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練少勛, 南曉萱, 王杼榮, 席文明. 機器人為測量系統的工具坐標系標定方法研究[J]. 制造技術與機床, 2022 (9): 27-32.

機器人為測量系統的工具坐標系標定方法研究

練少勛 南曉萱 王杼榮 席文明

（ 廈門大學航空航天學院）

摘 要

構建機器人模擬仿真系統并對機器人末端工具進行標定，可以提高機器人加工精度并實現軌跡快速編程。文章利用實際機器人系統與機器人模擬仿真系統的鏡像關系，以實際機器人作為測量工具，實現機器人末端工具的標定。首先，在機器人末端安裝標定探針，測量已知尺寸的長方體標定塊在機器人空間中的位姿，并在機器人模擬仿真系統中建立該長方體的鏡像模型。其次，利用機器人末端工具相對于長方體邊、面的位姿關系與機器人末端工具模型相對于長方體模型邊、面的位姿關系一致的條件，調整工具模型相對于機器人模型末端的位姿，建立工具在兩個系統中的鏡像關系。最后，利用標定的工具對待加工毛坯進行測量，并在模擬仿真系統中利用測量矩陣建立加工毛坯的鏡像，在模擬仿真系統中實現刀軌跡轉換。實驗和實際加工結果表明，該標定方法具有標定過程簡單、標定精度高的優(yōu)點，雙側通槽加工的錯位誤差小于0.73 mm。

基 金

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田春苗, 季澤平, 阿勇嘎, 張學煒, 唐術鋒, 郭世杰. 基于GA-ACO-BP網絡的機床主軸熱誤差預測[J]. 制造技術與機床, 2022(9): 153-161.

基于GA-ACO-BP網絡的機床主軸熱誤差預測

田春苗 季澤平 阿勇嘎 張學煒 唐術鋒 郭世杰

（ 內蒙古工業(yè)大學機械工程學院）

摘 要

為解決反向傳播（BP）神經網絡建立的主軸熱誤差預測模型精度低、收斂速度慢和易陷入局部最優(yōu)解的缺點，利用K-means++算法和相關性分析對溫度測點進行優(yōu)化并提取熱敏感點，并利用遺傳算法（GA）對蟻群進行交叉變異處理，構建GA-ACO網絡來確定最優(yōu)的隱含層節(jié)點數、權值、閾值，實現對BP神經網絡拓撲結構的優(yōu)化。分別建立基于BP和GA-ACO-BP網絡的主軸熱誤差預測模型，以雙轉臺五軸加工中心為研究對象，采用五點法對主軸熱誤差進行測量。熱誤差實驗結果表明：K-means++算法與Person、Sperman和Kendall相關分析相結合可有效降低溫度變量間的多重共線性；GA-ACO-BP模型可實現對主軸熱誤差的預測具有更高的預測精度。

基 金

國家自然基金（52065053）；中央引導地方科技發(fā)展計劃（2020ZY0002）

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王浩杰, 曹自洋, 張洋精. 航空渦輪葉片擴散型氣膜孔電火花銑削加工關鍵工藝研究[J]. 制造技術與機床, 2022(9): 69-76.

航空渦輪葉片擴散型氣膜孔電火花銑削加工

關鍵工藝研究

王浩杰 曹自洋 張洋精

（ 蘇州科技大學機械工程學院）

摘 要

針對Inconel 718航空渦輪葉片擴散型氣膜孔加工中復雜三維微細型腔的加工要求，采用微細電火花端部放電分層銑削加工工藝，針對銑削加工中分層厚度、運動軸90°轉角伺服加減速控制等關鍵工藝對三維結構縱橫截面輪廓度的影響進行研究。建立電火花銑削加工底面輪廓通用數學模型，利用MATLAB仿真分析不同初始分層厚度對輪廓底面的影響，通過試驗獲取0.005 mm初始加工深度并加工出表面輪廓度小于0.01 mm的三維擴散型氣膜孔縱向截面。針對三維結構橫向截面中存在的90°大轉角，采用混合S型伺服進給控制策略，減小90°轉角處因過大速降引起的內凹橫向截面，通過試驗獲得高精度擴散型氣膜孔橫向截面。

基 金

國家自然科學基金項目（51905363）；江蘇省中外合作辦學平臺聯合科研項目（2019-21）

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黃波, 趙飛, 王佳, 何慶中, 王宇峰. 基于機器視覺自動化裝配系統研究[J]. 制造技術與機床, 2022(9): 117-122.

基于機器視覺自動化裝配系統研究

黃波 趙飛 王佳 何慶中 王宇峰

（ 四川輕化工大學機械工程學院）

摘 要

在裝配環(huán)節(jié)，針對目前多數企業(yè)（尤其是中小型企業(yè)）采用人工裝配、勞動量大、裝配效率低的問題，提出一種基于機器視覺的自動化裝配系統研究。以YB100型轉子式機油泵為研究對象，通過SolidWorks軟件進行虛擬樣機三維結構設計，Halcon做相機內參標定，分層式系統控制以及人機交互平臺搭建，完成實物搭建與裝配流程實物說明。最后，經過重復性測試計算與裝配時間的實驗分析測試，可得出，自動化裝配的重復定位精度0.02 mm，且根據測試零件定位時間可得出各個零件裝配在500 ms以內，滿足機油泵裝配在精度與效率上的要求。

基 金

過程裝備與控制工程四川省高校重點實驗室開放基金（GK201802）；人工智能四川省重點實驗室項目（2018RZY01，2020RYY01）

5

毛柯夫, 苑明海, 孫超, 裴鳳雀, 顧文斌. 基于擾動事件的智能車間生產管理系統研究[J]. 制造技術與機床, 2022(9): 97-103.

基于擾動事件的智能車間生產管理系統研究

毛柯夫 苑明海 孫超 裴鳳雀 顧文斌

（河海大學機電工程學院）

摘 要

智能車間異構制造資源眾多，車間擾動繁雜，生產服務模塊更加多樣且復雜，因此為了實現對車間不同功能模塊的清晰化管理，設計開發(fā)一種基于擾動事件的智能車間生產管理系統尤為重要。根據用戶對產品獨特性和時效性要求，提出了基于智能車間擾動事件的調度管理系統業(yè)務流程和總體架構。采用B/S(Browser/Server)體系結構，并基于Visual Studio.NET集成平臺，使用Web ASP.NET進行數據庫開發(fā)，從五大功能模塊進行設計，實現車間制造數據信息的充分利用，并對系統的主要功能界面進行展示，最后驗證智能制造車間對異常事件監(jiān)控處理及生產調度模型的可行性和合理性。

基 金

江蘇省自然科學基金面上項目（BK20201162）；教育部人文社科規(guī)劃基金項目（21YJA630111）

6

陳俊, 蘭希, 康紹鵬, 強紅賓, 劉凱磊. 基于Python的多軸線連桿轉向系統數字化平臺設計[J]. 制造技術與機床, 2022(9): 82-89.

基于Python的多軸線連桿轉向系統

數字化平臺設計

陳?、? 蘭希② 康紹鵬① 強紅賓① 劉凱磊①

（①江蘇理工學院機械工程學院

②中國機械工程學會）

摘 要

隨著各類重型裝備及大型構件的運輸及施工任務急劇增加，大型運載裝備的需求不斷增多，針對模塊化軸線運輸車的轉向連桿系統設計問題，提出了連桿轉向系統數字化設計方法。在多軸線車連桿轉向系統的理論基礎下，采用Python對SolidWorks各功能模塊以及MATLAB優(yōu)化算法實現開發(fā)調用，建立了連桿轉向系統的數字化設計平臺，開發(fā)人機交互的圖形用戶界面，可根據用戶所需，優(yōu)化調整連桿轉向系統孔位布置，實現最優(yōu)轉向角度，并將各參數傳輸至三維模型中，實現參數化設計及自動化裝配。以三軸線連桿轉向系統為例，進行了參數化設計與優(yōu)化，轉角誤差減小至2.4°以內，提高了軸線車轉向精度，設計效率提高約45%以上。

基 金

國家自然科學基金項目（51805228）；江蘇省高等學校自然科學研究項目（20KJB580005）

7

曾芬芳, 杜坤鵬, 王華昌. 基于MBD的三維裝配工藝規(guī)劃系統的研究與應用[J]. 制造技術與機床, 2022(9): 148-152.

基于MBD的三維裝配工藝規(guī)劃系統

的研究與應用

曾芬芳① 杜坤鵬② 王華昌③

（ ①漢開目信息技術股份有限公司

②西安飛機工業(yè)（集團）有限責任公司

③華中科技大學）

摘 要

三維裝配工藝以動畫的形式，輔以音頻和文字，直觀生動地表達裝配過程和裝配要求，工人容易理解且不易產生歧義，對提高裝配質量和提高效率非常有效。文章研究了如何有效利用三維模型中的信息，快速高質量地完成三維裝配工藝。首先通過對MBD技術的研究，建立了基于MBD的裝配信息模型；其次提出了“拆卸定義裝配”的方式來規(guī)劃裝配活動，將拆卸活動歸納為螺旋運動、直線運動等多類拆卸活動，通過對拆卸活動的順序、拆卸活動的屬性做“逆操作”來定義裝配活動；最后采用基于MBD的裝配信息模型和“拆卸定義裝配”的模式研發(fā)了三維裝配工藝規(guī)劃系統，此系統通過在制造企業(yè)的應用，驗證了方案的可行性和合理性，縮短裝配工藝設計周期，提高裝配效率和質量。

基 金

國家重點研發(fā)計劃項目（2019YFB1707501）

8

林杰, 宣寒玉, 宋學勇, 趙敏. 基于機器視覺微小螺紋孔缺陷智能檢測技術的研究[J]. 制造技術與機床, 2022(9): 104-110.

基于機器視覺微小螺紋孔缺陷

智能檢測技術的研究

林杰① 宣寒玉② 宋學勇① 趙敏①

（ ①蘇州凌云視界智能設備有限責任公司

②蘇州電加工機床研究所有限公司）

摘 要

針對手機結構件中微小螺紋孔質量檢測難題，使用多相機組合的創(chuàng)新設計和光學結構系統創(chuàng)新，通過包含圖像采集技術、數據傳輸技術、多種缺陷的分類技術，以及缺陷圖片存儲和分析等技術的研究，設計了一種基于機械視覺微小螺紋孔缺陷智能檢測系統性方法。不僅介紹了該檢測方法的硬件系統如相機、鏡頭、光源和棱鏡等硬件的設計方法，還介紹了螺紋小徑的測量算法、螺紋圈數檢測算法等螺紋檢測算法和軟件的設計方法。最后，通過實驗研究，該技術方法的先進性和可行性得到了驗證，為該技術的推廣應用奠定了理論與實驗基礎。

基 金

國家科技重大專項（2017ZX04021001-006）

9

王正桓, 張超鋒. 基于多層融合網絡鈦合金銑削加工過程中切削力預測研究[J]. 制造技術與機床, 2022(9): 90-96.

基于多層融合網絡鈦合金銑削加工

過程中切削力預測研究

王正桓① 張超鋒②

（ ①江南大學信息化建設與管理中心

②江南大學機械工程學院）

摘 要

針對制造裝備中鈦合金材料在銑削加工過程中對切削力預測研究的問題，提出了一種基于多層融合網絡結構的方法來對切削力進行預測研究。首先對鈦合金在VMC600加工中心上進行不同轉速、進給速度和軸向切深的銑削實驗并將采集到的實驗數據利用融合網絡進行預測分析。其次對單一模型與基礎2層融合網絡兩種不同方法開展預測分析。在明確2層融合網絡預測優(yōu)勢的情形下，進一步開展在不同層數情況下的預測精度和計算時間成本情況的研究。研究結果表明多層融合網絡預測精度比單一模型平均提高了78.19%，當網絡層數為6層時達到了預測精度最佳。利用多層融合網絡對鈦合金銑削過程中的切削力變化取得較好的預測效果，從而為銑削過程中合理制定加工工藝提供重要的參考。

基 金

江蘇省現代教育技術研究智慧校園專項課題（2020-R-84358）

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王林, 張春燕, 全宏杰, 張勝文. 大型船用螺旋槳插銑機器人運動學分析與仿真[J]. 制造技術與機床, 2022(9): 33-39.

大型船用螺旋槳插銑機器人運動學分析與仿真

王林 張春燕 全宏杰 張勝文

（ 江蘇科技大學機械工程學院）

摘 要

提出了一種用于插銑加工的四自由度機器人設計方案，建立了機器人的三維結構模型；采用改進的D-H參數建立了機器人的運動學模型，求出了機器人運動學的正解和逆解；基于運動學模型，借助Matlab工具箱建立了機器人的仿真模型；用蒙特卡洛法求出了機器人末端刀具的可達空間，在給定機器人初末位置的條件下，對機器人進行軌跡規(guī)劃，并與螺旋槳槳葉曲面輪廓進行對比；結果表明，機器人末端刀具的工作空間與大型螺旋槳槳葉曲面輪廓相吻合，軌跡規(guī)劃合理，滿足實際加工要求。

基 金

聲明：