组合机床与自动化加工技术

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武明虎, 周喜悦, 庆毅辉, 胡胜, 刘聪

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 1-4. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.001

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为提高结构复杂、自由度较高机器人逆运动学求解的准确性，提出了一种改进的自适应粒子群算法（IAPSO）。首先，通过改进DH（Denavit-Hartenberg）参数法建立了6自由度臂型抓取机器人模型的运动学方程；其次，在已有粒子群算法的基础上，利用种群曼哈顿距离实时判定种群的进化状态，并根据进化状态的不同确定自适应学习因子，进而采用不同的位置与速度更新模式；最后，引入带惩罚因子的适应度函数对机器人模型进行单点与连续轨迹求逆解测试，得到误差不大于0.005 rad的关节输出。仿真结果表明：所建立的运动学模型正确，改进的算法兼顾已有PSO算法求逆解的准确性、唯一性与快速性，同时具有更高的求解精度。

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基于PMAC快速PID整定与精度补偿研究

冯一凡, 孟祥印, 翟守才, 周亮君

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 5-8. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.002

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数控系统中动态性能与定位精度决定了加工质量及效率，为满足磨床数控系统控制要求及加工精度，研究快速整定PID方法及提高定位精度补偿方式，基于PMAC运动控制器搭建五轴数控工具磨床的全闭环伺服系统。针对伺服系统动态性能差、跟随误差较大等问题，阐述了基于PMAC的前馈-PID陷波滤波器伺服算法，提出了快速PID整定方法。针对定位精度差的问题，论述了定位补偿原理及方式，使用激光干涉仪进行目标点测量后制作螺距补偿和反向间隙补偿表。结果表明，PID整定方法得当，五轴磨床的动态响应性能良好，跟随误差大幅度减小；定位补偿措施合理，定位精度和重复定位精度大幅度提高，达到设计要求的3 μm以内。

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融合信赖域的SLAM后端优化算法

王华宇, 雷斌

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 9-12. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.003

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针对即时定位与地图构建（SLAM）系统如何在有限的计算资源下发挥出更优秀的实时性能这一问题，提出了一种融合信赖域的改进优化方法。该方法能够从正规方程矩阵的稀疏性中受益，针对大规模最小二乘求解问题，通过优化求解步骤，能够大量减小求解过程计算量，显著提升求解速度，加速后端优化进程；同时，使用并行运算加速信息矩阵拼接过程，在不损失精度的前提下，提升SLAM系统的实时性能。实验结果表明，经过该方案优化的集束调整更加适合大规模的SLAM问题，优化后的系统迭代求解速度提升了近30.12%，实时性能表现更佳。

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面向在机测量的动态测量不确定度评定与实验研究

王腾辉, 袭萌萌, 刘海波, 王永青

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 13-18. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.004

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针对在机测量系统不确定度量化评定难题，研究了面向在机测量的动态测量不确定度评定方法及策略，设计了评定框架；引入量值特性分析并融合黑箱理论进行了不确定度分量分析，规划了网格点阵式和正交连续式等两种样本集；按照极大似然估计原则对采样数据拟合，得到不确定度分量的分布规律及概率密度函数；建立了面向在机测量的动态测量不确定度评定数学模型，并基于自适应蒙特卡洛法进行不确定度的传递合成。利用所构建的在机测量系统，开展了动态测量不确定度评定实验，验证了方法的可行性。

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高压绕丝筒体预紧系数及绕丝截面研究

汪言, 王建明, 藏志刚

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 19-23. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.005

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主要研究不同预紧系数下超高压绕丝式容器绕丝截面类型对其疲劳寿命的影响。首先基于第三强度理论计算筒体等效应力最小预紧系数η_p，并在大于η_p基础上等差选取5个预紧系数，分别计算出相应的筒体尺寸，研究预紧系数对筒体尺寸的影响；其次建立绕丝筒体结构三维有限元模型，其中针对3种钢丝截面（扁形，圆形，菱形），按照等剪应力缠绕方式计算各层预紧力，通过等效温度应变施加该预紧力，并考虑层间摩擦力的影响；最后使用ANSYS Workbench数值求解预紧和工作状态的应力分布，利用Paris公式对绕丝筒体疲劳性能进行分析。结果表明：增大预紧系数虽可提高该筒体结构的疲劳寿命，但将导致筒体尺寸的增加；从疲劳性能考虑，菱形截面优于扁带形截面，扁带形截面优于圆形截面。

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基于全阶滑模控制的双轮移动机器人跟踪误差研究

万军, 贾宇明

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 24-27. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.006

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针对双轮移动机器人运动轨迹跟踪误差较大的问题，设计了全阶滑模控制器，并对控制输出误差进行仿真验证。建立双轮机器人简图模型，推导出移动机器人动力学方程式。介绍了移动机器人线速度和角速度的控制过程，对传统PI控制器进行改进，设计了全阶滑模控制器。采用李雅普诺夫函数对控制器的稳定性进行了证明，从而得到机器人运动线速度和角速度的输出误差收敛于零。在平面内，采用MATLAB软件对机器人运动线速度和角速度输出误差进行仿真实验，并与PI控制输出误差形成对比。结果显示：采用传统PI控制器，双轮机器人实际输出线速度和角速度误差较大；采用全阶滑模控制器，双轮机器人实际输出线速度和角速度误差较小。采用全阶滑模控制器用于双轮机器人控制系统，自适应抗干扰能力更强，可提高双轮机器人运动轨迹跟踪精度。

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多机器人系统布局与时间协同优化

王婧, 郑甲红, 王超, 李林, 李鹏涛, 武鹏

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 28-31. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.007

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多机器人系统能可靠地完成单机器人无法完成的高效性作业，已成为构建智能产线的研究热点。但是在协同优化和时间成本上还存在许多问题。针对多机器人装配系统布局优化问题，在分析ABB机器人系统的正逆运动学理论和构建多机器人模型与数学建模的基础上，提出了基于粒子群算法的多机器人系统布局优化方案，并采用MATLAB进行逆运动学求解。通过仿真实验验证了粒子群算法的有效性，该方法可减少多机器人系统的运行时间，节时13.48%，显著提高系统的运行效率，对以后多机器人系统任务分配以及路径规划的研究具有重要意义。

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基于ANN和SVM的轴承剩余使用寿命预测

邹旺, 江伟, 冯俊杰, 郑凯

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 32-35. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.008

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为了提高现代制造业设备的可靠性和高效性，轴承剩余使用寿命（RUL）的预测已经成为越来越重要的研究方向。提出一种基于人工神经网络（ANN）和支持向量机（SVM）的轴承剩余使用寿命预测方法。该方法首先将获取的18维反映轴承衰退的时域特征和频域特征输入到ANN模型中做特征抽取，再将输出的18维特征向量作为SVM模型的输入，进而对轴承剩余使用寿命进行预测。基于ANN和SVM融合模型方法是结合了ANN基于数据的强大特征学习能力和SVM处理小数据集的优势。运用多组轴承衰退振动信号对模型进行验证，比较实验结果表明，相比于随机森林（RFR）模型、LASSO模型、SVM模型和ANN模型，基于ANN和SVM的轴承剩余使用寿命预测方法具有更高的预测精度。

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具有弱耦合无奇异特征的空间移动并联机构及运动学分析

季晔

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 36-39. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.009

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针对并联机构输入/输出强耦合、存在奇异位形，影响实时控制的问题，设计一种弱耦合、无奇异空间移动并联机构，机构由两条CRR拓扑结构支链和一条UPS支链组成。利用螺旋理论分析了支链运动螺旋和约束螺旋，通过修正的Kutzbach-Grübler公式计算了机构自由度。选取支链驱动副，锁住驱动副得到约束螺旋，通过约束螺旋是否满秩证明机构输入选取合理。建立机构输入、输出位置关系方程，得到了部分解耦的正、逆位置解析解；对位置关系求导得到机构的输入、输出的速度关系和雅克比矩阵。计算速度雅克比矩阵行列式，发现机构在正常运动条件下不存在奇异位形。根据机构结构参数，计算机构中心点的工作空间，可达区域连续且无空洞。利用五次多项式对动平台中心点进行轨迹规划，得到运动学输入参数的变化规律。研究结果为机构动力学分析和实时控制提供理论基础。

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圆弧-线段一阶混合曲线及其插补算法

马虎亮, 吕明, 杨胜强, 王燕青

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 40-43,48. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.010

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一阶混合曲线具有多种几何元素的特征，其中也包含线段和圆弧。首先推导了由两个几何元素组合的一阶混合曲线参数表达式，同时证明了线段和圆弧混合可以形成摆线、两个圆弧混合可以形成椭圆，并对线段和圆弧、圆弧和圆弧混合曲线表达式进行了归一化处理。然后提出了面向一阶混合曲线加工的插补合成法，对在线插补合成法和离线插补合成法的运算流程分别进行了说明，其中离线插补合成法的数据格式采用了字节流形式。最后用曲线插补实例验证了插补合成法的可靠性，结果证明运用插补合成法对一阶混合曲线进行插补运算具有过程清晰和运算简洁等特点。

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结构参数对转盘轴承承载与润滑性能的影响

王倩, 李军宁, 唐晓婕, 陈武阁, 韩卡

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 44-48. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.011

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转盘轴承的承载和润滑性能是判断其能否满足主机需求的关键指标。以低速重载交叉滚柱式转盘轴承为研究对象，综合ADAMS动力学仿真与弹流润滑理论研究了接触角、滚动体直径和数量等结构参数对转盘轴承承载和润滑性能的影响。结果表明：随着接触角的增大，最大接触载荷和膜压逐渐减小，而膜厚逐渐增大，因此适当增大接触角可以提高转盘轴承的承载和润滑性能。随着滚动体直径的增大与数量的减少，最大接触载荷逐渐增大而最大接触应力逐渐减小，膜厚逐渐增大，膜压逐渐减小，因此在转盘轴承设计中，应综合考虑承载和润滑性能两方面的因素确定合适滚动体直径和数量。

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基于小波神经网络PID控制的主动夹具铣削颤振研究

李香服, 张文灼, 温彬彬, 刘亚川

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 49-52,56. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.012

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为了抑制铣削过程中产生的颤振，提高铣削加工过程中零部件表面质量。设计了小波神经网络PID控制方法，并对控制效果进行仿真。采用时域数值法对动态铣削过程中离散时间进行求解，利用小波神经网络PID控制方法对铣削过程进行控制。通过仿真和实验对铣削金属表面粗糙度进行测量，并且与增量式PID控制系统进行比较和分析。结果显示，采用增量式PID控制方法，铣削力和铣削深度实际值与理论值存在较大误差；采用小波神经网络PID控制方法，铣削力和铣削深度实际值与理论值存在较小误差。采用小波神经网络PID控制方法，可以提高铣削参数控制精度，减少铣削过程中对颤振的影响，提高铣削零部件表面质量。

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基于交通约束及多元启发函数的改进A^*算法

张金越, 侯至丞, 张弓, 王卫军, 杨文林

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 53-56. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.013

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针对多移动机器人的环境下容易出现碰撞的情况以及传统A^*算法规划的路径容易出现拐角数多的问题，基于栅格建模的方法，提出了交通约束法，并且在A^*算法原有启发函数的基础上，添加拐角数的评判指标，构成多元启发函数。在MATLAB仿真平台上对基于交通约束及多元启发函数A^*算法进行仿真实验，结果证明在多AGV系统下，基于交通约束及多元启发函数的A^*算法在规划出合理路径的前提下，减少了拐角数，降低了碰撞几率，提高了移动机器人完成路径的效率，具有较强的稳定性。

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基于机器视觉的实体模型逆向重建系统

张振凯, 胡正发, 张伟, 胡敏, 卢文豪, 刘倩文

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 57-60,65. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.014

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为了解决点激光扫描重建过程中点云稀疏、颜色纹理特征不明显的问题提出了一种基于相机图像信息与激光点云融合的三维重建方法。该方法结合线激光三角测距、相机坐标变换关系获取物体深度信息和点云数据，然后利用随机抽样一致（RANSAC）原理进行图像配准，实现对单目标实体的逆向建模。实验结果表明，该系统具有较高的可靠性和良好的精度，当扫描角度为0.2°时，系统重建误差小于0.2 mm，重建精度高于0.35%。

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基于EEMD与频域分析的主轴回转误差评定

吕铭, 陈蔚芳, 苏川, 韦子祥

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 61-65. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.015

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为实现高精度机床主轴回转误差的在线测试与评价，针对主轴回转误差包含多种误差分量的特点，采用双向正交测量法检测了不同转速下的主轴回转误差。以集合经验模态分解（EEMD）和快速傅里叶变换（FFT）为误差分离的理论基础，以EEMD分离得到的固有模态分量（IMF）的波数为指标，分离并除去偏心误差和主轴变形误差；重构剩余IMF分量后求解总回转误差，利用FFT频域分析方法，采用梳状滤波分离并求解主轴的同步误差和异步误差。基于主轴回转误差测试平台，在多工况下对电主轴进行了回转误差检测与评定，实验结果良好的重复性验证了文章所提方法的可靠性；多工况下的实验结果表明，主轴回转误差主要以同步回转误差为主，特定转速下由于共振，主轴回转误差会异常增大。

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五自由度机器人高效均匀曲面喷涂方法

魏胜利, 石玉

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 66-69,73. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.016

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针对被喷涂对象是平缓光滑的曲面，给出了一种高效均匀的喷涂方法。使用五自由度机器人，采用特定算法在喷涂过程中保持喷头垂直于喷涂面，且喷涂距离恒定。合理设计喷涂路径，进行等距喷涂，从而提高喷涂的效率和均匀度。以NURBS作为曲面的描述方法，采用“之”字形或者“回”字形路径规划，计算喷头运动插补点，采用泰勒展开式保证步长恒定和喷涂间距相等。在喷涂机器人运动模型基础上，通过对喷涂机器人的正逆运动特性进行分析，建立各关节求解方法。仿真结果表明，这种等速等间距插补方法，能够保持喷头以恒定的速度快速行进以及喷涂间距的稳定。

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基于混合蚁群算法的AGV路径规划

孟冠军, 陈信华, 陶细佩, 张伟

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 70-73. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.017

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针对传统蚁群算法在求解自动导引运输车（Automated Guided Vehicle，AGV）路径规划时存在搜索效率低且易陷入局部最优的问题，提出了一种运用于AGV路径规划的混合蚁群算法。首先，利用可视图法建立研究问题的环境模型，在此基础上利用A^*算法规划出一条较优路径作为初始路径；其次，对蚁群算法信息素更新方式以及节点转移概率公式中的启发函数加以改进来提高算法的求解精度，在初始路径的基础上运用改进后的蚁群算法求出最优路径；最后，将混合蚁群算法应用于实际案例，通过与传统蚁群算法的搜索结果加以对比，验证了混合蚁群算法的有效性。

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基于矩阵方程的齿轮点蚀发生与扩展模拟

溥江, 赵鑫, 张秀华

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 74-77,83. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.018

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齿轮点蚀是一种常见的齿轮故障，已有研究都把点蚀模拟为固定形状进行计算，不能泛化为全部形状。为此，针对齿轮齿面点蚀发生的原因与扩展速率，基于矩阵方程建立了椭圆形、任意形状、节线附近正态分布多点蚀坑三种不同形状点蚀发生与扩展模型。采用改进势能法计算点蚀齿轮时变啮合刚度（time-varying mesh stiffness，TVMS）。通过MATLAB仿真得出不同点蚀形状TVMS变化曲线，并与已有文献进行对比，验证了本方法的正确性。研究结果表明：随着点蚀的扩展，TVMS逐渐降低，点蚀位置越深、面积越大、中心越靠近单齿啮合区中部，TVMS降低越多。

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基于Udwadia-Kalaba理论的协作机器人轨迹跟踪控制

韩江, 王凡志, 董方方, 夏链

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 78-83. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.019

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协作机器人通常应该跟踪给定的轨迹来与人类一起工作，给定轨迹认为是施加于机器人的约束（可能是非理想的）。因此，获得约束力成为核心问题。已有拉格朗日乘数法等多种基于d'Alembert原理的方法来处理这个问题。其缺点为，如果约束是非完整的，动态模型是复杂的，只能得到数值解。这里提出了一种基于Udwadia-Kalaba方法的轨迹跟踪控制的新方法。该方法为具有完整或非完整约束的约束协作机器人系统以及可能是理想的或非理想的约束提供了新颖、简洁和明确的运动方程。在上述基础上，分析不确定性因素的影响并构建自适应律，设计一个产生近似约束的控制器以保持系统稳定性。由于约束力由给定轨迹确定，协作机器人的运动完全符合要求。以一个数值例子来说明实现过程的细节。结果表明，与传统鲁棒控制相比，该方法具有更好的性能和更少的计算量。

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高速运动平台的快速精密定位控制

王晓亮, 高健, 张揽宇

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 84-87,91. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.020

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针对高速运动平台到位阶段的惯性振动造成的运动平台调节时间长、定位精度差等问题，提出了一种结合速度-加速度前馈控制、增益调度PID控制及扰动观测器（DOB）的复合控制方法。其中速度-加速度前馈用于实现平台的高加速运动特性；增益调度PID控制可以有效改善平台定位阶段由于非线性摩擦力对平台定位性能的影响，使平台的跟踪误差快速衰减到设定的定位精度范围内；扰动观测器用于对运动过程中的内外部扰动进行抑制。通过实验验证，该复合控制方法在保证定位精度的前提下可有效减小高速运动平台到位阶段的惯性振动，并且减小运动平台的调节时间，提高高速运动平台的定位性能。

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基于机器视觉的铣刀侧铣磨损测量

魏效玲, 崔岳, 王国锋

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 88-91. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.021

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针对硬质合金铣刀在侧铣工件过程中出现的刀具磨损问题，采用机器视觉的方法对磨损刀具进行磨损量检测。通过对铣刀底面ROI区域的提取以及刀刃部分直线的拟合，计算出刀具的旋转角度，从而实现对铣刀侧面磨损区域的定位。在此基础上又采用改进的图像形态学和灰度线性变换相结合的图像增强算法，能够很好地解决硬质合金铣刀磨损检测中出现的反光问题。并采用基于双三次插值的Sobel算子边缘提取算法和最小矩形法对刀具磨损区域进行边缘提取和测量，提高了刀具磨损区域的检测精度，实验结果验证了此方法的可行性。

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基于迭代学习的直驱XY平台抗干扰复合控制

李展超, 贺云波

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 92-95,100. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.022

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直驱XY平台在微电子封装领域有着广泛应用，针对扰动下难以实现XY平台高精密轨迹跟踪的问题，对双轴运动的轮廓误差模型以及抗扰控制机理进行研究，并提出了有效的控制方法。分析并建立了二维轨迹运动轮廓误差模型，在此基础上，单轴采用基于干扰观测器的双闭环前馈复合控制方式，轴间则利用迭代学习控制率构建基于轮廓误差的位置跟踪控制器进行协调控制。仿真结果表明，相比传统的PID控制，加入干扰观测器的双闭环前馈复合控制能实现更高的位置跟踪精度，且具有更好的抗干扰能力；经过1次迭代学习过程后，最大轮廓误差降低到2~3 μm，充分满足高精度XY平台轨迹运动的要求。

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基于点云配准的曲面三维差异检测

罗锦鸿, 陈新度, 吴磊

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 96-100. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.023

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在工件打磨任务中，实测数据与标准模型数据之间的差异性比较是实现机器人自动化打磨的关键研究问题之一。针对如何快速精确地提取陶瓷素胚工件曲面的三维差异数据问题，设计了一种曲面配准流程。首先，针对点云的粗对齐步骤，采用体素网格滤波进行下采样，采用了Hough投票法进行粗配准，将粗配准步骤运行时间控制在0.3 s以内。其次，针对点云的精确配准步骤，利用了CUDA加速比较耗时的ICP配准算法，将精确配准耗时控制在0.5 s以内。最后，针对差异提取步骤，通过引入Octree数据结构实现了差异点云的快速提取。最终，将模型曲面点云与扫描曲面点云之间的RMS误差控制在0.5 mm内，总运行时间控制在1 s之内，实现了两个曲面的快速精确对齐以及差异提取。

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基于机器视觉的工件识别与定位系统设计与实现

罗辉, 崔亚飞

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 101-105,109. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.024

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机器人关节工件组装生产过程中，工件种类多、产量大、人工分拣与装配困难等问题，为了提高生产速度和效率，提出一种基于OpenCV视觉技术的机器人关节工件识别与定位检测方法。首先，通过工控机读取相机的工件图像，并进行图像灰度化、均值滤波、自适应阀值分割等图像预处理过程，得到二值化图像；其次，从二值化图像中提取出工件的轮廓，之后，通过胡氏不变矩比较待识别工件的轮廓与给定的模板轮廓，识别目标工件；最后，提出一种确定工件的位置和方向的方法。实验结果表明，文章提出的方法能准确识别目标工件，并且有效地确定其位置，为类似的识别提供了有效参考。

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基于卷积神经网络的工件表面缺陷检测方法

马建, 韩卫光

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 106-109. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.025

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为了提高工件表面缺陷检测的准确率，基于卷积神经网络的原理和工件表面缺陷检测的应用背景，对分割网络模型进行了改进。改进的分割网络模型中优化分割模块中的卷积层和卷积核大小，下采样时使用最大池化代替大步长的卷积。决策模块中通过改变卷积层和池化层得到更多的输出神经元，获得了更多的工件特征。实验验证表明，改进的分割网络模型应用到工件表面缺陷准确率达到了99.4%，比目前工件表面缺陷检测技术DeepLabv3、U-Net的准确率有所提高。

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基于线性化的电液制动器非线性控制器研究

刘茹敏, 贾姝娟, 顾春禄, 刘玉杰

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 110-113,117. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.026

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为了缩短车辆制动系统反应时间，提高能量回收效率，设计了自激电液制动器，采用非线性控制系统，并对支撑压力进行仿真验证。给出了自激电液制动器装置简图，推导出制动执行器正、负阀开度方程式。针对输入和输出线性模型进行简化，设计了非线性控制系统，给出了自激电液制动器控制流程。在不同状态条件下，采用MATLAB软件对自激电液制动器支撑压力控制效果进行仿真，与线性控制系统形成对比。结果显示：采用线性控制系统，自激电液制动器支撑压力跟踪误差较大，自适应调节时间较长，而采用非线性控制系统，自激电液制动器支撑压力跟踪误差较小，自适应调节时间较短。同时，摩擦系数和阀阻尼系数都会影响到控制系统输出结果，但摩擦系数影响较大。因此，采用非线性控制系统，自激电液制动器制动反应较快，制动效果较好。

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基于主成分分析和BP神经网络的微铣刀磨损在线监测

王二化, 刘颉

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 114-117. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.027

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为提高微铣刀磨损在线监测系统的预测精度，尝试通过主成分分析法对微铣削振动信号的时域和频域特征进行降维，将降维后的特征输入改进型BP神经网络模型，实现微铣刀磨损特征分类。结果表明，提出的微铣刀在线监测方法能够准确识别微铣刀的各种磨损状态，此外，和其它分类算法相比，提出的基于遗传算法的BP神经网络模型在分类精度和计算效率方面具有综合优势，对微铣刀磨损的其它在线监测方法具有一定的指导意义和借鉴价值。

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基于扰动观测器的液压冗余直驱平台同步控制

胡知诿, 谢志江, 李坤, 李昌骏

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 118-121. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.028

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针对液压冗余直驱运动平台，在考虑时变干扰和双缸耦合的情况下建立了非线性数学模型。为了提高机械强耦合的双缸间的同步性能，提出了基于扰动观测器的分级控制方法，该方法将控制设计分成扰动观测器设计、外环位置控制设计、力的控制分配设计以及内环力控制设计4个环节。首先针对作用于横梁的不确定性负载设计了非线性扰动观测器，然后根据横梁的位置姿态得到横梁运动所需的控制律，在结合控制律的控制分配后得到液压缸的期望驱动力，最后使液压缸具有力发生器的特性。经仿真验证，该控制器可以准确估计出负载力的大小，并且能够实现高精度的同步控制与位置跟踪控制。

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基于幂次趋近律滑模观测器的永磁同步电机控制

白天宇, 刘军, 许志明, 唐文俏

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 122-125. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.029

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针对传统滑模观测器存在严重的高频抖振以及转子位置和电机转速估算精度不足等问题，使用一种基于幂次趋近律的新型滑模观测器，提高了转子位置和电机转速观测精度，抑制了系统的高频抖振。通过设计新型的分段函数替代传统滑模观测器的切换函数，并引入幂次趋近律结合到新型滑模观测器的切换函数中，提高了滑模趋近速度，消除了反电动势中的高频谐波，减弱了传统滑模观测器的高频抖振，同时对用于转子位置和电机转速估计的锁相环进行改进，消除了转速变化对于电机转子位置估计的影响，提高了转子位置观测精度。仿真结果表明，基于幂次趋近律的新型滑模观测器，削弱了系统的高频抖振，提高了电机转速和转子位置的观测精度，具有良好的控制性能。

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基于机器视觉的多螺孔检测系统

肖庆阳, 方建儒, 张效民, 刘冬, 丛明

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 126-127. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.030

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提出了一种基于机器视觉的内螺纹检测算法，并在此基础上设计了一套多螺纹孔检测系统。首先从CCD获取的图像中提取出ROI（region of interest）区域，然后利用中值滤波去除图像表面噪声，通过形态学开闭运算对所得图像进行处理，最后计算螺纹图像沿螺孔母线方向的灰度曲线极值得到螺纹牙数，进而对于螺孔合格与否进行判断。实验结果表明，基于该算法的多螺孔检测系统能够有效地提高螺孔的检测速度，具有良好的检测精度，对外界光照变化具有良好的鲁棒性。

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微小型五轴数控机床的研制

石梓皓, 孔桂珍, 刘会英, 孙有琛, 王延深

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 128-130,134. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.031

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为了满足微小复杂结构件的加工需要和机床误差补偿技术的研究，研制了一台微小型五轴数控机床实验平台，本体尺寸为580 mm×450 mm×570 mm。机床实验平台为卧式双转台结构，布局紧凑，空间利用率高，各轴采用了直线电机、直驱马达、丝杠滑台驱动方式。分析了机床的主要薄弱环节，并进行了受力分析和优化设计，仿真结果表明机床变形量由原来的69.323 μm减小为2.686μm，得到了显著的改善。对机床进行了模态仿真，分析机床前四阶振型变形规律，为机床弱刚度变形误差补偿提供了参考依据。对加工刀路进行了规划和模拟，完成了铝合金棒料的加工实验。实验结果表明机床具有较好的加工能力，并验证了加工刀路规划的正确性。

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基于无凸轮发动机的液压执行机构复合控制研究

王德云, 袁翔

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 131-134. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.032

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针对发动机凸轮驱动式液压可变气门控制跟踪误差较大问题，设计了无凸轮发动机液压执行机构，并采用了复合控制系统。建立了混合执行器数学模型，分析了气门阀液压驱动工作原理。给出了压电致动器等效电路图和数学表达式，推导出气门阀液压驱动运动方程式。结合前馈控制和反馈控制的各自优点，设计了复合控制系统。采用MATLAB软件对发动机气门运动位移、压电位移和压力变化跟踪误差进行仿真，并且与反馈控制系统输出误差进行比较和分析。结果表明：与反馈控制系统相比，采用复合控制系统反应迅速，自适应调节能力较好。气门运动位移、压电位移和压力变化跟踪误差较小。因此，提高了气门运动轨迹跟踪精度，改善了发动机综合性能。

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高速外圆磨削18CrNiMo7-6齿轮钢工艺参数优化

王栋, 陈真真, 鲁新羲

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 135-137,142. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.033

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以18CrNiMo7-6齿轮钢为试验材料，采用正交试验法，研究高速外圆磨削加工中砂轮线速度、工件转速、砂轮径向进给速度和砂轮粒度等工艺参数对工件三维表面粗糙度幅度参数Sa、Sku和Ssk等工艺指标的影响。运用灰色关联分析方法对试验结果进行分析研究，将多项工艺指标的优化问题转化为单一目标灰关联度优化，以正交试验极差分析结果，得出最优工艺参数组合，即砂轮线速度90 m/s、工件转速90 rpm、砂轮径向进给速度0.1 mm/min、砂轮粒度W20。经过试验验证，该工艺参数组合能够有效获得更理想的表面质量。

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填料仪柔顺装配中被动插孔作业影响因素分析

杨智勇, 张凯洋, 王君, 孙金凤, 姜荣俊, 程浩

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 138-142. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.034

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为提高被动插孔的成功率，对被动插孔型的轴孔装配作业影响因素进行分析，通过建立三点接触状态几何模型，分析轴类零件重心运动轨迹，求解被动插孔时轴类零件发生卡死时的极限偏转角；分析被动插孔装配过程中轴类零件长度、倒角尺寸及摩擦系数对极限偏转角的影响程度，结果表明，通过提高轴类零件长度、增大倒角尺寸和降低摩擦系数，均可增大极限偏转角；最后，通过实验验证了理论分析的正确性；为轴类零件被动柔顺装配极限偏转角的计算和提高装配插孔成功率提供理论依据。

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板材类焊接件磨削压力自适应工艺研究

李东旭, 陈珂, 胡鑫, 王宇, 李壮

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 143-145,151. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.035

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为提高板材类焊接件的磨削效率，使砂带磨床对焊缝进行单次磨削后，获得较好的磨后表面质量且焊缝剩余高度低于0.1 mm，提出了一种板材类焊接件的磨削压力自适应工艺方法。该方法以激光位移传感器检测的焊缝表面三维形貌数据为基础，使用牛顿差值和微积分对检测数据进行曲线拟合并进行截面面积计算，根据所求面积和焊缝长度方向的单次检测步进距离求得每个位置的磨削去除量。进行初次实验，通过多项式拟合获得气缸压力和磨削去除量的关系表达式。进行再次实验，通过恒压力和变压力磨削结果对比，表明变压力磨削精度能够达到0.07 mm，焊缝表面质量和磨削效率明显提升，验证了该方法的可行性。

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基于G1-CRITIC的不同距离TOPSIS法的机床工艺参数综合决策方法研究

刘光辉, 殷鸣, 谢罗峰, 殷国富

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 146-151. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.036

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针对机床加工工艺方案评选中存在多种影响因素问题，以基本时间、表面质量、表面粗糙度、磨削力和噪声因素为决策指标，建立了机械加工工艺方案的组合评价模型。考虑决策指标间的相关性和差异度，采用基于G1法和CRITIC法的组合赋权法对其指标进行综合赋权，根据加权矩阵求出正负理想解，然后分别采用欧式距离、马氏距离、垂直距离三种算法分别求出各方案的距离最后进行排序，排除排序差异比较大的方案，选取最佳折中方案。结果表明：三种方法在各个方案区分程度上明显不同，马氏距离和垂直距离在一定程度上表现更为理想。并采用磨削工艺验证该方法的可行性。

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基于AdvantEdge的直槽丝锥工艺参数优化

赵胜荣, 郭宏, 曹铎, 闫献国, 任党阳

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 152-156,163. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.037

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为改善316L不锈钢材料的攻丝性能，研究以性能指标轴向力、扭矩、温度最低为优化目标，采用单因素试验和全因素试验设计相结合的方法，对影响攻丝性能的直槽丝锥工艺参数（主轴转速、丝锥涂层、切削液种类）进行优化；基于AdvantEdge软件进行攻丝数值模拟，采用熵权分析法确定最佳工艺参数组合，并通过对比试验验证了优化工艺后的丝锥攻丝效果更佳。结果表明：优化工艺较原始工艺而言，攻丝过程中轴向力降低34.452 N、扭矩降低1.137 N·m，温度降低18.148 ℃，攻丝卷屑能力提高。

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基于数字孪生的智能装配车间管控模式

郝博, 王明阳, 王建新, 徐东平, 傅士栗

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 157-163. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.038

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基于数字孪生的智能装配车间技术是一种未来装配车间生产管控新模式，针对机翼装配车间生产过程中装配工艺路线复杂、资源利用率低、装配效率、质量低等问题，提出基于数字孪生的智能装配车间管控模式，通过构建真实装配车间、孪生装配车间和装配车间管控系统协同作业的智能装配车间，在实现资源位置信息、装配流程信息、装配质量信息实时采集的基础上，利用Euclidean距离算法、Markov方法、Manhattan距离算法等实现装配车间资源优化调度、装配流程和质量控制。最后，以某型号机翼装配车间为例，对智能装配车间管控原型系统进行应用验证，为提高复杂产品装配效率、质量以及实现装配流程控制提供技术途径。

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考虑多时间因素的绿色柔性作业车间动态调度

卫少鹏, 王婷, 周彤

组合机床与自动化加工技术. 2021, 0(1): 164-168. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2021.01.039

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针对质检扰动引起的完工时间延迟和机床能耗高的问题，对绿色柔性作业车间动态调度进行研究。从考虑调整时间和质检时间的视角建立节能调度模型，采用加权归一的方式将多目标合并，利用改进的头脑风暴算法进行求解，在编码环节引进了转换机制和多层编码策略，优化了机器选择和工序排序问题。通过Matlab仿真软件对算例进行测试，研究结果表明：合理的重调度方案可将质检扰动对原始调度的影响控制在一定范围内，保证了生产的稳定性；企业可调整目标函数的权重系数，在保障交付期的前提下，尽可能降低能耗，有利于企业推行可持续发展战略。

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刊出日期：2021-01-20

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