水雾对高温铸坯表面辐射测温影响的实验研究

连铸二冷区大量水雾对铸坯表面辐射测温造成不可忽视的误差,为探明水雾对高温铸坯表面辐射测温的影响规律,设计了研究水雾对高温铸坯表面辐射测温误差影响的实验装置,并利用实验装置以水雾厚度、铸坯实际表面温度、水量、气压为影响因素研究了水雾对辐射测温误差影响的实验研究。研究表明,存在水雾时,双色辐射测温值比单色辐射测温更加准确,且其与表面实际温度、水量,水雾厚度的关系为T＝T双－（aQ＋b）h－cQ－d,与气压关系为?T＝kh－b1,实验确定了各参数值,得出了根据双色辐射测温值计算铸坯表面实际温度的表达式以及实际表面温度、气压对测温误差影响的关系,研究结果希望能为连铸过程提供准确测温的方法。     

基于球杆仪的PRS-XY型混联数控机床关键结构参数误差快速检测技术

对PRS-XY型混联数控机床的关键结构参数误差的快速检测技术进行了研究.提出了影响机床运动精度的关键结构参数,并建立了误差计算模型,进而提出了能够反映机床运动性能的球杆仪测试方案.通过仿真计算,得到了关键结构参数误差对检测结果的影响,并通过实验进行了验证.最终建立了PRS-XY型混联数控机床关键参数误差与检测相关结果的对应关系,为快速误差诊断提供了依据.     

基于直线插补的多轴联动轮廓误差控制方法

数控机床各联动轴实际动态性能不一致,会降低机床轮廓精度。针对空间复杂轮廓,提出一种基于直线插补的多轴联动轮廓误差控制方法。根据实际刀位点和用直线段逼近刀心轨迹指令曲线时的逼近节点,基于矢量法计算轮廓误差;将计算得到的轮廓误差与当前采样周期的跟随误差相叠加以控制伺服电机。在XYZ联动平台上进行了轮廓误差补偿控制实验,结果表明该方法能显著提高轮廓精度。     

基于光刻阈值模型的光栅精度预测及补偿

光栅尺制造过程的预测及补偿是提升其精度的主要方法之一。文章提出了一种基于光刻阈值模型的光栅尺精度预测及补偿方法,采用矩形栅距傅里叶基波法,研究光栅尺计算光刻阈值模型及关键参数对光刻精度的影响;通过利用Matlab软件建立计算光刻能量三维模型,对比分析光刻焦平面能量阈值界面,实现光栅尺精度的预测;通过仿真及试验分析焦平面能量幅值、相位参数,关联并调整直线运动系统定位误差、光刻曝光能量相关参数的补偿方法,当阈值平面角度θ=0时,理想状态情况下可以通过直接补偿方式完全补偿,多线均匀化间接补偿可以将光栅条纹误差提高97.3%,为高精度光栅尺的光刻和补偿方法的计算提供了理论依据。     

基于深度SVDD-CVAE的轴承自适应阈值故障检测

通过状态监测进行轴承故障报警,能有效避免设备灾难性事故的发生。基于数据时序特征重构的故障检测法由于仅采用正常数据进行训练, 能有效避免故障数据不足而导致的模型检测精度下降。然而,此类方法的故障阈值确定依赖于大量的历史数据,且对检测精度有着极大的影响。为此,提出基于深度SVDD-CVAE的轴承自适应阈值故障检测方法。针对时序信号特征增强提取构建ConvLSTM作为基础单元的CVAE特征压缩提取框架,有效提取轴承故障微弱特征;结合SVDD自适应学习特征空间超球面,实现故障检测阈值的自适应确定;最后,通过全局误差损失反向传播对深度SVDD-CVAE框架进行迭代优化。实验结果表明：所提出的方法能有效提取轴承微弱故障特征、自适应确定阈值,并在IMS轴承数据集上取得97.7%的检测准确率。     

基于多因素影响的数控铣床定位误差研究

定位误差测量的可靠程度决定了能否有效提高数控铣床的定位精度。采用Laser XL-30激光干涉仪对MVC850B数控铣床进行定位误差测量实验,研究了不同条件因素对定位误差的影响。在实验测量过程中,首先利用环境参数补偿方法进行试验对比,得出环境参数(包括气温、气压、湿度)对定位误差测量的影响。然后以进给速度、测量间距、加工时间为自变量因素,反向间隙误差和螺距累积误差作为响应结果,利用三因素双目标统计分析方法,得到不同因素对响应结果的影响程度,同时发现数控铣床定位误差与自变量的变化关系。最后通过观察某一段时间内定位误差的概率分布曲线,进一步得到误差测量的可靠度和机床运动精度保持性,预测出机床可能出现的误差位置,可有效地采取措施提高数控铣床定位精度。     

基于BAS-BP模型的在机测量系统误差白化建模北大核心

为了提高数控机床在机测量系统的测量精度,建立精确的、多因素影响下的单项误差白化模型,分析了在机测量系统单项误差的变化特点,提出一种BAS-BP建模方法,优化神经网络的权值和阈值,以空间位置和速度两种影响因素作为输入进行建模。以X轴5项几何误差为例,进行多元回归、BP和BAS-BP神经网络预测建模效果比较。实验结果表明,应用BAS-BP神经网络的预测建模精度最高,均方误差最大仅为0.7153μm。且能实现多因素影响下的几何误差白化建模,更适用于在机测量系统误差精确建模和后续的误差补偿。     

CNC机床伺服系统特性对轮廓误差的影响机理

位置闭环控制的CNC机床在进行连续切削时,零件的轮廓精度与伺服驱动系统的稳态、动态特性有关.介绍了位置增益、跟随误差、轮廓误差,建立了位置闭环控制系统传递函数、跟随误差与轮廓误差数学模型,研究了直线和圆弧轮廓跟随误差与轮廓误差的关系,分析了CNC机床伺服系统特性对零件轮廓误差的影响机理,为提高零件轮廓的加工精度提供理论基础.     

金属板材渐进成形工艺仿真精度的影响因素北大核心CSCD

通过有限元仿真模拟加工过程来预测实际加工结果,可避免加工实验材料与能源的浪费,而有限元仿真精度是保证此项工作的前提。针对金属板材单点渐进成形方法,选取1060铝板设计正交实验,对每组参数进行实验加工,并利用Abaqus进行有限元仿真,将仿真结果与实验结果进行对比,详细分析了成形角度、成形深度、层进给量、初始板厚对仿真精度的影响关系,包括深度误差、侧壁角度误差和侧壁厚度误差。结果表明:初始板厚对仿真与实验结果各项误差的影响最为显著,各因素对深度误差的影响顺序为:初始板厚>层进给量>成形角度>成形深度;对侧壁角度误差和侧壁厚度误差的影响顺序为:初始板厚>成形角度>成形深度>层进给量。     

基于改进BP神经网络的FDM成型工艺参数反演

针对快速成型中的质量控制和成型件工艺参数选择所遇到的困难,提出应用误差反向传播(BP)神经网络建立控制精度模型的方法.根据FDM成型工艺的特点,在分析成型件精度影响因素的基础上,基于改进BP神经网络理论,建立了FDM工艺参数与模型的尺寸误差、翘曲变形之间的神经网络模型,由该模型参数反演计算得到的数值结果和实验结果吻合较好,说明该神经网络模型能定量地反映出工艺参数与尺寸误差、翘曲变形之间的关系,该模型对指导FDM成型工艺参数的选择具有一定的指导作用.     

基于非线性PID的数控直线工作台位置控制

数控直线工作台双闭环位置控制多采用PID算法,但是传统PID已不能满足高品质的控制要求。通过对现有控制器结构及性能进行分析,提出一种以偏差和偏差变化率为自变量的二元非线性PID的设计方法,用于速度环控制。通过Simulink仿真,对数控工作台外环的位置阶跃响应以及内环的转速跟踪性能进行对比分析。实验结果表明:提出的二元非线性PID控制器动态跟踪性能好,抗干扰能力强,从而使数控工作台的位置响应快速、稳定,证明了该方法的有效性。     

基于数控加工的复杂曲面误差分析

针对复杂曲面通常采用数控加工方式制造，从复杂曲面的数学模型入手，总结了数控加工误差的种类，分析了三轴数控加工中的种种误差，尤其是其中的非线性误差的产生及其影响因素。文章提出了相应的有效减小误差的控制方法，通过实验及仿真证明，该方法是有效的，为提高复杂曲面加工精度提供了借鉴。     

An efficient method for identification of motion error sources from circular test results in NC machines

This paper proposes an efficient method for the identification of motion error sources involved in NC machines by the circular test, which is often used in estimating the motion accuracy of NC machines. The motion error signal from the circular test is classified into two fundamental patterns: a nondirectional error pattern (the mean of the clockwise and counterclockwise test signals); and a directional error pattern (deviation of clockwise or counterclockwise test signals from a nondirectional error pattern). The present paper proposes two identification schemes: the frequency analysis method and the weighted residual method. The frequency analysis method is used for identifying error sources of the nondirectional error pattern and the weighted residual method is used for identifying error sources of the directional error pattern. A menu-driven, user-oriented computer program is written to realize the entire proposed identification procedure. The proposed identification method is applied to two typical circular test results in order to verify its effectiveness.     

基于精密装配和双驱优化的数控机床定位问题分析与处理

某型数控机床的一个摆动轴在失去重力平衡后,出现"定位异常"问题。作者在没有更换主要传动部件的情况下,提出了降低该问题的影响程度的方法。针对某大型五轴龙门数控机床的一个双驱摆动轴在急停报警后出现的定位异常偏摆问题,应用排除法得出了机械传动链存在间隙或打滑现象是其主要原因。结合工厂生产实际和备件等待周期,通过对旧传动部件的精密装配减少了偏摆量;对蜗轮蜗杆双驱传动进行了同步和优化,延长精密装配部件的使用寿命;通过延长液压平衡对重力补偿的持续时间,弥补了精密装配无法消除的旧件磨损误差,最终降低了问题的影响程度。经过连续11个月的使用,尽管期间出现急停报警6次,但无一次工件铣伤问题,验证了以上方法的有效性。在不更换旧传动部件的情况下,通过精密装配恢复了机床的功能,通过液压平衡弥补了旧件带来的误差,在机床应用和维修中具有较强的实用价值。     

改进粒子群优化BP的数控机床热误差预测研究

由于BP存在网络结构选取基于经验、易陷入局部最优、收敛速度慢等缺陷,致使基于BP的数控机床热误差预测模型精度不高,对此提出了一种改进粒子群优化BP的数控机床热误差预测建模的新方法。通过改进标准粒子群算法中粒子的位置与速度更新策略,以此寻找BP神经网络最优的阈值和权值,在此基础上建立数控机床热误差预测模型。仿真实验结果表明:与标准的BP神经网络和支持向量机相比,改进粒子群优化BP神经网络的数控机床热误差预测模型精度更高、泛化能力更强。     

三轴数控机床加工精度可靠性分析

机床作为机械制造业的基础,几何误差、热误差、装配误差等都会影响数控机床的加工精度,数控机床加工精度的高低直接决定产品的生产质量。为保证数控机床对产品的加工质量,需要对数控机床的加工误差数据处理,求得数控机床加工精度可靠性,而一次二阶矩法和蒙特卡罗法是常用的可靠性分析方法。以三轴数控机床为研究对象,针对给定的误差数据,运用一次二阶矩法和蒙特卡罗法分析出数控机床加工精度可靠性。此分析对提高数控机床加工精度及保证使用寿命具有重要指导意义和参考价值。     

Development of a multi-step measuring method for motion accuracy of NC machine tools based on cross grid encoder

Machining accuracy is directly influenced by the quasi-static errors of a machine tool. Since machine errors have a direct effect on both the surface finish and geometric shape of the finished work piece, it is imperative to measure the machine errors and to compensate for them. A revised geometric synthetic error modeling, measurement and identification method of 3-axis machine tool by using a cross grid encoder is proposed in this paper. Firstly a revised synthetic error model of 21 geometric error components of the 3-axis NC machine tools is developed. Also the mapping relationship between the error component and radial motion error of round work piece manufactured on the NC machine tools are deduced. Aiming to overcome the solution singularity shortcoming of traditional error component identification method, a new multi-step identification method of error component by using the cross grid encoder measurement technology is proposed based on the kinematic error model of NC machine tool. Finally the experimental validation of the above modeling and identification method is carried out in the 3-axis CNC vertical machining center Cincinnati 750 Arrow. The entire 21 error components have been successfully measured by the above method. The whole measuring time of 21 error components is cut down to 1–2 h because of easy installation, adjustment, operation and the characteristics of non-contact measurement. It usually takes days of machine down time and needs an experienced operator when using other measuring methods. Result shows that the modeling and the multi-step identification methods are very suitable for ‘on machine’ measurement.     

基于机器视觉的管道焊接跟踪技术研究

针对爬行焊接机器人在管道自动焊接中对典型的V形坡口焊缝的定位与中心线的提取,设计了一种基于激光视觉检测的自动焊缝跟踪系统。提出了一种基于激光条纹图像特征的两步定位方法:第一步,建立模板匹配,利用模板匹配方式获取激光条纹位置区域;第二步,采用阈值分割和中心法提取激光条纹中心线,然后采用Shi-Tomasi算法对中心线进行角点检测,经过拟合直线求交点和逐列扫描对比得到焊缝坡口的4个拐点信息,并确定焊缝中心。通过对实际的焊接过程进行测试,结果表明:跟踪系统的平均纠偏误差在2像素以内,平均处理纠偏时间在120 ms以内,具有较高的精度和实时性。     

数控车削多面体的误差分析及其补偿

在数控车床上利用旋转的车刀车削多面体时,存在着一定的加工误差,并且,其加工误差的大小与刀具长度成反比,与工件直径成正比.文章提出通过实时改变刀具与工件间中心距的方法来进行误差补偿,并给出了具体的误差补偿公式,而且可以直接应用于数控插补计算.采用这种误差补偿方法可以大大地提高车削多面体的精度,扩大车削多面体的尺寸范围.     

基于数控指令修正的数控内圆磨床几何误差补偿

为减小各几何误差对机床加工精度的影响、提高机床加工精度,以数控精密内圆磨床为研究对象,基于多体系统理论及齐次坐标变换原理,得到磨床的空间运动误差模型,建立几何误差与运动位置之间的映射关系。对加工补偿点的确定方法及数控指令修改方法进行研究,得到精密加工数控指令;通过软件进行阶梯轴试件的加工仿真验证,分别得到补偿前后的数控指令,并选取5个补偿点;补偿前后到理想位置的空间误差分别从0.616、0.607、0.614、0.295、0.376 cm减小到0.354、0.398、0.376、0.188、0.255 cm,分别减小42.5%、34.4%、38.6%、36.3%、32.1%。结果表明：通过修改数控指令能够提高机床加工精度。