摘要:针对汽车转向节自动化加工需求，研究转向节位姿估计实现方法。构建转向节检测整体方案，对相机畸变进行标定，并根据标定结果产生点云；针对转向节中心孔尺寸存在偏差，无法直接利用点云配准技术实现3D坐标间接定位问题，利用2D图像处理确定像素坐标配合深度相机索引深度值确定抓取点3D坐标；对转向节不同姿态估计问题，利用SAC-IA算法将待检测转向节点云与模板转向节点云进行初始配准，再利用NDT算法进行细配准；开发软件进行测试。结果表明：用所提算法细配准，匹配得分为27 mm2，验证了转向节姿态估计的精度。

摘要:工业检测过程中，根据分辨率的高低，采集的图像分为加工纹理清晰和模糊两种情况。提出一种基于改进Otsu算法的游标卡尺卡爪缝隙检测方法，基于四叉树理论解决目标像素点较少时Otsu算法效果不好的问题。高分辨率图像下的游标卡尺表面纹理清晰，难以区分纹理特征和缝隙特征。为解决此问题，对采集的缝隙图像进行预处理，利用改进Otsu计算其阈值，进行边缘检测、缝隙特征提取和直线拟合，以完成对游标卡尺缝隙的自动检测和准确识别。建立一套实验装置，利用纹理清晰的缝隙图像验证所提缝隙检测方法的有效性。结果表明：该算法可以实现对缝隙边缘的精确自动提取和检测，同时单张图片的检测时间约为400 ms，满足工业实时检测的要求。

摘要:齿面凹坑是常见的齿轮缺陷之一，在轮船、矿业机械、风电齿轮等大型重载齿轮传动机构中，齿轮更换拆卸极为不便，为避免齿轮发生严重失效造成的重大损失，需要准确判断齿轮的磨损特征和预测故障出现的时间和位置，探究齿面坑状缺陷对齿轮磨损进程的影响尤为必要。以齿面单坑缺陷齿轮的啮合历程为研究对象，采用控制变量的方法进行齿轮磨损特征对比。通过搭建的力系闭式齿轮试验台进行重载试验，利用铁谱分析技术和油样分析技术对磨损粒子作定量、定性分析，结合有限元分析和和齿面磨痕扫描电镜图片探究单坑缺陷下斜齿轮磨损演变与齿轮啮合状态的映射机制。研究结果表明：凹坑打在承载区，斜齿轮沿接触线方向的应力分布不均匀，凹坑周边区域存在应力集中现象；坑状缺陷改变了齿轮的啮合状态，缺陷轮齿齿根应力值明显大于正常轮齿，使得坑状缺陷的轮齿齿面抗磨损能力提高，但轮齿刚度降低，尤其进入剧烈磨损的后期，磨粒数量快速上升，并伴随齿面严重的剥落和塑性变形，加速轮齿疲劳断裂。

摘要:多特征体零件在四轴和五轴编程中因为超多的特征关系和复杂的矢量控制，一直是编程师的难题。缠绕轴编程是一种为应对多轴编程中超复杂体零件多特征、难编程等问题提出的新颖处理方案，能够有效解决多特征体零件在多轴编程时效率慢和容错率低的问题。其思路是以后处理的个性化定制为介质，均衡立体编程和平面编程的优缺点，针对复杂体零件，通过降低编程轮廓曲线的空间维度，在低维度编程，完成后将编程好的刀路转曲线，再将曲线升维，依托该曲线编制多轴刀路。该方法能够很好地解决多特征零件的多轴编程问题，是一种有效的编程思路。但是其中的转换机制通过不断升维和降维依然较繁琐，也很难用普通的数学公式或者矩阵表示，不利于深入研究和开发快捷应用。通过介绍此种编程方法，结合MATLAB的BP神经网络算法，构建输入输出层和隐含层，训练出其中的隐含关系，以达到去除中间繁琐的变换、能够直接使用的目的，为快捷、方便地使用此编程方法提供了完整的思路和理论支撑。并且通过数据分析对普通方法编程结果、降维编程结果、MATLAB自动曲线编程结果进行了空间拟合，然后进行对比后两组结果与普通编程结果之间的误差大小来证明该方法切实可行。

摘要:环境污染场地调查及风险评估对保障用地安全尤为重要。为了向土壤修复与污染治理工作提供准确的科学依据，针对勘察取样工作研发了全液压直推式土壤取样钻机。该钻机动力头设计为冲击、回转一体式的多功能冲旋机构，较传统冲击、回转分离式动力头结构更加紧凑。机架可实现多角度倾斜作业，集成式操作台实现可视化控制，施工作业更加便捷；液压系统采用电液控制的开式负载敏感回路，钻机工作时马达的转速和冲击锤的冲击速度、冲击力可随地层变化、工艺要求实时调节。该钻机整体结构紧凑，操控可视化，是集智能化、模块化、轻便化于一体的技术集成，能够满足国内土壤环境调查日益严格的技术要求，具有广阔的应用前景。

摘要:针对磁流变液传动装置转矩偏小和温度升高磁流变液性能下降的问题，提出一种磁流变液和电磁摩擦联合传动装置，并介绍其工作原理。利用Maxwell软件对装置进行磁场有限元分析，得到线圈在不同位置时磁流变液工作区域内的磁场强度和磁感应强度；基于圆筒式磁流变液传动装置转矩公式和电磁吸力公式，计算出磁流变液传递的转矩和电磁摩擦转矩。结果表明：随线圈分布位置距离摩擦盘越近，装置传递的转矩越大；当线圈分布在主动轴两端最外侧且距摩擦盘0 mm时，电磁摩擦转矩达到最大值96.86 N·m，同时磁流变液传递转矩也达到最大值36.60 N·m，总传动转矩为130.25N·m；相较于单一的磁流变液传动，电磁摩擦与磁流变联合传动装置传递转矩性能提升255%。

摘要:高刚度的伺服系统在柔性传动机构中极易引起机械谐振。为提高系统的鲁棒性，通常采用自适应陷波滤波器，但会产生机械谐振频率偏移现象，无法快速实现振动抑制。基于此现象，从系统阻尼、离散化周期以及陷波器串入3个角度对机械谐振频率的影响进行了定量分析，深入剖析机械谐振频率偏移现象的机制，揭示了谐振频率变化的本质原因。通过理论分析，得出在谐振出现偏移现象时最有效最快速的陷波频率仍是系统自然谐振频率（NTF）的结论。最后，通过MATLAB/Simulink和实验验证了理论分析的正确性与有效性。

摘要:确定合理的橡胶本构模型对于研究其高弹特性和材料非线性至关重要。石油天然气钻采用防喷器胶芯常用丁腈橡胶，其本构模型参数会直接影响到有限元分析结果的可靠性。提出一种基于实验的研究方法，通过对丁腈橡胶试块进行单轴压缩实验，获取的应力-应变对应值与利用应变能函数计算的应力-应变关系进行拟合，确定了Mooney-Rivilin 本构模型关键参数C10 和 C01。分别与数值分析和ABAQUS有限元仿真模拟对比，验证了参数C10 和C01 的正确性和合理性。通过单轴压缩实验获取的Mooney-Rivilin 本构模型参数的研究方法，为工业环境下丁腈橡胶材料理论研究提供了方便。

摘要:针对成形法加工大型圆柱齿轮中的齿距误差，根据大型齿轮齿距精度的评定方法，分析机床热变形误差、刀具磨损误差及回转台分度误差对齿轮齿距误差的影响，研究齿距分度、连续分度对齿轮齿距误差的影响规律。基于跨齿分度，优化齿轮精加工工序，以降低齿距误差，并对优化效果进行试验验证。结果表明：跨齿分度法可有效降低因机床热变形、刀具磨损、回转工作台分度分辨率导致的齿轮齿距误差，较大幅度提高大型圆柱齿轮齿距的加工精度。

摘要:针对目前主流测量软件在示教编程过程中，在某些情景下无法自动生成正确测量路径的弊端，基于安全平面功能，提出新的路径规划算法，并将其集成到国产测量软件DirectDMIS中，在不增加测量软件任何操作和设置的条件下，解决了特定测量情景下示教过程中的自动路径规划问题。并通过实际应用与主流测量软件PC-DMIS进行对比，验证了此算法的有效性与实用性。

摘要:RTCP是五轴加工中心提供的空间五轴联动加工零件的一种先进功能，维护RTCP精度对提高机床加工精度有重要意义。针对机床不具备球杆仪等专用测量装置情况下，探索一种简单可行的RTCP误差检测与补偿的问题，改进了机床制造商提供的经验计算公式，对比了改进后与改进前机床的精度数据，说明了改进可行性。

摘要:小型激光雕刻机在广告、工艺品加工等行业应用广泛，是重要的加工设备之一。现有工业级小型激光雕刻机智能化程度低，不能很好地监控和分析设备运行状态。针对以上问题设计虚实同步的小型激光雕刻机，基于数字孪生理念，设计并搭建系统平台，建立虚拟模型，构建基于OPC UA等通信方式的通信网络，并利用该平台进行了激光雕刻测试。结果表明：控制激光强度的du值对雕刻质量影响很大，在同一du值、某一速度范围内，随着电机速度降低，雕刻质量提升，而速度过慢则会出现刻痕焦黑。实验还验证了该系统在一定精度范围内实现了虚实运动位置的重合，实现了加工状态和设备状态两种运行状态的监测功能。

摘要:大规模定制生产的质量控制体系建立在全面质量管理基础上，针对制造型企业采用大规模定制生产模式的特点，为提高质量控制系统的效率，提出改进型AEWMAQ控制图。使用TURNSIM仿真系统模拟相关数据，通过VBA创建用户自定义动态数据交换对Excel/Minitab交互系统进行二次开发，实现数据实时共享。通过实验验证了此交互系统的可行性，且AEWMAQ控制图较传统控制图具有更高的灵敏性和预测能力。将该系统运用于大规模定制生产的过程质量控制中，提升了质量监控的便捷性，同时降低了企业的生产成本。

摘要:针对电液伺服系统中的扰动抑制问题，提出一种预设性能自适应抗扰控制器。在所提出的控制架构中，针对所考虑的电液伺服系统动态模型设计一种自适应扩张状态观测器，对系统中所存在的内外集总干扰进行估计，并利用自适应的形式动态调节观测器增益。设计一种预设性能的自适应反步控制器补偿干扰，并控制系统输出误差在预期的区间内收〖JP2〗敛。在反馈控制器的设计中,利用神经网络逼近未补偿扰动及虚拟控制律的导数。利用Lyapunov理论分析系统的稳定性。通过仿真试验验证所提方法的有效性，并与传统控制方法进行比较。结果表明：所提出的控制方法具有更好的伺服和抗扰性能。

摘要:在传统生产线制造过程中，由于质量信息离散化，获取数据和存储信息不及时，过程质量状态不能实时监控等，造成产品质量异常问题处理不及时、生产成本浪费以及工序能力判断不准确等问题。为解决此问题，以主轴箱箱体加工生产线为研究对象，提出基于指数加权移动平均法（EWMA）的零件加工过程动态质量控制解决方案。利用指数加权移动平均法（EWMA）优化、OPC实时数据采集系统、Web开发平台、MySQL数据库等集成建立了QMS质量控制架构模型。实时采集主轴箱生产线制造过程中的质量数据并进行传输，得到过程质量监测的信息数据。结合EWMA分析主轴箱箱体加工过程中关键质量特征值的控制范围，并将绘制的SPC控制曲线显示在客户端，有效提高质量控制的实时性与准确性。

摘要:为提高dVRK外科机器人控制系统的快速响应性和控制实时性，开发一种基于实时目标机Speedgoat的机器人实时控制系统。通过搭建宿主机-目标机机器人控制平台，设计UDP Real Time通信模型块，建立宿主机、目标机的运行模型，实现对机器人的实时控制。结果表明：实时控制系统可准确地完成对dVRK机器人的数据采集和相关控制算法验证；搭建的Speedgoat实时控制平台具有在线调参、实时仿真、目标代码快速原型化、仿真精度高、可靠性好等优点，大大缩短了dVRK机器人控制算法的研制周期。

摘要:针对现有国内乳化液泵站中使用的电磁补水阀额定工作压力低、流量小，已不能满足现有大采高综采工作面使用要求，采用杠杆原理和先导液控原理对阀进行优化设计，解决电磁铁推力小、行程短的问题，使其可以适应大流量的工况，具有更高的可靠性。另外此补水阀采用模块化设计，可以根据实际情况的需要，改变其中某一部件以改变主阀的压力和流量，满足不同工况的需求，具有更好的实用性。

摘要:为解决井下乳化液混合不便、配比不精确等问题，应用TRIZ创新理论设计了一款基于电磁比例技术的乳化液配比装置。建立问题模型后，采用功能分析法对系统进行分析并导出系统主要矛盾；采用分离原理以及科学效应库解决了2个主要物理矛盾，并采用矛盾矩阵解决新产生的技术矛盾，最终完善了实施方案：使用电磁阀控制进入配比马达中油的流量，相应地改变配比泵的转速，以达到改变液压油流量的目的；并增加了浓度传感器实现浓度反馈，实现了乳化液的自动配比以及精确配比。在实际生产应用中，方案增加了乳化液配比可靠性，降低了工人劳动强度，减少了因乳化液浓度过高带来的用油成本和环境污染。

摘要:针对目前水泵测试系统存在的自动化程度低、功能单一等问题，以工控机为载体，基于上位机与下位机协作控制的方式，研制一套电子水泵综合性能测试系统。该电气系统下位机采用PLC控制比例阀和真空泵等电气元件，完成测试流程控制；采用温控仪控制加热棒工作，可自动调节测试介质温度；基于研华高精度数据采集模块采集传感器数据并传输给上位机；上位机以LabVIEW为平台开发测试系统软件，实现数据交互、数据处理、报表生成等功能。结果表明：该系统可实现不同功率的电子水泵在各温度条件下的流量-扬程、流量-功率、流量-汽蚀余量等性能的高度自动化测试。

摘要:为提高采煤机滚筒调高智能化控制精度，对基本萤火虫算法进行改进。对采煤机滚筒调高智能化控制系统进行数学建模，利用改进的萤火虫算法进行滚筒控制系统PID参数寻优，并搭建滚筒调高智能化控制系统Simulink仿真模型；对采用改进和基本萤火虫算法系统的响应进行分析。结果表明：系统在阶跃信号、斜坡信号及不同类型干扰信号情况下，改进萤火虫算法优化的PID控制器的系统响应性能和抗干扰性能均得到明显改善；阶跃信号下，优化后系统的超调量减小21.6%；斜坡信号下，优化后系统超调量减小38.4%；脉冲干扰信号下，优化后系统超调量减小21.9%；阶跃干扰信号下，优化后系统超调量减小33.2%；随机干扰信号下，优化后的响应曲线波荡范围减小40.1%。

摘要:在分析XH10ZAYFT00(GJ)〖BFQ〗回转缓冲阀结构及原理的基础上，在AMESim中建立该回转缓冲阀的模型，并搭建回转驱动液压系统。根据实际工况确定系统参数，对不同工况进行动态仿真。通过对比分析仿真得到的马达及缓冲阀的流量和压力，得到回转缓冲阀动态特性。结果表明：回转缓冲阀可有效减缓压力冲击，延长设备的使用寿命。

摘要:针对轮式里程计误差随时间累积和UWB数据抖动以及非视距问题导致的粗大误差，提出一种基于卡尔曼滤波的数据融合方法，有望在单片机上实现长时高精度定位。该方法使用里程计对UWB数据进行非视距情况判断，然后使用卡尔曼滤波算法对里程计和UWB数据进行不同信赖度下的融合，再使用融合后的数据对里程计数据进行累计误差修正以提高系统长时间运行的精度和稳定性。仿真和实验结果表明:系统可以检测到UWB的视距状态，同时能对里程计数据进行修正，在具有非视距的环境下，融合后的数据较只用UWB数据的稳定性提高了90.5%，精度提高了59.2%，实现了长时间高精度可靠定位。

摘要:以高线打捆机的举升机构为研究对象，为验证所设计的液压系统能否很好地平衡液压缸回程时产生的负负载，同时验证液压缸驱动力是否满足要求，利用MATLAB/Simscape工具箱中的Multibody和Fluids模块,建立高线打捆机举升机构机液联合仿真模型，并进行仿真实验。结果表明：联合仿真能很好地模拟出举升机构回程时在液压系统控制下的液压缸驱动力变化，液压系统对负负载的平衡是有效的，液压缸在运动全程中的驱动力也满足要求，验证了设计的合理性。

摘要:建立考虑半径间隙的轴承-转子系统动力学模型，基于有限差分法并运用超松弛迭代法求解Reynolds方程得到油膜压力分布。计算不同半径间隙和载荷下滑动轴承的油膜特性，得出各静动特性系数、最大油膜压力和最小油膜厚度的变化曲线。在不同半径间隙下对轴承-转子系统进行动力学分析，得到转子系统轴心轨迹、时域响应和频域响应。结果表明：调整轴承半径间隙可以有效减小转子系统因不平衡而产生的振动，降低转子系统的不平衡敏感度，为维持轴承-转子系统在不同工作状态下的稳定提供参考。

摘要:为研究螺旋输送机工作表面摩擦因数对颗粒输送动力学特性的影响，采用离散单元法建立了螺旋输送机的三维离散元数值模型，分析不同表面摩擦因数下颗粒输运速度、作用力矩和作用能量。研究结果表明：随着表面摩擦因数增加，颗粒平均速度变化不大，但速度波动呈先增大后稳定趋势；随着表面摩擦因数增加，作用在内圆柱面和螺旋面上的力矩和能量均呈现增大趋势，力矩和能量的波动更加剧烈；作用在螺旋面上的力矩和能量要远大于作用在内圆柱面上的力矩和能量。合理降低螺旋面的表面摩擦因数可减小输运振动，提高螺旋输送机输运效率。

摘要:针对煤气消耗数据量大，而传统机器学习模型在处理大数据时准确度不高，且数据在时间上有一定规律可循的特点，利用长短时记忆神经网络（LSTM）独特的记忆能力对煤气进行预测。为提高LSTM预测模型精度，使用经验模态分解（EMD）算法将煤气消耗数据分解为若干个相对平稳的固有模态函数和一个残差项r(t)，提出基于EMD-LSTM算法的组合煤气预测模型。结果表明：与BP、EMD-BP、LSTM模型相比，该方法能够准确预测煤气消耗量，为企业节约成本和调度人员进行煤气分配提供参考。

摘要:为保证PCD刀具的使用寿命和加工精度，提高对Ti6Al4V钛合金的加工效率，对PCD刀具精车加工Ti6Al4V钛合金进行模拟仿真分析，并通过响应面分析法计算建立切削力和刀尖温度随刀具参数（前角γo、后角 αo、钝圆半径rε）变化的二次响应面数学模型。根据响应面模型方差分析和显著性检验证明响应面预测模型的有效性，分析PCD刀具精车加工Ti6Al4V钛合金时刀具参数对切削力和刀尖温度的影响从而获得最优刀具参数。结果表明：钝圆半径对切削力的影响最大，后角对刀尖温度的影响最大，适当增大前角、减小后角及钝圆半径能够有效降低切削力、刀尖温度；最终得出最优刀具参数组合为前角γo=12°、后角αo=7°和钝圆半径rε=0.04 mm。

摘要:增材制造技术解除了传统制造方法对零件结构的限制，使越来越多复杂结构的“自由制造”成为可能。超材料的出现打破了自然界传统结构在性能上的限制，实现了许多自然结构无法实现的功能。随着增材制造技术的日益成熟，对于高性能、轻量化构件的需求愈来愈强烈，而超材料在具有自然结构所不具备的超常物理性质前提下，进一步实现了超强超轻的机械目标。增材制造的技术特点消除了超材料的制造约束，提高了超材料的潜力，为结构复杂的机械超材料的成型提供了一种有效的方法。零泊松比结构是一种特殊的机械超材料，它优异的性能引起人们的广泛关注。总结了目前国内外增材制造技术成型机械超材料的相关研究进展和激光选区熔化成型具有零泊松比特性的板壳晶格结构的设计难点，并对其发展进行了展望。

摘要:为消除滚齿机在加工过程中，滚刀主轴振动信号因环境影响而产生的噪声信号，提出一种基于Savitzky Golay -WPT的信号降噪方法。对原信号进行计算，得其最佳小波包分解树；根据最佳分解树，进行小波包变换（WPT），得小波包系数；利用阈值函数对小波包系数进行筛选；结合最小二乘拟合方法对小波包筛选后系数进行重构。结果表明：与传统小波包和CEEMDAN相比,所提方法降噪性能分别提高3135%和2271%；在实际加工数据中，与传统小波包方法对比，该方法可减少中心频率周边干扰，使中心频率特征更突出，降噪效果更明显。

摘要:以SCARA机器人为研究对象，在ADAMS软件中建立SCARA机器人模型，进行仿真。采集SCARA机器人大臂前后端、小臂前后端及底座等容易出现裂纹部位的加速度数据；在MATLAB中运用BP神经网络建立SCARA机器人故障诊断模型，实现利用BP神经网络对SCARA机器人故障进行智能识别与分类。结果表明：BP神经网络的计算结果与期望输出基本一致，验证了其准确性及可靠性。

摘要:工业制造领域内，液压系统一直都是数控加工中的重要单元。因其在可靠度分配中具有可定量定性的特点且受多因素、多层次的影响，采用改进的模糊层次分析法（FAHP），综合考虑后确定影响液压系统的6个因素，通过建立三标度法评判规则，确定模糊一致性矩阵，构建模糊层次结构模型。在MATLAB中对改进后的FAHP模型进行程序编写，导入专家数据，计算并确定各对象层单元对于目标层的综合权重，根据所确定权重对液压系统进行可靠性分配，为数控机床液压系统设计和可靠性研究提供了新的思路。

摘要:为提高同步提取变换（SET）对含噪信号或强调幅-调频（AM-FM）信号的分析效果，分析SET框架。对比基于短时傅里叶变换（STFT）与Chirplet变换（CT）的SET算法，CT比STFT的信号适应性更好，时频分析结果具有更高的能量聚集性。基于Chirplet变换和SET框架推导出同步提取Chirplet变换（SECT）公式。为进一步提高SECT在时频面的时频分析能力，利用相位二阶偏导数获得更加准确的瞬时频率估计；提出二阶同步提取Chirplet变换（SECT2），以获得高分辨率的时频表达。通过分析数值仿真信号、蝙蝠信号以及试验台轴承故障数据，验证了所提方法的有效性。

摘要:针对传统滚动轴承故障诊断方法难以提取和辨识故障特征等问题，提出一种完备变分模态分解（CVMD）和工业多传感器卷积神经网络（MSCNN）相结合的轴承故障识别模型。在采集到的滚动轴承故障振动数据中加入2对符号相反但幅值相等的白噪声，并使用变分模态分解将故障振动数据分解为若干本征模态分量（IMFs）并进行集成平均；利用综合指标选择合适的IMFs分量并重构；针对多传感器结构，在卷积神经网络的基础上，提出MSCNN网络，并将重构后的振动信号输入MSCNN进行自动特征学习与故障诊断。结果表明：所提出的CVMD-MSCNN模型的故障诊断准确率达99.76%，标准差为0.16，相比于其他深度学习方法，其诊断准确率和稳定性较优。

摘要:针对涡轴发动机容易在转子过渡态-稳态间瞬间失衡导致碰摩现象，提出改进遗传算法优化的极限学习机诊断模型。基于某涡轴发动涡轮机匣振动信号包络曲线，仿真涡轴发动机正常状态、燃气涡轮转子碰摩状态、动力涡轮转子碰摩转态、燃气与动力涡轮转子碰摩转态4种工况的振动信号；对振动信号进行频谱分析，提取振动信号特征参数构建故障样本数据集；使用改进遗传算法优化极限学习机，并将它用于碰摩故障诊断。结果表明：训练集平均诊断准确率为96.8%、波动幅值为2.82%；测试集平均诊断准确率高达95.43%、波动幅值为0.93%，收敛误差达到0.22，验证了所提出的方法诊断准确率高、波动幅值小、误差低，适用于碰摩故障诊断。