2022年, 第0卷, 第3期　
刊出日期：2022-03-20

  

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设计与研究
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  基于Delaunay三角优化的复杂曲面加工余量精确求解

  丁植, 史勇, 袭萌萌, 刘林, 刘海波

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 1-4. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.001

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  针对复杂曲面离散点云加工余量求解问题，研究了基于全局三维Delaunay三角优化处理的加工余量精确求解方法。将余量求解问题分解为法向量求解和曲面构建两个关键步骤，采用点云与重心之间的距离对主成分分析法进行加权处理，减小了因点云数据贡献度不同导致的法向量求解偏差；针对余量求解过程中因离散曲面重构精度不足导致余量求解不准确的问题，分析了采样点在所属面片中的位置对求解精度的影响，研究了全局三维Delaunay三角优化方法，生成了泰森多边形测量曲面，保证了余量求解过程中曲面重构的精度。与基于贪婪三角重构的余量求解方法相比，该方法显著提高了余量求解精度。
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  基于神经网络的Preisach磁滞模型的建模

  刘玠, 安坤, 王亚锋, 孟江

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 5-8. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.002

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  针对超磁致伸缩材料的磁滞特性，提出了一种基于Preisach磁滞模型的MLP神经网络来建立磁滞模型，提高了模型的泛化能力；并通过对Preisach模型进行改进，建立了扩展Preisach模型，使其具有反交换性质。首先，建立扩展Preisach模型，简化函数表达式；其次，利用TensorFlow建立MLP神经网络模型辨识输入输出之间的关系；最后，将原始数据切分为训练集、测试集和验证集，通过训练集和测试集寻找合适的神经网络隐含层层数、节点数、激活函数和优化算法，然后利用验证集验证该神经网络。实验结果表明，设计的基于Preisach磁滞模型的MLP神经网络的磁滞模型，在位移大于3 μm时，该模型具有较高的精度和泛化能力。
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  基于改进RRT^*算法的机械臂路径规划

  李剑光, 刘椿鹏, 周梓燚, 孙旭祥

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 9-12. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.003

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  针对传统的RRT算法在串联机械臂的路径规划中缺乏方向性，占用CPU的资源过多，效率较低，路径规划不平滑等问题，对传统的RRT算法进行了改进，在不增加RRT算法初始路径节点数的前提下，增加了目标偏置策略，增加了随机树向目标点扩展的概率；其次，通过多次偏差迭代的方法优化路径节点的位置，不增加原有路径节点数量的情况下，实现RRT^*算法的二次路径平滑优化，将改进的算法在MATLAB中进行仿真实验，实验结果表明改进后的RRT^*算法路径规划所用的时间短，规划的路径更加优化，平滑度更好。
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  视觉伺服中动态图像雅可比矩阵计算研究

  李建, 肖曙红, 许勤益, 招子安

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 13-16. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.004

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  在基于图像的视觉伺服系统中，由于图像雅可比矩阵是时变的，实时求解图像雅可比矩阵是该领域研究的一个关键问题。提出了一种已知物体表面几何形状尺寸快速求解特征点深度信息的算法，并计算出当前时刻图像雅可比矩阵的值。在仿真实验中验证了该算法的有效性，仿真结果表明：4个特征点误差呈指数趋势下降，且机器人每个关节的速度曲线较为光滑，机器人能较为光滑地运动到期望位置，没有明显的抖动现象，机器人末端的速度曲线图也较为光滑，相机没有发散或回退的现象出现。最后，相机安装在6自由度机器人末端，完成对一个静态物体定位精度的研究。实验结果表明：四个特征点的误差最终收敛至1个像素以内，进一步验证了该算法的有效性。
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  变双曲圆弧齿线圆柱齿轮机床静动态特性仿真分析

  李俊, 侯力, 张海燕, 梁爽, 董磊

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 17-20,25. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.005

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  以变双曲圆弧齿线圆柱齿轮专用机床为研究对象，建立了简化的有限元模型，在ANSYS Workbench中对专用机床进行静动态特性分析。通过对机床在仅受重力以及重力与铣削力共同作用两种条件下的整机静态特性进行分析，找出机床结构系统静刚度的薄弱环节，并提出改进方法；通过整机模态分析获得了前六阶固有频率及振型，同时基于模态分析求解结果，对整机进行谐响应分析，得到在铣削力激励作用下整机的频率响应特性。研究结果可为后续机床结构的设计优化提供重要参考依据。
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  基于麻雀算法的机械手时间最优轨迹规划

  郭北涛, 姜旭, 张丽秀

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 21-25. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.006

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  针对五自由度凸轮工件缺陷检测的机械手时间最优轨迹规划问题，利用D-H表示法建立机械手运动模型，通过正运动学、逆运动学分析求解各关节角度变化值，利用三次样条曲线在关节空间中建立机械手运动轨迹。同时在满足各关节速度、加速度、加加速度限制范围的基础上，采用麻雀算法通过约束条件外加罚函数改进个体适应度函数，对三次样条曲线轨迹实现时间最优规划。最后利用MATLAB软件进行机械手轨迹运动仿真，仿真结果表明，经麻雀算法优化后的运动轨迹时间明显减少，工作效率大幅度提高，最后通过机械手检测实验从而证明了所研究方法的可靠性和有效性。
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  结合面卸载过程法向接触刚度修正统计模型

  殷东华, 张学良, 兰国生, 陈永会

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 26-29,34. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.007

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  基于接触统计理论以及GW模型，考虑微凸体弹性接触变形和弹塑性接触变形的两个不同阶段以及卸载过程中有效曲率半径的变化，提出了法向接触载荷与表面平均分离距离之间新的关系，进而建立了固定结合面卸载过程法向接触刚度的统计模型。经过仿真分析，结果表明，卸载过程中的无量纲结合面法向接触刚度随着无量纲表面平均分离距离的增大而减小；不同塑性指数下无量纲结合面法向接触刚度随着无量纲表面平均分离距离的变化规律有所不同。
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  具有死点位置六杆机构尺度优化的改进遗传算法

  李建军, 熊禾根

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 30-34. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.008

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  基于某工程装置工作中对运动和承载的需求，设计了一个具有死点位置的六杆机构。在承载工况时段，机构保持在死点位置，以承受较大工作载荷；而在承载工况时段结束后，机构即以一定的运动规律快速脱离死点位置。建立了该六杆机构的位置方程，并根据工况需求，采用改进遗传算法对机构进行了尺度综合与优化。基于ADAMS软件，通过虚拟样机仿真实验表明，优化后的机构可以很好地实现该装置的工况需求。
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  立式加工中心电主轴热伸长测试与补偿

  武晓杰

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 35-37,42. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.009

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  针对数控机床主轴热变形对零件加工精度带来的影响占比很大的问题，对电主轴的热伸长随主轴温度的变化规律进行了研究，提出了一种补偿电主轴轴向热伸长的方法，介绍了热伸长补偿系统的硬件组成与工作原理，通过测试分析了在不同转速条件下电主轴热伸长的变化规律，通过多元线性回归理论建立了热伸长补偿模型，介绍了主轴热伸长补偿过程及补偿系统的软件界面，简述了补偿过程后通过零件切削验证方法的有效性。
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  双柱制备型逆流色谱仪解绕架结构分析及优化

  黄河来, 陈海军, 殷国富, 殷鸣

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 38-42. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.010

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  为了解决双分离柱J型逆流色谱仪在高转速（>2500 r/min）大容量下质量过重，且送料管路不便于流体流动的问题，针对双柱制备型逆流色谱仪关键部件—解绕架进行了结构分析及优化。为减少两相液体在解绕架内部流道流动时所受湍流阻力，对不同夹角所形成的流道结构进行湍流阻力分析，得到了最优夹角132°和128°；为了减轻解绕架质量，利用GENESIS TINDEX算子建立了提高一阶固有频率并减小柔度的多目标数学模型，对解绕架进行了多目标结构拓扑优化。研究结果表明，解绕架在静力学和模态均满足设计标准的前提下质量下降了13.2%，得到了比初始结构更加优良的构型，实现了解绕架的优化设计。
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  三体抛光单晶硅表面原子的分子动力学仿真

  余翠兰, 张钰柱

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 43-46,51. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.011

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  为阐明双金刚石磨粒在三体抛光过程中的抛光机理、材料去除机理以及单晶硅原子的演变机理，研究建立了三维的三体抛光模型，利用分子动力学仿真了双磨粒抛光单晶硅的过程，通过改变两个磨粒之间的横向距离和抛光深度来分析其对温度、势能、配位数、抛光力和表面形貌的影响。仿真结果表明，抛光深度是影响温度的主要因素，磨粒之间的横向间距对系统的温度影响次之。抛光力随着两个磨粒之间横向间距增加而增加，第二个磨粒的参与使抛光力出现波动。抛光的深度对硅原子的相变和表面形貌的演变起主导作用。
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  基于注意力多通道卷积ON-LSTM的APU剩余寿命预测

  白春垣, 孙有朝

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 47-51. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.012

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  针对飞机辅助动力装置状态监测数据纬度高、数据量大等特点，提出一种基于注意力机制和多通道卷积ON-LSTM的剩余寿命预测方法。首先利用一维卷积神经网络对传感器参数进行局部特征提取；其次利用ON-LSTM能够学习序列长期依赖的优势，对传感器参数进行时序特征提取；再次通过注意力机制确定各参数的权重，准确预测APU的剩余使用寿命；最后为验证方法的有效性，利用APU实际在翼监测数据开展测试。研究结果表明，所提出的模型预测精度优于现有的支持向量机、深度置信网络和长短期记忆神经网络等方法，为APU的健康管理提供重要支撑。
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  新型模拟退火遗传算法在路径优化的应用

  李朝迁, 裴建朝

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 52-55. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.013

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  针对路径优化中，遗传算法（GA）初始解质量低，变异能力差，以及易陷入局部最优解等问题，提出了一种新型模拟退火遗传算法。首先，采用混合策略生成初始解，将模拟退火算法引入遗传算法的变异算子，使用2-opt算子和单点最优插入算子增强局部搜索能力，使算法能够更加有效地避免陷入局部最优；其次，提出改进的锦标赛算法，对交叉、变异前后种群个体进行一一对比，选择较优个体进入下一代，目的是为了避免传统锦标赛法破坏种群多样性，同时改进方法可以在增强变异能力的情况下，维持种群稳定性；最后，用TSP问题实例进行试验。结果表明，所提算法在Dantzig42和Pr107实例的优化结果优于国际网站TSPLIB给出的最优结果。
控制与检测
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  基于MRAS-EKO算法的转动惯量在线辨识

  赵云, 聂雅萍, 贾保旭, 王晓光

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 56-59. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.014

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  在交流永磁同步伺服系统中，转动惯量和机械特性的变化会对系统动态性能产生影响。由于转动惯量和负载转矩变化等扰动因素未知，伺服系统难以实现良好的控制效果，在线辨识转动惯量和扰动转矩是实现伺服系统高性能控制的前提。为解决上述问题，研究了基于变增益模型参考自适应算法（MRAS）与扩展卡尔曼观测器（EKO）结合的复合控制（MRAS-EKO）算法，由EKO在线辨识扰动转矩，扰动转矩作为MRAS在线辨识转动惯量的输入变量，可提高转动惯量在线辨识精度。仿真验证了复合控制算法具有可行性，扰动转矩与转动惯量辨识精度高，速度收敛快，系统稳定性好。
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  基于振动信号融合分析的电机偏心故障诊断

  张雅晖, 杨凯, 徐百川

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 60-63,67. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.015

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  为提高异步电机气隙偏心故障诊断的可靠性，提出一种基于振动信号融合分析的异步电机气隙偏心故障诊断方法。首先，采集不同偏心故障类型下的径向电磁力和不平衡磁拉力信号；其次，对信号进行融合相关分析，建立不同信号间的相关关系；最后，通过振动信号融合相关谱图可判断电机是否存在偏心故障及偏心故障的类型。该方法通过对故障特征信号的融合相关分析，能够突出故障特征频率分量，降低故障识别难度。通过仿真分析，验证了该方法的有效性和实用性，对于电机运行状态的准确监测具有重要意义。
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  基于YCbCr颜色空间的高反射柱状工件轮廓检测

  徐兆鑫, 李萍, 白福忠, 徐永祥

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 64-67. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.016

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  针对高反射柱状工件的机器视觉检测中，图像强度将呈现明显不均匀分布，为目标提取、轮廓参数精确检测带来困难的问题，提出基于YCbCr颜色空间、采用色度分量差异度Cr/Cb为区域分割判据，实现高反射柱状工件轮廓检测。金属圆柱体轮廓检测以及千分尺轮廓尺寸测量实验表明，能够准确提取高反射柱状工件轮廓，为此类目标的后续特征检测奠定重要技术基础。
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  基于改进SSD算法的工件检测

  杨侨, 李自胜, 王露明, 胡朝海

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 68-71. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.017

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  针对自动化生产线上运动的工件检测准确度要求高，部分小工件难以检测的问题，提出一种基于SSD改进的工件目标检测算法。在SSD算法的基础上，将SSD的骨干网络VGG16替换为ResNet50，并增加输出特征层的预选框数量，其次加入特征金字塔（FPN）的算法思想，将网络中的底层特征与高层特征融合，解决了SSD算法中对底层特征提取能力不足的问题，从而改善了对小目标工件检测效果差的缺陷。研究结果表明，相比于SSD算法改进的SSD工件识别方法降低了对小目标工件的漏检率，平均准确率提高了2.5%，保证了工件检测的准确率。
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  基于RBF的深度调峰机组电机变频控制优化

  赵雪杉, 潘效军

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 72-75. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.018

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  针对东北某电厂600 MW机组深度调峰期间给水泵电机变频控制出现的给水流量不精确、调速差、实时性差、易造成安全隐患等问题，在1号机组原有变频方案的基础上，提出采用RBF模糊神经网络与SVPWM相结合的控制方案对还未改造的2号机组电机进行优化设计。仿真结果表明：在50%负荷运行条件下，与传统PID-SVPWM相比，RBF-SVPWM策略达到稳态的响应时间缩短了40%；电磁转矩、转速最大超调量分别降低25.7%、3.33%，它们的稳态波动幅度均下降了50%。证明了RBF-SVPWM策略适用于600 MW给水泵电机且能有效提高系统运行的精确性、快速性和稳定性；为同类型机组的变频改造提供参考。
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  基于EHNR与PSO-MOMEDA的轴承故障诊断

  张蓝宁, 马金奎, 陈淑江

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 76-79. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.019

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  针对多点最优最小熵反卷积调整（MOMEDA）在提取故障脉冲时无法自适应地识别故障脉冲周期和滤波器长度的不足，提出包络谐噪比（EHNR）与PSO-MOMEDA相结合的滚动轴承故障特征提取方法。首先，计算原始信号的EHNR函数图，自适应计算脉冲周期；其次，以脉冲信号EHNR值为优化目标，使用PSO-MOMEDA搜索最优滤波器长度；然后，应用所提取参数对信号进行反卷积，增强故障脉冲；最后，对增强后的信号进行包络谱分析，检测故障类型。仿真信号与实验数据的结果分析表明，该方法可以有效提取轴承内、外圈故障特征频率。
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  飞机舵机电动伺服系统复合控制策略研究

  刘晓琳, 刘畅, 郭艾佳

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 80-83. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.020

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  针对飞机舵机电动伺服系统存在非线性干扰的问题，在分析系统运动特点的基础上，重构数学模型，并提出一种结合改进库仑-粘滞摩擦补偿控制与模糊自适应准PR控制的复合控制策略。一方面通过引入反正切平滑函数改善常规库仑-粘滞模型的平滑度，并利用改进模型得到摩擦力估计值以补偿实际摩擦扰动的影响；另一方面，将模糊自适应控制与准PR控制结合，通过前者实现后者参数的在线调节，设计了模糊自适应准PR控制器以补偿舵机运动扰动的影响。仿真结果表明，工作频率为5 Hz时，实际跟踪力矩幅值差仅为0.23%，相位差仅为0.05%，经过0.40 s后，加载误差稳定在0.18 N·m以下，系统加载精度明显提升。
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  基于扰动观测器和新型非奇异快速终端的PMSM滑模控制

  陈瑛, 刘军, 姚仲安

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 84-87. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.021

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  针对永磁同步电机矢量控制系统中传统的PI控制存在超调量大，鲁棒性差等缺点，在速度环采用了一种新型非奇异快速终端控制算法的同时引入一种高增益扩张观测器实时观测系统的负载扰动并补偿。相比于传统的非奇异快速终端算法则不需要微分状态且可调参数更少。为进一步改善系统的动态响应性能，再在电流环引入一种无差拍电流预测控制。仿真结果表明，所提控制方法可有效改善系统鲁棒性差且滑模抖阵过大的问题。
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  基于LS-AGA伺服系统连续模型参数辨识

  尹旷, 王红斌, 莫文雄, 张铁, 方健, 林李波

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 88-91,96. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.022

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  为了解决伺服系统连续模型参数辨识不足的问题，提出一种间接的连续模型辨识算法，建立了伺服系统的动力学模型。首先使用最小二乘法（LS算法）来辨识出系统的离散模型参数，其次通过自适应遗传算法（AGA算法）对离散参数进行Z-S变换，获得连续系统模型参数。根据LS-AGA辨识算法设计了辨识实验，采用扫频正弦模拟量电压作为输入信号对系统中的连续参数模型进行辨识，并对所获得的连续模型进行了分析和验证。研究结果表明，辨识模型的预测输出与实际实验输出匹配度较高，该连续模型能够反映伺服系统的特性。
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  改进滑模观测器的永磁同步电动机无传感器控制

  齐歌, 赵学铭, 马丁

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 92-96. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.023

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  针对传统滑模观测器的反电动势估计值中的抖振和低次谐波问题，提出基于频率自适应复系数滤波器的超扭曲滑模观测器。超扭曲滑模观测器中的超扭曲函数代替了传统滑模观测器中的不连续切换函数，削弱了传统滑模观测器中的抖振问题。为滤除反电动势中的低次谐波，在超扭曲滑模观测器的基础上加入自适应复系数滤波器，利用其在中心频率处没有相移和幅度衰减的特性，抑制反电动势中低次谐波。在理论分析基础上搭建Simulink仿真模型，对所提的改进的滑模观测器结构进行仿真实验验证，通过仿真结果进行对比分析，证实了所提方法的有效性。
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  基于能量熵与SATCSSA-LSSVM滚动轴承故障诊断

  胡小曼, 王艳, 纪志成

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 97-101,106. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.024

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  为解决轴承故障特征不易提取，轴承故障的辨识效果不佳等一系列问题，提出基于改进自适应完整集成经验模态分解（ICEEMDAN）-自适应混沌麻雀搜索算法（SATCSSA）优化最小二乘支持向量机（LSSVM）的滚动轴承故障诊断方法。首先，通过ICEEMDAN对滚动轴承信号进行故障特征提取，产生多个本征模态函数分量，结合相关系数原则通过提取能量（Shannon）熵，计算其能量百分比作为特征值输入；针对LSSVM易受核参数与惩罚函数影响，引入混沌理论、自适应理论、高斯变异等来改进麻雀搜索算法优化LSSVM参数，构建故障诊断模型。最后，将提取到的特征值输入最小二乘支持向量机进行故障诊断。对比结果表明所提方法能有效进行故障辨识，并且准确率更高，与其他方法相比，故障诊断精度明显提高。
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  基于新型滑模观测器的永磁同步电机控制

  王方凯文, 刘细平, 张祺琛, 王凯

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 102-106. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.025

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  针对传统的滑模观测器（SMO）在永磁同步电机无位置传感器控制系统存在较强抖振问题，设计一种新型混合趋近律滑模观测器。采用正弦型输入函数代替传统的符号函数，设计混合趋近律代替等速趋近率，并通过模糊控制系统实现对正弦型输入函数边界层的自适应调节，有效地抑制了滑模变结构产生的抖振问题，提高了系统对电机转子位置的观测精度；通过Lyapunov第二方法进行稳定性判断，验证了系统的稳定性；利用MATLAB/Simulink搭建新型滑模观测器电机控制系统仿真模型，并将仿真实验结果与采用传统滑模观测器的仿真结果进行比较分析。研究结果表明，与传统观测器相比，采用新型滑模观测器能够快速地追踪转子位置，且系统具有更好的抗干扰性和稳定性。
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  基于改进Otsu-Sobel的飞机蒙皮对缝视觉测量

  高健, 牛祥鑫, 郭超朋, 李文权, 郑炜

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 107-110,115. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.026

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  为了精确测量蒙皮对缝间隙，利用机器视觉的方法，提出了一种基于改进Otsu-Sobel的飞机蒙皮对缝间隙视觉测量方法。该方法根据图像特征生成自适应感兴趣区域，再通过单调化处理与Sobel算子确定缝隙边缘的粗定位区间，然后在局部利用图像梯度的离散度精确定位缝隙边缘。为解决机械安装、缝宽倒角等因素对精度的影响，利用最小二乘拟合方法对测量结果进行修正。实验结果表明，该方法可精确检测0.1~0.7 mm的缝宽，且其测量误差小于0.02 mm。该方法解决了飞机蒙皮对缝间隙精确测量的技术难题，可满足产品质量检测的需要。
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  基于比对仪在线测量数据的加工误差补偿

  向华, 周谋, 胡鹏程, 周浩

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 111-115. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.027

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  针对批量加工过程中可重复出现的系统误差分量，提出一种基于比对仪在线测量数据的加工误差补偿方法。使用比对仪在线获取零件表面点坐标；基于局部多项式回归建立零件确定性误差模型；利用最近点搜索算法建立了误差模型点的指令域映射关系；根据对应关系，提取了零件系统误差分量；面向华中数控系统，基于双码联控技术实现对加工误差的补偿。对蝴蝶件进行实验验证，结果表明，该方法将最大误差数值提升约46.5%，误差均方根数值提升约66.1%，可有效改善零件加工质量。
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  面向局部弱纹理环境的多双目视觉SLAM

  刘贵涛, 张雷, 徐方

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 116-119,125. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.028

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  在局部弱纹理环境下，使用特征法视觉SLAM的移动机器人存在定位丢失的问题。为此，提出了一种基于多个双目相机紧耦合的视觉SLAM算法。该视觉SLAM算法通过将多个双目相机的测量信息融合在一个统一的最小二乘方程中，完成对周围环境的建模和对自身的定位。在该多双目视觉SLAM中，即使一个双目相机观测到弱纹理场景，依靠其他相机的观测信息，依然可以鲁棒地完成定位和建图的工作。实验结果表明，多双目视觉SLAM有效地解决了局部弱纹理环境下的移动机器人定位丢失问题。
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  考虑滚动摩擦补偿的滚珠丝杠PrILC驱动

  董彬, 杨帆, 潘云峰

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 120-125. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.029

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  滚珠丝杠进给系统是数控机床等关键工业设备的重要功能部件，为实现其精确位置控制，必须考虑滚动摩擦补偿。在考虑滚动摩擦补偿的基础上，提出了基于投影的迭代学习控制（projection-based iterative learning control，PrILC）驱动方法，以实现滚珠丝杠副的精确位置控制。该方法基于滚珠丝杠副的摩擦特性及进给系统传递函数，设计了全新的位置控制基函数，通过多次迭代学习实现滚动摩擦补偿，并利用最小二乘优化对未知参数进行估计。为验证所提出方法的有效性，进行了仿真分析和物理实验，并与标准迭代学习方法（standard iterative learning control，SILC）及未考虑摩擦补偿的PrILC方法进行了对比。结果表明：相较于SILC与未考虑滚动摩擦补偿的传统PrILC方法，所提方法的位置跟踪误差更小，且对于定位参考信号的变化具有更为优良的鲁棒性。
工艺与装备
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  基于孪生数据的产品装配过程质量预测模型

  孟冠军, 张磊, 马存徽

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 126-129. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.030

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  针对制造企业在产品装配过程中普遍存在的质量问题难以预测等问题，在构建了基于量子粒子群（quantum-behaved particle swarm optimization，QPSO）参数优化的支持向量回归（support vector regression，SVR）的质量预测模型基础上，结合数字孪生技术，提出了一种基于孪生数据的QPSO-SVR质量预测模型，该模型能够预测质量数据的未来状态，为产品装配环节提供事前控制的支持。以引用发动机多工序装配环节中的曲轴装配质量参数为例，将量子粒子群参数优化随机森林回归（random forest regression，RFR）的质量预测模型与QPSO-SVR作对比，结果表明QPSO-SVR质量预测模型泛化能力更强、预测精度更高以及收敛速度更快，验证了QPSO-SVR质量预测模型具备更好的预测性能与适用性。
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  基于SVM的搅拌摩擦焊表面缺陷分类

  刘杰, 丁武学, 孙宇, 徐聪聪

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 130-133,137. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.031

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  提出了一种基于支持向量机（SVM）的搅拌摩擦焊（FSW）表面缺陷分类方法。首先，使用高斯金字塔获取下采样后的低分辨率图像以减少FSW表面洋葱纹的影响，使用Sobel算子和Hough直线检测算法提取感兴趣区域并将结果映射回原始图像，得到FSW轴肩作用区图像；其次，对得到的无缺陷、飞边和沟槽缺陷图像使用小波变换、灰度共生矩阵（GLCM）以及局部二值模式提取纹理特征；最后，将得到的特征向量输入支持向量机，完成对3种类别共2100张FSW图像的识别，总体分类准确率大于98%。通过对数据集添加不同方差的高斯噪声，验证了所提方法具有一定的抗噪能力，其分类结果可以作为搅拌摩擦焊加工过程中参数控制的一个反馈信号。
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  光纤激光垂直加工连杆裂解槽装备设计

  林晓平, 王冠, 张冲, 汪春辉, 刘赞丰, 张雅文

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 134-137. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.032

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  设计安装了一台激光加工连杆裂解槽设备，提出了一种脉冲光纤激光加工胀断连杆裂解槽的新方法，采用上料与加工同步的双工位工作台，激光头360°旋转以0°入射角对叠加放置的多个连杆大头孔内壁同时进行裂解槽加工，提高了加工质量和效率又保障了安全生产。
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  基于发动机制造企业生产线总效率分析

  张兆一, 王德权, 李宏祖, 杨工研

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 138-140,144. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.033

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  为了提高生产线总效率，提出了LTE的组成以及计算方法，并针对国内某条生产线，使用LTE的计算方法，得出了相关数据，对生产的工艺对设备、物料、质量、工艺等显性和隐性影响进行了展示和诊断，管理层根据得出的结果对生产效率进行合理的分析，从而及时调整生产工艺参数、使得设备以及人员能够充分发挥最佳效能。研究结果表明，根据LTE的计算方法生产线总效率有了改进，最终达到了追求精益生产提高效率的效果，为未来的数字制造智能制造打下了坚实的基础。
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  磨粒形状对轴类零件磨削温度影响的仿真分析

  王长清, 郑子琦, 郑勇, 张毅飞, 孟凡明

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 141-144. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.034

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  为了获得不同砂轮磨料类型下轴类零件的磨削加工温度，基于有限元法建立了轴类零件单磨粒磨削模型，研究了圆锥形磨粒和棱锥形磨粒作用下轴类零件的瞬态磨削温度分布，并对比分析了两种磨粒下不同磨削速度、振动频率对轴类零件磨削温度的影响。研究结果表明，棱锥形磨粒作用下的轴类零件磨削温度分布范围较圆锥形磨粒广，磨削温度较圆锥形磨粒高；棱锥形磨粒振动冲击作用更明显，沿轴类零件厚度方向上的振动在一定程度内可以降低轴类零件磨削温度。
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  小尺寸环形焊缝对接焊管焊接变形控制研究

  王锡军, 刘德勇, 王斌, 薛梅, 王富满, 何湘, 齐永锰

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 145-148,152. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.035

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  针对环形焊缝焊管接头焊接时焊接局部升温快，焊接变形高，残余应力高等问题，采用有限元法对焊接过程的变形和残余应力研究。分析常用结构尺寸、材料、焊接温度下焊管热变形及残余应力分布情况；基于热变形计算不同尺寸下焊管预弯曲范围，降低焊接过程中的变形。同时对数值仿真模型进行试验对比验证。分析发现，焊缝两侧焊管的残余应力和变形分布较为对称；焊管焊后弯曲的主要因素是径向方向变形和切向方向；20MnCr5焊接性较差，变形严重，残余应力集中严重；根据焊接变形情况提出预弯焊管的新方法，得到不同直径下和不同焊管壁厚下的弯曲度范围，确保焊接质量。
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  基于LMD与相关分析的行星齿轮箱测点优化

  程海吉, 魏秀业, 徐晋宏, 赵峰

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 149-152. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.036

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  针对机械传动设备行星齿轮箱极易发生故障的问题，减少行星齿轮箱故障诊断中传感器的布置数量，进而降低成本，在此提出一种基于局域均值分解（LMD）信息熵与相关分析相结合的行星齿轮箱测点优化方法。首先，使用LMD算法分解5种工况的振动测试信号；其次，用分解出的各分量与原始数据之间的相关系数筛选出包含主要故障信息的PF分量，并提取它们的信息熵特征，构造成样本特征向量；最后，对每种工况不同测点的信息熵特征向量进行相关性分析计算。统计分析各测点之间的相关性指标，对各测点进行筛选从而达到测点优化的目标。
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  基于FAHP-Cv的机床夹具评价研究

  毛凯宁, 汪永超, 张栩静, 周涛

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 153-155,160. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.037

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  针对现有机床夹具综合评价体系的不全面性，结合制造业可持续发展的路线，从5个层面出发，提出15个机床评价指标，使用一种模糊层次分析法（FAHP）和变异系数（Cv）法相结合的赋权方式，同时与灰色关联系数相融合，构成一套机床夹具的综合评价模型（体系），筛选出最符合条件下的机床夹具方案。最后结合零件加工过程中某一个工序的机床夹具选择实例，验证了该模型的可行性。
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  SiC陶瓷磨削机理与表面质量研究

  周云光, 李红阳, 田川川, 毕长波

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 156-160. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.038

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  为了研究SiC陶瓷在磨削过程中的去除机理和表面质量，设计了SiC陶瓷的平面磨削试验。采用电镀金刚石砂轮完成单因素和正交试验，通过对试验结果进行极差分析，考察了不同磨削参数对表面质量的影响规律，并进一步分析了材料的去除机理。实验结果表明，随着磨削深度a_p和进给速度v_w的增大，表面粗糙度呈现增大的趋势，材料表面平整度下降，表面质量降低；砂轮转速n_s增加时，表面粗糙度减小，缺陷区域减少，表面质量提高；其中磨削深度对表面质量的影响最大，砂轮转速次之，进给速度对表面质量的影响最小；磨削加工过程中SiC材料去除主要为脆性断裂，同时还伴随着塑性变形。
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  AISI 4340高强钢高速硬车削下PCBN刀具磨损机理

  于良, 郑光明, 张国栋, 李方梁, 杨先海, 于洲

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 161-164. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.039

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  PCBN刀具在硬切削加工中磨损严重，探究PCBN刀具的磨损机理，能够为改善刀具切削性能、提高加工效率提供指导。采用PCBN刀具进行高速硬车削AISI 4340高强钢试验，研究不同切削速度下的PCBN刀具的磨损形式及磨损机理。通过对比三种切削速度（v=150 m/min、210 m/min、300 m/min）切削两种硬度（43±1HRC和53±1HRC）的AISI 4340高强钢发现，切削速度越高、工件硬度越大刀具磨损越严重。研究表明，PCBN刀具主要磨损形式为前刀面与后刀面磨损，前刀面主要磨损机理为粘结磨损、氧化磨损；后刀面主要磨损机理为磨粒磨损、粘结磨损及氧化磨损；PCBN切削不同硬度的工件，刀具磨损机理相似。
先进管理技术
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  自动化车间质量管理信息系统开发

  苏佳琦, 王德权, 张兆一, 汪兴

  组合机床与自动化加工技术. 2022, 0(3): 165-168. https://doi.org/10.13462/j.cnki.mmtamt.2022.03.040

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  为了提高发动机生产质量，通过长时间的实践实验研究，最终总结归纳出合理有效的系统开发方案。采用VUE框架、SQL2008、WebSocket等手段进行信息系统开发，最终实现了预期设定的质量管理信息系统的各个功能。质量管理信息系统的开发解决了数据采集、不能直观展示需求数据、质量无法追溯等问题，既简洁明了的展示了数据，又从均值-极差、正态分布等各个方面对质量进行了科学系统的SPC分析，优化了质量管理的分析过程，增加了完整的质量追溯流程。使得车间管理实现了数字化展示，达到了提高管理质量的目的，推动了企业数字化、智能化建设。