制造技术与机床

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赵家浩, 罗娜, 梁永文

2023, (7): 9-15. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.07.001

摘要 HTML PDF(1689KB)

摘要:
为了提高滚动轴承的故障识别精度，提出了一种基于自适应局部迭代滤波（ALIF）和时移多尺度波动散布熵（TMFDE）的故障诊断方法。首先，利用ALIF对滚动轴承振动信号进行分解，获得一组IMF分量。其次，为了获得更集成的IMF分量，基于能量法评估各IMF分量的重要性，将前3阶分量视为有效分量。接着，利用TMFDE量化有效分量中的特征信息，构建故障特征向量。最后，将故障特征输入至粒子群优化的极限学习机中进行故障识别。利用东南大学的滚动轴承数据对该方法进行了评估，结果表明该方法能够准确地识别故障的类型，与其他方法相比，该方法在数据量较少时仍然具有优异的稳定性。

基于小波阈值降噪EMD-AR谱分析和极限学习机的滚动轴承故障诊断

姚峰林, 杨旭, 丁凡志, 赵明杰, 李帅

2023, (7): 16-20, 31. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.07.002

摘要 HTML PDF(2356KB)

摘要:
针对传统的滚动轴承故障诊断中，振动特征易受冗余噪声干扰，且不能对故障特征准确分类的问题，提出1种基于小波降噪、EMD-AR谱分析和ELM（极限学习机）的滚动轴承故障诊断的方法。对滚动轴承振动信号首先进行小波阈值降噪处理，随后将降噪后的一维信号进行EMD分解并提取其前6个IMF分量，将前6个IMF分量的AR谱累加得到降噪后振动信号的EMD-AR谱，可从谱中看出轴承不同的故障情况来作为先验诊断。最后提取降噪后信号的6个特征值作为样本，为避免实验的偶然性，建立基于K折交叉验证ELM分类诊断模型。诊断结果表明，该方法能对轴承故障情况进行清楚分类，分类精度最高可达100%，可对轴承故障诊断提供新的方法。

基于弹性核凸包张量机的轴承故障诊断研究

袁留奎, 贾广辉, 李辉

2023, (7): 21-25. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.07.003

摘要 HTML PDF(1493KB)

摘要:
为了提高机械传动系统故障诊断精度，设计了一种基于弹性核凸包张量机（flexible convex hull tensor machine, FCHTM）的轴承故障诊断方法。采用当前具备成熟技术的连续小波转换方法建立时频分布，再根据时频图灰度共生矩阵数据建立特征集，由此计算得到精确的时频能量谱纹理特征。利用训练弹性核凸包张量机模型来识别测试集样本，实现故障的快速诊断。研究结果表明：采用本文方法可以获得比初始弹性凸包分类方式更高准确率，时频能量谱纹理特征相对传统时频特征达到了更高准确率。弹性核凸包张量机具备优异泛化性能，达到了优分类精度。相比较支持向量机（support vector machine, SVM）和弹性核凸包（flexible convex hull, FCH），采用弹性核凸包张量机方法达到了更高准确率，弹性核凸包张量机表现出了更优抗噪性与鲁棒性。

电极材料对短电弧磨削航空发动机蜂窝环表面质量影响研究

苗李君, 周碧胜, 周建平, 王子健, 丁胜威

2023, (7): 26-31. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.07.004

摘要 HTML PDF(3961KB)

摘要:
短电弧（SEAM）磨削航空发动机蜂窝环是一种新型的航空航天盘环类零件的加工方法，针对此类零件低刚度、薄壁的特点，采用短电弧低电压放电磨削，达到高精度、高效率和高质量的加工要求。由于采用不同材料的电极会产生不同的加工效果，为了研究其性能规律，采用铸铁、紫铜、黄铜及石墨4种材料进行短电弧磨削航空发动机蜂窝环试验，分析其重铸层厚度、表面粗糙度（Ra）、表面微观形貌（SEM）、加工表面元素、加工电流波形、电极损耗率（TWR）。结果表明铸铁材料电极放电磨削后的重铸层厚度最低，并且表面无微裂纹，而石墨电极加工后的重铸层厚度最大，且石墨电极TWR最高，影响加工精度，故不适用此类零件短电弧磨削加工，紫铜电极加工时的放电稳定，且电解电流最大，若延长空转时间则能有效地产生电解反应去蚀除重铸层。

轴类零件表面激光熔覆再制造技术的研究进展

赵昌龙, 杨俊宝, 李明, 赵钦祥, 马洪楠, 贾晓宇, 张海峰

2023, (7): 32-37. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.07.005

摘要 HTML PDF(1157KB)

摘要:
在交通、采矿和石油化工等高端制造领域，轴类零件由于常在高温高压的环境下工作，往往会因磨损、腐蚀和疲劳进而断裂失效。现今，激光熔覆因其稀释率低、热影响区小、涂层与基材之间具有良好的冶金结合等优点，被广泛应用于轴类零件的表面修复和强化。介绍了激光熔覆常用的工艺方法，包括预置送粉、同步送粉、送丝熔覆，使研究人员对轴类零件表面激光熔覆进行了解。同时，综述了多种工艺参数加工下轴类零件的熔覆层性能，如激光功率、扫描速度、搭接率、送粉率等综合参数的影响。探讨了超高速激光熔覆在轴类零部件方面的研究情况。最后，对现阶段轴类零件表面激光熔覆研究中存在的问题进行了归纳，并对其发展方向进行了展望。

电弧熔丝增材制造船用低合金高强钢组织与性能研究

董昊, 国旭明, 徐荣正, 赵岭, 熊云龙

2023, (7): 38-42. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.07.006

摘要 HTML PDF(1509KB)

摘要:
采用电弧熔丝增材制造技术，填充自制的船用低合金高强度钢丝材，制备了多道多层的钢墙体，并对其沉积态和退火态试样的组织与力学性能进行了研究。结果表明，采用电弧熔丝增材制造技术制备的低合金高强度钢墙体成形质量良好，层间实现了有效的冶金结合。沉积态试样的微观组织主要由粒状贝氏体和不规则的多边形铁素体组成，具有较高的强度、塑性和低温冲击韧性。经过400 ℃ 和600 ℃ 退火热处理后，马氏体－奥氏体组元不断发生分解，形成铁素体和许多细小的碳化物，使粒状贝氏体的数量减少，铁素体的数量增加，导致强度降低，塑性和低温韧性提高。

基于响应曲面法的15-5PH不锈钢铣削参数优化研究

史佳星, 金成哲, 高可

2023, (7): 43-47. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.07.007

摘要 HTML PDF(1335KB)

摘要:
由于15-5PH沉淀硬化不锈钢属于难加工材料，其加工时会产生较大切削力和极大的塑性变形。所以需要对其切削参数进行优化从而优化切削过程。文章以主轴转速、进给速度、轴向切深和径向切深为优化设计变量，以切削力、表面粗糙度和材料去除率作为响应性能指标，设计曲面响应法方案，建立高速铣削沉淀硬化不锈钢的响应分析模型，分析并得到关于优化设计变量的响应函数解析式，研究了各优化设计变量的交互作用对优化目标的影响规律。得到高速铣削沉淀硬化不锈钢条件下降低切削力和粗糙度，提高切削效率的最优选择组合，为v_c=100 m/min，f_z = 0.02 mm/z，a_p=1.5 mm，a_e=0.4 mm。

基于神经网络算法的GH4169铣削温度研究

李锋, 赵德中, 李晨旭, 刘维伟

2023, (7): 48-53. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.07.008

摘要 HTML PDF(1659KB)

摘要:
为了研究GH4169铣削加工中铣削参数对铣削温度的影响规律，设计了铣削参数与铣削温度之间的正交试验。基于正交试验的数据，分别利用径向基函数神经网络、反向传播神经网络和广义回归神经网络算法建立了GH4169铣削温度的预测模型，并对模型进行了训练、测试与验证。另外，采用极差分析法分析了工艺参数对铣削温度的影响规律。结果发现，基于径向基函数神经网络、广义回归神经网络、反向传播神经网络建立的GH4169铣削温度预测模型的平均预测误差分别为：3.27%、4.24%、5.05%，平均预测精度分别为：96.73%、95.76%、94.95%。基于径向基函数神经网络建立的模型预测精度最高，其次是广义回归神经网络模型和反向传播神经网络模型。GH4169铣削温度随着铣削速度、每齿进给量、铣削深度的增加而增加；影响铣削温度最主要的因素是铣削速度，其次是每齿进给量和铣削深度。

多轴铣削中刀具每齿重叠磨损建模与试验研究

全宏杰, 张春燕, 郭建峰

2023, (7): 54-60. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.07.009

摘要 HTML PDF(2160KB)

摘要:
针对多轴加工过程中刀具接触点不断变化而导致刀具每齿磨损分布预测不精确的问题，提出了一种考虑刀具跳动的每齿重叠磨损分布模型。基于刀具几何模型和磨损的切削刃轨迹模型建立了每齿单元磨损模型；基于每齿铣削机理和刀具跳动建立了考虑实际切削深度和实际切削接触点的每齿重叠磨损分布模型；通过刀具磨损切削试验案例验证了模型预测精度。试验结果与数值仿真相比：每齿重叠磨损分布预测结果与试验数据具有较好的一致性。

基于FAGOR系统的螺旋锥齿轮齿顶倒棱软件二次开发

李蔚沅, 洪荣晶, 孙小敏, 徐晨, 高晗, 李帅康

2023, (7): 61-66. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.07.010

摘要 HTML PDF(2008KB)

摘要:
在研究了螺旋锥齿轮齿顶倒棱的理论基础上，以FAGOR CNC 8070-OL数控系统为开发对象，介绍了螺旋锥齿轮齿顶倒棱软件的开发流程。软件的人机界面设计使用VB.net跨平台开发，参数计算逻辑程序使用 C++语言编写，软件所需的各项参数以ACCESS 2010作为数据支撑，利用发格系统自带的FGUIM开发软件作为第三方软件与数控系统的连接，开发了螺旋锥齿轮齿顶倒棱软件，并嵌入FAGOR 8070-OL数控系统中，实现了参数计算、NC数控代码生成和数据库管理等功能。

基于分布式的高档数控系统架构设计研究

戴朝永, 陈妙玲

2023, (7): 67-71. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.07.011

摘要 HTML PDF(1262KB)

摘要:
基于分布式的基础上对数控系统的架构进行设计研究，从系统的硬件结构研究、系统的软件架构的研究，提出一种全新的系统架构满足系统软硬件可以满足模块化叠加、抽离、独立优化、易迭代；也能满足高精度、高效率和高表面质量的算力要求；同时还能满足未来数控系统的智能化、网络化和信息化的要求，并验证了这种全新的系统架构设计方案的可行性，为高档数控系统架构设计构建了一种新的设计思路。

轴承加工变形控制研究进展综述

雒泰民, 曹华军, 姜艳红, 徐俊, 李景阳, 李坤, 张金

2023, (7): 72-82. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.07.012

摘要 HTML PDF(2945KB)

摘要:
随着工程机械技术的发展，对性能轴承的需求愈加强烈，由于轴承加工过程中夹持变形、切削变形和热变形等问题的存在，严重制约了轴承成品的精度，所以轴承加工过程中的变形控制技术成为各厂家、院校研究的重点。对轴承加工变形控制研究进展进行了介绍，在分析了轴承加工变形的成因（包括切削力、切削温度和切削刀具等因素）的基础上，详细介绍了常用的轴承加工变形控制方法，如改变加工方式、改变卡盘的结构以及加工参数控制等；最后，分析了目前采用的各类轴承加工变形控制方法的优劣性，并且探讨了未来轴承加工变形控制研究的趋势。考虑到轴承加工变形控制研究是机械加工领域的重要方向，将为提高轴承加工质量和效率带来积极作用。

航天异形紧固件加工多工位专用机床设计

李阔, 王宪龙, 赵常振, 施贤明, 缑永鹏, 谢长超, 高建设

2023, (7): 83-88. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.07.013

摘要 HTML PDF(2331KB)

摘要:
为提高异形航天紧固件的加工精度和加工效率，将原紧固件生产工艺进行集中优化，研发多工位组合加工专用机床。通过对零件尺寸、表面粗糙度及形位公差的分析，完成满足加工要求的床身单元与送料分度等设计。该机床通过一次装夹，实现同时加工4个紧固件，完成扩孔、铰孔、倒下锥角和攻螺纹4个基本工序。采用专用复合刀具加工，满足紧固件的尺寸及精度要求。该机床已经完成批量样件试制，经检测达到紧固件的图纸精度要求，加工时间满足生产节拍要求。为航天领域同类型异形紧固件实现全自动化加工提供了有效的解决方案。

磨床床身立柱固定结合面动态特性研究

申继承, 朱祥龙, 董志刚, 康仁科, 徐嘉慧

2023, (7): 89-93. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.07.014

摘要 HTML PDF(2509KB)

摘要:
床身与立柱是磨床的重要装配体，其结合面的特性直接影响磨床的动态性能，为探究结合面刚度对系统动态性能的影响，针对磨床的床身立柱结合面，提出了一种结合面刚度等效弹簧有限元模型，通过模态试验验证了模型的准确性，并利用该有限元模型分别得到了结合面X、Y、Z这3个方向的刚度对系统模态的影响规律。仿真结果表明：结合面的刚度在2×10⁹~8×10⁹ N/m范围变化时，Z向刚度对系统的前三阶模态频率的影响都是最大，其中对第一阶模态频率影响最大，影响占比90.2%；结合面X向刚度主要影响系统的第二阶模态频率，影响占比32%；结合面Y向刚度主要影响系统的第三阶模态频率，影响占比38%。为提高整机的动态特性、优化机床结构提供了一种新方法。

基于反演终端滑模算法的目标定位转台伺服系统控制器设计

苏飞, 张希, 段艳宾, 魏文魁

2023, (7): 94-99. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.07.015

摘要 HTML PDF(2133KB)

摘要:
在目标定位转台伺服系统运行过程中，传动机构的齿轮间齿隙会导致驱动延时和响应迟滞，严重影响转台运行的稳定性。为此研究了一类具备齿隙的目标定位转台伺服系统跟踪控制问题，得出了一种新颖的基于反演终端滑模算法的控制方案。首先，建立目标定位转台伺服系统的状态空间模型，运用死区函数描述齿隙非线性，并设计连续可微函数对死区函数进行拟合；其次，利用反演控制方法和终端滑模控制方法，为伺服系统设计了虚拟控制器和实际控制器，利用Lyapunov理论证明了闭环控制系统的渐进稳定性；最后，搭建了仿真系统和实验平台，并与使用常规PID控制器的实验仿真结果进行对比，验证了文章所提出控制器的有效性和优越性。

基于自抗扰的宏微复合驱动器宏动控制策略研究

喻曹丰, 肖志豪, 吴干, 杨坤, 魏益军, 陶雪枫

2023, (7): 100-107. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.07.016

摘要 HTML PDF(2663KB)

摘要:
面向高速精密定位领域设计了以音圈电机为宏动部分，超磁致伸缩驱动器为微动部分的同轴式宏微复合驱动器。为实现宏动部分的驱动控制，基于电磁驱动原理建立了宏动部分的动力学模型，设计了自抗扰控制(active disturbance rejection control, ADRC)系统，其包括4阶扩张状态观测器及非线性状态误差反馈控制率，采用5阶S型位移曲线作为路径规划，并搭建了实验测试平台进行验证。实验结果显示：定位过程中，ADRC算法控制下其最大跟随误差约为0.155 mm，最终定位误差约为9 μm，在负载工况下，最大跟随误差约为0.277 mm，最终定位误差约为11 μm。研究结果表明：ADRC算法较于PID算法跟随误差更低，超调更小，且最终定位误差处于宏微复合驱动器微动的定位范围内，满足整体设计要求。

双感应电机驱动振动筛的控制同步研究

王国辉, 贾磊, 潘成, 王椿, 杨健康

2023, (7): 108-115. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.07.017

摘要 HTML PDF(3605KB)

摘要:
以振动同步方式作为工作机理的振动筛在社会产生中已不能满足工艺需求，通过引入控制方法来实现零相位差状态，实现增加振幅的目的。根据机械动力学理论将振动筛的运动状态转化为双机驱动振动系统动力学模型，对振动系统实现同步运动的同步性条件和稳定性条件进行推导和分析；整体基于主从控制策略，采用模型预测磁链控制策略设计了单台感应电机的转速控制器，在单神经元PID控制中引入前馈控制，设计了相位控制器来实现两偏心转子零相位差状态；根据动力学模型在Matlab/simulink中搭建仿真模型，通过仿真表明提出的控制策略、方法是有效的，并具有稳定性；将提出的控制方法与其他控制方法进行仿真比较，结果表明该控制方法的同步控制效果更好，快速性更好。

基于毛坯优选的初始残余应力平衡性确定性优化方法研究

李晓月, 戚浩, 李亮, 杨吟飞

2023, (7): 116-124. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.07.018

摘要 HTML PDF(2168KB)

摘要:
大型结构件毛坯初始残余应力的均匀性和批次间一致性很难保障，导致零件轮廓变形幅值高、不确定度高，轮廓变形过程不稳定等诸多问题。基于此，提出了一种基于毛坯优选的初始残余应力平衡性确定性优化方法。构建了“应力–结构–变形”的力学模型，提取了应力输入模块中的毛坯全尺度应力条件数和局部应力条件数，评估复杂初始残余应力场的平衡性和确定性，研究了应力条件数对加工变形的影响规律，进而提出基于应力条件数的毛坯优选和零件位置优选方法，用于筛选具有最优应力平衡和确定特性的毛坯。选取某航空单面长桁结构件进行分析验证，结果表明：最优零件位置分别为4 mm（65 mm厚毛坯）和7 mm（70 mm厚毛坯）为70 mm，最优毛坯厚度为70 mm。

集成式2PR-R型柔顺并联机构优化设计及精密定位性能研究

宋晓蕾

2023, (7): 125-131. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.07.019

摘要 HTML PDF(1837KB)

摘要:
以精密定位装置在平面内的定位精度作为任务需求，设计具有平面二自由度的2PR-R柔顺并联机构作为本体构型，通过矢量映射关系建立该机构的Jacobian矩阵，验证其多输入-多输出的运动性能。进一步，基于2PR-R柔顺并联机构的运动特性，以机构静态刚度与一阶固有频率分别作为两个子目标构建多目标函数。以机构的Jacobian矩阵作为运动约束条件，以材料体积分数为不等式约束条件，构建该机构优化问题的数值模型，运用水平集算法进行优化问题的解算。最后，采用SolidWorks拟合机构优化结果的边界曲线，并由有限元软件进行相同工况条件下的力学分析。结果表明：平面2PR-R柔顺并联机构优化模型具有微米级运动特性，与原型并联机构具有相同的运动特性。

带副后角渐开线花键拉刀齿形精度控制方法

申彦敏, 辛宇鹏, 郭兴文, 刘润爱, 郝丽敏

2023, (7): 132-136. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.07.020

摘要 HTML PDF(1726KB)

摘要:
渐开线花键拉刀刀齿副后角的加工需要多次修磨以保证后续花键孔的制备精度，限制了该种拉刀生产效率，为解决这一问题，需研究带副后角渐开线花键拉刀最优修正齿形确定方法。采用渐开线替代理论修正齿形，结合最小二乘法与数值搜索法求解代用渐开线函数。实例分析中，将最优压力角数量级控制到0.01°，得到齿形总误差极小值。同组误差点下，代用渐开线齿形拟合总误差0.001 mm优于代用圆弧法齿形拟合总误差0.002 9 mm。试制拉刀跨棒距误差小于0.01 mm，拉制渐开线内花键齿轮通过配套P26C齿形5级精度检测。

基于改进MeshCNN的机械零件加工特征识别方法

张恩, 张胜文, 贾家乐

2023, (7): 137-142. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.07.021

摘要 HTML PDF(1603KB)

摘要:
为了解决传统CAPP系统中特征识别效率低且智能化程度不高的问题，将原始的MeshCNN与Faster RCNN相结合，提出一种基于Mesh-Faster RCNN的机械零件加工特征识别方法，该方法通过将自定义的加工数据集作为神经网络的输入端，获得最优的神经网络模型；然后利用MBD技术对加工模进行标注，通过PMI的信息标注获取待加工特征，将其转化为三角网格数据；在此基础上结合三角网格数据处理的算法，将处理好的加工特征数据导入最优神经网络模型中，完成特征识别过程。最后以某型号船用柴油机部分关键件为例，验证了所提方法的可行性和有效性。

冲液方式对短电弧-电化学复合加工性能的影响研究

付斐, 代向宇, 胡国玉, 王家豪, 周建平

2023, (7): 143-149. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.07.022

摘要 HTML PDF(1741KB)

摘要:
针对短电弧-电化学复合加工时内-外冲液方式存在的加工不稳定及加工效率低等问题，提出了一种更适用于短电弧-电化学复合加工的外气-内液冲液方式。在加工过程中通过侧面冲入高压空气，实现加工间隙内短电弧加工与电化学加工相结合的同时，改善了间隙流场分布，提高了短电弧-电化学复合加工效率及工件表面质量。基于Fluent软件进行内-外冲液及外气-内液冲液方式的流场仿真，分析了侧面高压气体的冲入对间隙流场分布状态及介质电导率的影响。通过对比实验研究了两种冲液形式下的材料去除率、单位能耗体积比以及表面热损伤层。结果表明，外气-内液冲液方式下的材料去除率（MRR）可以达到750 mm³/min，相对于内-外冲液方式提高了1.9倍，单位能耗体积比仅有149.98 kJ/cm³，加工后工件表面无重铸层，尺寸精度也得到了较大改善，实现了材料的无重铸层加工。

不锈钢薄壁套零件加工车刀几何参数优化

韩军, 李贞杰

2023, (7): 150-155. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.07.023

摘要 HTML PDF(1795KB)

摘要:
在对某不锈钢薄壁套零件加工时出现的由于切削力过大造成零件加工精度难以保障的问题，其中刀具的几何参数是影响切削力大小的重要原因。研究了一种优化加工刀具前角、后角及主偏角从而减小切削力的方法，建立了切削仿真模型，计算了最大切削力，建立了刀具的几何参数与切削力的函数关系，并通过鲸鱼算法对刀具几何参数进行优化。研究结果表明，建立的函数关系较为精确，通过鲸鱼算法对刀具参数优化后，切削力减小了16.99%，对提高该零件的加工质量具有显著作用。

基于有限元的室外PE管道热熔焊接工艺优化

汪保宏, 李俊, 史君林, 陈晔, 李涛

2023, (7): 156-162. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.07.024

摘要 HTML PDF(1514KB)

摘要:
为解决聚乙烯管道热熔焊接因室内环境与现场施工环境不一致所带来的焊接质量问题，采用Ansys有限元方法，分析不同环境对温度均匀性、熔融层厚度的影响规律并进行焊接工艺评定，建立基于熔融层厚度的焊接工艺优化模型，最后辅以拉伸实验对优化后的焊接工艺参数进行验证。结果表明，在一定的环境条件下，随着轴向距离增加，管材温度逐渐趋于环境温度；随着冷却时间增加，焊接端面温度均匀性先下降后逐渐上升，且在200 s左右达到最低；熔融层厚度随着环境温度的降低和风速的增大而逐渐减小，且最多减小25%。优化后的试样拉伸强度与室内标准焊接工艺的拉伸强度相差在5%以内，符合标准焊接质量要求。

一种快速焊缝图像处理的FPGA实现方法

穆向阳, 徐益

2023, (7): 163-168. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.07.025

摘要 HTML PDF(1400KB)

摘要:
针对串行架构的处理器及通用计算机实现管道焊缝检测实时性不足的情况，提出了一种基于FPGA的快速管道焊缝图像处理算法。在采集管道焊缝图像过程中，会存在噪声干扰图像，直接影响缺陷的边缘检测与目标识别。将FPGA的并行计算及流水线技术运用到中值滤波和Sobel边缘检测算法中，实现模块之间的并行处理，并且在流水线协同下通过卷积核移位执行像素操作，实现了一种快速管道焊缝图像处理算法，发挥了FPGA计算速度上的优势。实验证明：对于一幅600×400的图像，在时钟频率为100 MHz的环境下，从像素读取到图像处理完成只需9.568 21 ms，相较于通用计算机上实现图像处理算法有极大的速度提升，该算法能够有效提升图像处理的执行效率，可用于高实时性的管道焊缝图像处理。

一种基于自适应条纹投影的高光视觉测量方法

马骏, 张凤民, 段春燕, 张春杰, 郭春生, 王永胜

2023, (7): 169-175. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.07.026

摘要 HTML PDF(2051KB)

摘要:
在条纹投影轮廓术中，高光通常会导致捕获条纹的饱和，并降低测量精度。为了解决这一问题，提出了一种新的自适应条纹投影方法。采用双目提供的立体几何解相法减少条纹的投影数量，提高自适应投影的效率；采用交比不变约束，提高投影仪和相机之间的对应精度。比传统单目FPP重建结果拟合平面的标准偏差减小了0.049 mm，平面度提升了84.5%。前后两平面表面之间距离为8.829 mm，与标准值误差为0.045 mm，提升了42.3%。所提方法实现了局部过曝区域相位信息的完整提取，有效解决了高反光物体三维面形测量的难题。相比传统FPP方法重建结果有明显提升，说明本文改进算法的有效性。

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