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杨星涛, 库祥臣, 赵欢乐, 米显, 马东阳. 基于改进遗传算法的时间最优轨迹规划[J]. 制造技术与机床, 2022, (3): 74-79.
基于改进遗传算法的时间最优轨迹规划
杨星涛 库祥臣 赵欢乐 米显 马东阳
（ 河南科技大学机电工程学院）
摘 要
提出一种工业机器人时间最优轨迹规划方法。将机器人关节空间的轨迹视为拟合关键点的三次样条曲线，以最优时间为目标建立最优时间轨迹规划的数学模型，同时考虑关节轨迹速度、加速度和加加速度的约束，结合目标函数值和约束条件提出一种用于进化算法的排序方法，以改进遗传算法为例优化关节空间的三次样条轨迹。应用谢菲尔德(Sheffield)遗传算法工具箱计算遗传算法优化结果，以D-H法建立机器人运动学模型，结合Roboticstoolbox构建机器人的三维仿真模型，建立对机器人三次样条轨迹优化的仿真环境。对斯坦福机器人仿真实验结果表明，与传统的模式搜索法相比，改进遗传算法优化的轨迹总时间明显降低。
基 金
河南省科技攻关项目 192102210065
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裴艳虎, 刘志峰, 许静静, 杨聪彬, 郑继贵. 面向操作可靠性提升的复合工业机器人运动规划[J]. 制造技术与机床, 2022, (3): 49-54.
面向操作可靠性提升的复合工业机器人运动规划
裴艳虎①③ 刘志峰②③ 许静静①③
杨聪彬①③ 郑继贵④
（ ①北京工业大学先进制造与智能技术研究所；
②吉林大学数控装备可靠性教育部重点实验室；
③北京工业大学先进制造技术北京市重点实验室；
④北京精密机电控制设备研究所）
摘 要
复合工业机器人的应用能够有效提升智能制造车间生产效率。而在其运动规划问题中, 基于移动平台调整的机械臂初始站姿直接决定了目标任务是否能够可靠执行。为解决以上问题, 提出一种考虑机械臂初始站姿的运动规划优化方法。基于前期基础, 采用旋量描述和切片表征方法分别解决了复合工业机器人运动学建模和最小避障距离建模问题, 为进行轨迹优化提供了模型基础; 建立了最小化耗能当量和运动时间的运动规划优化模型, 通过考虑初始站姿影响设计了包括移动运动参数、冗余关节角度和机械臂运动参数在内的混合优化变量集, 同时考虑运动学约束和避障约束条件保证机械臂运动平稳性和安全性; 结果表明, 基于规划优化的复合工业机器人具有较高的操作可靠性。
基 金
国家自然科学基金资助项目 51975019
北京市博士后科研活动经费资助项目-A类 Q6001211202101
中国博士后科学基金 2021M700301
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武滢. 基于主轴电流信号多特征融合的刀具磨损状态监测[J]. 制造技术与机床, 2022, (3): 44-48.
基于主轴电流信号多特征融合的
刀具磨损状态监测
武滢
（ 沈阳理工大学机械工程学院）
摘 要
为实现在正常生产条件下进行刀具磨损的长期在线监测, 提出了基于主轴电流信号和粒子群优化支持向量机模型(PSO-SVM)的刀具磨损状态间接监测方法。首先对数控机床主轴电机电流信号进行分析, 将与刀具磨损相关的主轴电流信号多个特征参数和EMD能量熵进行特征融合作为输入特征向量; 其次, 通过粒子群寻优算法(PSO)对支持向量机模型(SVM)参数进行优化, 建立基于主轴电流信号融合特征和PSO-SVM理论的刀具磨损状态识别模型; 最后, 通过实验采集某立式加工中心主轴在刀具不同磨损状态下电流信号进行验证, 并与传统SVM模型、BP神经网络模型进行了对比分析。结果表明, 所提出的方法具有较高的准确率和较好的泛化能力。能够实现正常生产条件下对刀具磨损的长期在线监测。
基 金
辽宁省自然科学基金项目 2019-ZD-0263
沈阳理工大学高层次人才计划支持项目 1050002000604
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王进峰, 张兵宇, 问丛川, 闫立鑫, 范珈诚, 陈凯乐. 基于HALCON的四光源光度立体法金属表面缺陷检测方法[J]. 制造技术与机床, 2022, (3): 157-161.
基于HALCON的四光源光度立体法
金属表面缺陷检测方法
王进峰 张兵宇 问丛川 闫立鑫 范珈诚 陈凯乐
（华北电力大学机械工程系）
摘 要
为了提高金属表面缺陷的检测效率，提出了一种基于四光源光度立体法的检测方法。先用CCD相机采集4个不同空间角度的打孔金属试样图像。然后，利用HALCON算子，基于四光源的光度立体技术原理计算得到表面梯度图像，再将其转化为平均曲率图像。最后，把图像各点曲率值转化为灰度值，使用全局阈值分割出缺陷区域。结果表明，与经典光度立体法相比，四光源光度立体法能够准确构建图像表面梯度信息，利用图像平均曲率信息可以快速检测出金属表面缺陷。
基 金
国家自然科学基金 51301068
河北省高等学校科学技术研究项目 Z2015127
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胡丹, 张艳喜, 王静静, 高向东. 焊缝成形线结构光视觉检测方法研究[J]. 制造技术与机床, 2022, (3): 132-137.
焊缝成形线结构光视觉检测方法研究
胡丹 张艳喜 王静静 高向东
（ 广东工业大学广东省焊接工程技术研究中心）
摘 要
针对焊缝尺寸测量和表面成形质量评估问题，研究一种基于线结构光的焊缝视觉成形检测系统。在详细论述结构光视觉传感器的组成结构以及标定过程的基础上，优化图像预处理流程，提出了基于边界限定的灰度重心法来提取激光条纹中心线。以单像素的激光条纹为信息源表征焊缝轮廓，融合多特征点提取算法实现激光条纹轮廓特征点的检测并基于特征点建立角焊缝的尺寸计算模型，最终实现焊缝尺寸测量。结果表明：该焊缝成形视觉检测系统能满足焊缝检测性能的要求。
基 金
国家自然科学基金资助项目 51675104
广州市科技计划项目 202002020068
广州市科技计划项目 202002030147
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张英芝, 朱继微, 刘津彤, 翟粉莉, 牟黎明. 改进灰狼算法优化灰色预测模型在数控机床中的应用[J]. 制造技术与机床, 2022, (3): 127-131.
改进灰狼算法优化灰色预测模型
在数控机床中的应用
张英芝 朱继微 刘津彤 翟粉莉 牟黎明
（ 吉林大学机械与航空航天工程学院）
摘 要
针对传统灰色预测模型因背景值选取带来的预测误差较大的问题，提出一种与改进灰狼算法相结合的故障预测模型。设计一种改进的灰狼算法，对基本灰狼算法的算法参数通过非线性策略进行改善，并用于优化灰色预测模型中的背景值，从而获得最优预测模型。以某一型号数控车床主轴的8个故障数据为例，将该预测模型与其他灰色改进预测模型进行对比验证，结果显示此模型与原始数据拟合度及稳定性最好。
基 金
吉林省科技发展计划项目 20190302104GX
吉林大学博士研究生交叉学科科研资助计划项目 101832020DJX037
国家科技重大专项项目 2015ZX04005005
7
杨飞雪, 康绍鹏, 刘凯磊, 强红宾, 吴昊. 基于牛顿-欧拉法的三轴线连杆转向机构数学建模与仿真优化[J]. 制造技术与机床, 2022, (3): 9-16.
基于牛顿-欧拉法的三轴线连杆转向机构
数学建模与仿真优化
杨飞雪 康绍鹏 刘凯磊 强红宾 吴昊
（ 江苏理工学院机械工程学院）
摘 要
针对三轴线车转向过程中存在的转向精度不高的问题，借助牛顿-欧拉法在多体建模上的优势，建立了三轴线连杆转向机构的数学模型，推导出转向机构的位置、角速度和受力方程，利用MATLAB软件与Adams软件搭建运动学模型和动力学模型，通过Simulink与Adams的联合仿真对三轴线连杆转向机构的关键点位进行仿真优化。仿真结果表明，经过优化后三轴线连杆转向机构的转向精度得到提高，转角误差降到2.2°以下，且各铰接点位受力更加稳定, 提高了转向稳定性。
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资助项目 20KJB580005
常州市科技支撑计划(社会发展)资助项目 CE20209002
江苏省研究生实践创新计划 SJCX20_0934
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于俊甫, 于珍. 基于物料分类的差异化采购管理策略[J]. 制造技术与机床, 2022, (3): 162-165.
基于物料分类的差异化采购管理策略
于俊甫 于珍
（ 山东大学机械工程学院）
摘 要
制造业企业物料种类繁多，针对不同物料的采购管理问题，基于Kraljic模型提出差异化采购管理策略。根据物料特性，从利润影响和供应风险两个维度，将物料分为战略物料、杠杆物料、非关键物料和瓶颈物料4类。从战略物料中再划分出供应风险极高的核心物料。分析各类物料特点，提出相应的采购策略、供应商管理策略以及库存策略。通过精准的差异化采购管理，实现保障物料供应稳定，降低成本及供应风险的目的。
基 金
国家自然科学基金资助项目 61272017
山东省社科规划重点项目 11BJJJ06
9
李俊兰, 张中伟, 吴立辉, 武照云. 面向多运输任务的节能单负载AGV路径规划研究[J]. 制造技术与机床, 2022, (3): 62-67.
面向多运输任务的节能单负载AGV路径规划研究
李俊兰 张中伟 吴立辉 武照云
（ 河南工业大学机电工程学院）
摘 要
节能路径规划已被证明是提高自动导引运输车(automated guided vehicle, AGV)使用过程能效, 促进生产车间节能的一种可行方法。目前从路径规划角度开展的AGV能耗优化研究主要面向单项运输任务, 很少涉及多项运输任务。为此, 以单负载AGV为研究对象, 建立了面向多运输任务, 以运输距离和能耗为优化目标的节能AGV路径规划模型, 进而提出了一种两阶段模型求解方法: 阶段1针对各运输任务关联的负载运输阶段和可能的空载运输阶段进行节能路径规划, 搜索其最优运输路径; 阶段2利用非支配排序遗传算法确定最佳的运输任务执行顺序和各运输阶段的最佳运输路径。最后, 案例研究验证了模型节能效果。
基 金
国家自然科学基金资助项目 U1704156
河南省科技攻关计划资助项目 212102210357
河南工业大学高层次人才科研基金资助项目 2017BS014
10
孙明建, 国凯, 孙杰. 机器人柔顺力控装置研究[J]. 制造技术与机床, 2022, (3): 55-61.
机器人柔顺力控装置研究
孙明建① 国凯①② 孙杰①②
（ ①山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室；②山东大学航空构件制造技术及装备研究中心）
摘 要
机器人自动化抛光过程中, 工具与工件间的接触力控制尤为重要。基于主动柔顺控制的原理, 提出了面向工业机器人的柔顺力控装置及控制方法。进行了系统的结构设计和动力学建模, 基于BP神经网络PID算法, 设计了该柔顺力控装置的自适应控制策略。最后进行力控跟踪实验, 实验结果表明, 柔顺力控装置能够保证打磨过程中工件与工具之间的接触力恒定, 进而提高表面加工质量。
基 金
高速重载特种消防无人机群协同作业关键技术及典型示范应用 2019JZZY020318
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