方法，通过分组加工法加工了矩形口径微透镜阵列和六边形口径微透镜阵列，分析了不同微透镜口径对超精密慢刀伺服车削微透镜阵列的位置精度的影响。实验结果表明：六边形口径微透镜阵列的位置精度更好，且位置精度波动比矩形口径微透镜阵列要小，其整体位置精度范围为0.3~2.1 μm，第一圈位置精度范围为1.7~1.9 μm，第二圈位置精度范围为0.3~1.2 μm，中心透镜对四周的位置误差范围为1.5~2.1 μm。
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  面向快速响应设计的工装标准件库构建

  陈江宁, 卫炜, 黄斌达

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 138-142. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.034

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  标准件在工装设计中起着提高设计效率、降低设计成本的重要作用，针对目前已有标准件库构建方法中存在的标准件检索效率、实例化效率和装配效率低下的问题，提出了面向快速响应设计的工装标准件库构建方法。通过分析各类工装标准件的尺寸参数类型和装配约束关系，构建了标准件参数化模板，实现标准件的快速实例化及快速装配，根据工装标准件的管理方法，设计了基于属性相似度加权的工装标准件检索算法，实现标准件的快速检索，最终开发了面向快速响应设计的工装标准件库，并以某型航空发动机机匣零件铣削外型面夹具设计为例，验证了所提方法的正确性和有效性。
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  机床速度波动对加工工件刀纹的影响

  毛勖, 李鹏, 喻里程, 周宝庆

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 143-145. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.035

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  为研究三轴铣床加工过程中速度波动对工件表面刀痕的影响，建立了单轴速度误差模型。以华大电机为研究对象，用SSTT软件采集电机适配不同编码器在加工时的速度信号，利用MATLAB软件对速度波动数据进行时域分析和频域分析。通过对速度波动进行傅立叶变换和小波变换，找到不同频率振动对应的振源，进行针对性的抑制和改进。实验表明：在加工条件一定的情况下，电机速度波动主要为低频振动，第一主频为62.5Hz，由电机的齿槽效应产生，需要通过改进电机的制造工艺解决；提高电机的编码器精度，速度波动时域和频域幅值都会变小，工件加工的表面质量也更好。
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  基于装配轨迹在线修正的红外LED自动装配系统设计

  范文强, 陈宝刚, 王志臣, 张岩, 郭鹏

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 146-150. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.036

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  红外LED用于光电式成像定位系统的位置信号发生源，要求LED装配位置误差≤0.2mm，但手动无法保证对LED的一次性精确定位装配，因此设计了利用KUKA机械臂实现红外LED高精度自动装配的系统。通过分析工业机械臂自动装配工序的误差源，提出一种基于待装配孔位姿测量的装配轨迹在线修正方法，解决示教在线编程和离线编程轨迹更新的不足。建立三坐标测量机测量与KUKA机械臂运动控制之间的位姿变换和轨迹误差修正数学模型，完成基于装配轨迹在线修正的红外LED自动装配系统软硬件设计，搭建实验装置，通过实验对系统自动装配精度进行验证，实验表明，经过装配轨迹在线修正后红外LED自动装配位置误差由修正前的0.23mm降低到0.09mm以下，角度误差由修正前的0.27°降低到0.08°以下，实现红外LED正常装配，为基于工业机械臂的高精度自动装配系统设计提供参考。
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  基于自适应NSGA-II算法的柔性车间多目标生产调度

  荆巍巍, 章磊, 田俊

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 151-155,160. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.037

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  针对大型军工电子装备企业的组件制造生产调度问题，建立了以最小化最大完工时间、生产成本和最大设备负荷为目标的柔性车间生产调度模型。依据柔性车间多目标调度问题的特点，提出了一种改进的自适应NSGA-II算法，在遗传算法的不同阶段动态的调整交叉和变异的概率，提高了算法的计算效率。同时，为了提高种群多样性、避免非法解产生和最优解丢失，该算法对工序和设备进行独立的交叉和变异操作，并采用独立于种群的精英保留策略。最后通过实例验证了算法的有效性，相较于初始输入的最大完工时间、生产成本和设备负荷分别减少了34.97%、9.80%和31.63%。
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  叶轮零件的三维工序几何模型快速生成方法

  冯天民, 周来水, 卫炜, 黄斌达

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 156-160. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.038

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  针对叶轮零件三维工序几何模型手工逐步建模效率低、易出错等问题，提出了基于加工元体的叶轮零件三维工序几何模型快速生成方法。首先，通过分析叶轮零件的几何外形特点，设计了叶轮零件毛坯快速生成算法。其次，研究了叶轮零件制造特征的分类，并设计了相应的制造特征识别算法。然后，提出了基于制造特征的加工元体生成方法，通过将该道工序的加工元体集合与前驱工序几何模型进行布尔减运算的方式快速生成叶轮零件三维工序几何模型。最后，开发了叶轮工序几何模型生成系统，以航空机载设备的下叶轮零件为例验证了方法的有效性。
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  不同粗糙度和温度下的γ-TiAl弯强变化及其断裂实验研究

  张欢欢, 汪振华

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 161-164,168. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.039

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  对全片层γ-TiAl（Ti-47.5Al-2.5V-1.0Cr）合金进行了在不同表面粗糙度和不同温度条件下的抗弯性能测试，总结了表面粗糙度值和环境温度对该合金抗弯强度的影响规律，室温环境下全片层γ-TiAl合金的抗弯强度随着表面粗糙度值的增大而降低，而600℃下的塑性变形现象会使其不再有明显的变化趋势。随着环境温度的升高γ-TiAl合金的抗弯强度显著升高，且在700℃左右拥有比较好的抗弯性能。分析了该全片层TiAl合金组织中裂纹的萌生、扩展及最终发生宏观断裂的方式，该全片层γ-TiAl合金的裂纹多起裂于表面附近的片层团团界和片层间，并优先在层间扩展，最终的断裂形式多为穿层的脆性断裂。
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  深孔DF系统振动钻削断屑机理的研究

  张潇, 董振, 武涛, 陈振亚

  组合机床与自动化加工技术. 2020, 0(8): 165-168. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2020.08.040

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  采用DF系统钻削深孔时，断屑是影响钻削质量的关键要点与难点。文章将DF系统与振动钻削结合起来，通过对其断屑理论的研究，得出了DF系统振动钻削在有、无振幅损失时的完全几何断屑条件。基于Defrom-3D软件对DF系统振动与传统钻削的切屑形态进行了数值仿真对比试验。并通过加工实验，验证分析了振动与传统钻削各自的断屑情况，探讨了振动钻削在使用不同参数时的钻削效果。结果表明：DF系统振动钻削比传统钻削断屑更为可靠，且选用不同参数可控制切屑的形态。