高热点论文 |《制造技术与机床》2022年第9期

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练少勋, 南晓萱, 王杼荣, 席文明. 机器人为测量系统的工具坐标系标定方法研究[J]. 制造技术与机床, 2022 (9): 27-32.

机器人为测量系统的工具坐标系标定方法研究

练少勋 南晓萱 王杼荣 席文明

（ 厦门大学航空航天学院）

摘 要

构建机器人模拟仿真系统并对机器人末端工具进行标定，可以提高机器人加工精度并实现轨迹快速编程。文章利用实际机器人系统与机器人模拟仿真系统的镜像关系，以实际机器人作为测量工具，实现机器人末端工具的标定。首先，在机器人末端安装标定探针，测量已知尺寸的长方体标定块在机器人空间中的位姿，并在机器人模拟仿真系统中建立该长方体的镜像模型。其次，利用机器人末端工具相对于长方体边、面的位姿关系与机器人末端工具模型相对于长方体模型边、面的位姿关系一致的条件，调整工具模型相对于机器人模型末端的位姿，建立工具在两个系统中的镜像关系。最后，利用标定的工具对待加工毛坯进行测量，并在模拟仿真系统中利用测量矩阵建立加工毛坯的镜像，在模拟仿真系统中实现刀轨迹转换。实验和实际加工结果表明，该标定方法具有标定过程简单、标定精度高的优点，双侧通槽加工的错位误差小于0.73 mm。

基 金

2

田春苗, 季泽平, 阿勇嘎, 张学炜, 唐术锋, 郭世杰. 基于GA-ACO-BP网络的机床主轴热误差预测[J]. 制造技术与机床, 2022(9): 153-161.

基于GA-ACO-BP网络的机床主轴热误差预测

田春苗 季泽平 阿勇嘎 张学炜 唐术锋 郭世杰

（ 内蒙古工业大学机械工程学院）

摘 要

为解决反向传播（BP）神经网络建立的主轴热误差预测模型精度低、收敛速度慢和易陷入局部最优解的缺点，利用K-means++算法和相关性分析对温度测点进行优化并提取热敏感点，并利用遗传算法（GA）对蚁群进行交叉变异处理，构建GA-ACO网络来确定最优的隐含层节点数、权值、阈值，实现对BP神经网络拓扑结构的优化。分别建立基于BP和GA-ACO-BP网络的主轴热误差预测模型，以双转台五轴加工中心为研究对象，采用五点法对主轴热误差进行测量。热误差实验结果表明：K-means++算法与Person、Sperman和Kendall相关分析相结合可有效降低温度变量间的多重共线性；GA-ACO-BP模型可实现对主轴热误差的预测具有更高的预测精度。

基 金

国家自然基金（52065053）；中央引导地方科技发展计划（2020ZY0002）

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王浩杰, 曹自洋, 张洋精. 航空涡轮叶片扩散型气膜孔电火花铣削加工关键工艺研究[J]. 制造技术与机床, 2022(9): 69-76.

航空涡轮叶片扩散型气膜孔电火花铣削加工

关键工艺研究

王浩杰 曹自洋 张洋精

（ 苏州科技大学机械工程学院）

摘 要

针对Inconel 718航空涡轮叶片扩散型气膜孔加工中复杂三维微细型腔的加工要求，采用微细电火花端部放电分层铣削加工工艺，针对铣削加工中分层厚度、运动轴90°转角伺服加减速控制等关键工艺对三维结构纵横截面轮廓度的影响进行研究。建立电火花铣削加工底面轮廓通用数学模型，利用MATLAB仿真分析不同初始分层厚度对轮廓底面的影响，通过试验获取0.005 mm初始加工深度并加工出表面轮廓度小于0.01 mm的三维扩散型气膜孔纵向截面。针对三维结构横向截面中存在的90°大转角，采用混合S型伺服进给控制策略，减小90°转角处因过大速降引起的内凹横向截面，通过试验获得高精度扩散型气膜孔横向截面。

基 金

国家自然科学基金项目（51905363）；江苏省中外合作办学平台联合科研项目（2019-21）

4

黄波, 赵飞, 王佳, 何庆中, 王宇峰. 基于机器视觉自动化装配系统研究[J]. 制造技术与机床, 2022(9): 117-122.

基于机器视觉自动化装配系统研究

黄波 赵飞 王佳 何庆中 王宇峰

（ 四川轻化工大学机械工程学院）

摘 要

在装配环节，针对目前多数企业（尤其是中小型企业）采用人工装配、劳动量大、装配效率低的问题，提出一种基于机器视觉的自动化装配系统研究。以YB100型转子式机油泵为研究对象，通过SolidWorks软件进行虚拟样机三维结构设计，Halcon做相机内参标定，分层式系统控制以及人机交互平台搭建，完成实物搭建与装配流程实物说明。最后，经过重复性测试计算与装配时间的实验分析测试，可得出，自动化装配的重复定位精度0.02 mm，且根据测试零件定位时间可得出各个零件装配在500 ms以内，满足机油泵装配在精度与效率上的要求。

基 金

过程装备与控制工程四川省高校重点实验室开放基金（GK201802）；人工智能四川省重点实验室项目（2018RZY01，2020RYY01）

5

毛柯夫, 苑明海, 孙超, 裴凤雀, 顾文斌. 基于扰动事件的智能车间生产管理系统研究[J]. 制造技术与机床, 2022(9): 97-103.

基于扰动事件的智能车间生产管理系统研究

毛柯夫 苑明海 孙超 裴凤雀 顾文斌

（河海大学机电工程学院）

摘 要

智能车间异构制造资源众多，车间扰动繁杂，生产服务模块更加多样且复杂，因此为了实现对车间不同功能模块的清晰化管理，设计开发一种基于扰动事件的智能车间生产管理系统尤为重要。根据用户对产品独特性和时效性要求，提出了基于智能车间扰动事件的调度管理系统业务流程和总体架构。采用B/S(Browser/Server)体系结构，并基于Visual Studio.NET集成平台，使用Web ASP.NET进行数据库开发，从五大功能模块进行设计，实现车间制造数据信息的充分利用，并对系统的主要功能界面进行展示，最后验证智能制造车间对异常事件监控处理及生产调度模型的可行性和合理性。

基 金

江苏省自然科学基金面上项目（BK20201162）；教育部人文社科规划基金项目（21YJA630111）

6

陈俊, 兰希, 康绍鹏, 强红宾, 刘凯磊. 基于Python的多轴线连杆转向系统数字化平台设计[J]. 制造技术与机床, 2022(9): 82-89.

基于Python的多轴线连杆转向系统

数字化平台设计

陈俊① 兰希② 康绍鹏① 强红宾① 刘凯磊①

（①江苏理工学院机械工程学院

②中国机械工程学会）

摘 要

随着各类重型装备及大型构件的运输及施工任务急剧增加，大型运载装备的需求不断增多，针对模块化轴线运输车的转向连杆系统设计问题，提出了连杆转向系统数字化设计方法。在多轴线车连杆转向系统的理论基础下，采用Python对SolidWorks各功能模块以及MATLAB优化算法实现开发调用，建立了连杆转向系统的数字化设计平台，开发人机交互的图形用户界面，可根据用户所需，优化调整连杆转向系统孔位布置，实现最优转向角度，并将各参数传输至三维模型中，实现参数化设计及自动化装配。以三轴线连杆转向系统为例，进行了参数化设计与优化，转角误差减小至2.4°以内，提高了轴线车转向精度，设计效率提高约45%以上。

基 金

国家自然科学基金项目（51805228）；江苏省高等学校自然科学研究项目（20KJB580005）

7

曾芬芳, 杜坤鹏, 王华昌. 基于MBD的三维装配工艺规划系统的研究与应用[J]. 制造技术与机床, 2022(9): 148-152.

基于MBD的三维装配工艺规划系统

的研究与应用

曾芬芳① 杜坤鹏② 王华昌③

（ ①汉开目信息技术股份有限公司

②西安飞机工业（集团）有限责任公司

③华中科技大学）

摘 要

三维装配工艺以动画的形式，辅以音频和文字，直观生动地表达装配过程和装配要求，工人容易理解且不易产生歧义，对提高装配质量和提高效率非常有效。文章研究了如何有效利用三维模型中的信息，快速高质量地完成三维装配工艺。首先通过对MBD技术的研究，建立了基于MBD的装配信息模型；其次提出了“拆卸定义装配”的方式来规划装配活动，将拆卸活动归纳为螺旋运动、直线运动等多类拆卸活动，通过对拆卸活动的顺序、拆卸活动的属性做“逆操作”来定义装配活动；最后采用基于MBD的装配信息模型和“拆卸定义装配”的模式研发了三维装配工艺规划系统，此系统通过在制造企业的应用，验证了方案的可行性和合理性，缩短装配工艺设计周期，提高装配效率和质量。

基 金

国家重点研发计划项目（2019YFB1707501）

8

林杰, 宣寒玉, 宋学勇, 赵敏. 基于机器视觉微小螺纹孔缺陷智能检测技术的研究[J]. 制造技术与机床, 2022(9): 104-110.

基于机器视觉微小螺纹孔缺陷

智能检测技术的研究

林杰① 宣寒玉② 宋学勇① 赵敏①

（ ①苏州凌云视界智能设备有限责任公司

②苏州电加工机床研究所有限公司）

摘 要

针对手机结构件中微小螺纹孔质量检测难题，使用多相机组合的创新设计和光学结构系统创新，通过包含图像采集技术、数据传输技术、多种缺陷的分类技术，以及缺陷图片存储和分析等技术的研究，设计了一种基于机械视觉微小螺纹孔缺陷智能检测系统性方法。不仅介绍了该检测方法的硬件系统如相机、镜头、光源和棱镜等硬件的设计方法，还介绍了螺纹小径的测量算法、螺纹圈数检测算法等螺纹检测算法和软件的设计方法。最后，通过实验研究，该技术方法的先进性和可行性得到了验证，为该技术的推广应用奠定了理论与实验基础。

基 金

国家科技重大专项（2017ZX04021001-006）

9

王正桓, 张超锋. 基于多层融合网络钛合金铣削加工过程中切削力预测研究[J]. 制造技术与机床, 2022(9): 90-96.

基于多层融合网络钛合金铣削加工

过程中切削力预测研究

王正桓① 张超锋②

（ ①江南大学信息化建设与管理中心

②江南大学机械工程学院）

摘 要

针对制造装备中钛合金材料在铣削加工过程中对切削力预测研究的问题，提出了一种基于多层融合网络结构的方法来对切削力进行预测研究。首先对钛合金在VMC600加工中心上进行不同转速、进给速度和轴向切深的铣削实验并将采集到的实验数据利用融合网络进行预测分析。其次对单一模型与基础2层融合网络两种不同方法开展预测分析。在明确2层融合网络预测优势的情形下，进一步开展在不同层数情况下的预测精度和计算时间成本情况的研究。研究结果表明多层融合网络预测精度比单一模型平均提高了78.19%，当网络层数为6层时达到了预测精度最佳。利用多层融合网络对钛合金铣削过程中的切削力变化取得较好的预测效果，从而为铣削过程中合理制定加工工艺提供重要的参考。

基 金

江苏省现代教育技术研究智慧校园专项课题（2020-R-84358）

10

王林, 张春燕, 全宏杰, 张胜文. 大型船用螺旋桨插铣机器人运动学分析与仿真[J]. 制造技术与机床, 2022(9): 33-39.

大型船用螺旋桨插铣机器人运动学分析与仿真

王林 张春燕 全宏杰 张胜文

（ 江苏科技大学机械工程学院）

摘 要

提出了一种用于插铣加工的四自由度机器人设计方案，建立了机器人的三维结构模型；采用改进的D-H参数建立了机器人的运动学模型，求出了机器人运动学的正解和逆解；基于运动学模型，借助Matlab工具箱建立了机器人的仿真模型；用蒙特卡洛法求出了机器人末端刀具的可达空间，在给定机器人初末位置的条件下，对机器人进行轨迹规划，并与螺旋桨桨叶曲面轮廓进行对比；结果表明，机器人末端刀具的工作空间与大型螺旋桨桨叶曲面轮廓相吻合，轨迹规划合理，满足实际加工要求。

基 金

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