In order to solve the problem that the current tool wear defects are difficult to be collected by the visual inspection system, an Otsu threshold segmentation algorithm based on particle swarm optimization is proposed.to detect tool wear The algorithm improved update strategy for inertia coefficients which effectively expanding the search scope of the algorithm and shortens the running time of the algorithm. By adding a perturbation equation to the particle swarm, solved the problem of traditional particle swarm optimization algorithms easily falling into local optima. Finally, an experimental platform is built to verify the effectiveness of the algorithm. This inspection method can achieve the identification of tool damage areas and the measurement of tool damage amount, and has advantages such as high recognition accuracy and fast running speed compared to traditional Otsu algorithm, Canny algorithm ,local threshold segmentation and so on. The research results have certain reference value for the actual tool defect detection system.

针对当前复杂图形加工中存在加工轨迹之间空行程多,导致加工过程耗时很长等缺陷,提出一种简单、易于实现的加工轨迹切换优化方法.分析了复杂图形加工轨迹切换控制方法,给出了缩短总空行程的优化思想.基于双向蚁群算法原理,推导了双向最大最小蚁群算法(Bidirectional max-min ant colony system,BMMAS),结合加工轨迹之间轨迹切换特点,对复杂图形加工工艺路径进行规划设计,给出了算法实现流程及加工工艺路径优化的实现要点.最后利用该方法对平面复杂图形进行了优化加工实验.实验结果表明,该加工方法计算简单,加工效率高,空行程路径长度较其它方法短,加工平稳.研究结果对相似复杂图形加工具有参考价值.

Aiming at the problem that the automatic loading and unloading system of the lathe is controlled by the electric control, which leads to the aging of the coil and the complicated wiring, this paper designs a control system that can automatically load and unload the material to meet the requirements of high efficiency automatic processing, stability and reliability of the lathe. This system uses Delta PLC as the controller and touch screen control to realize the automatic transmission from the loading machine to the lathe for processing, and then from the lathe to the blanking machine after processing. Equipped with pneumatic system, it can quickly and reliably realize the push and discharge actions. The system can be used in production, reduce the time of loading and unloading, and improve production efficiency.

针对当前微小线段加工中存在加减速频繁、曲线加工处理算法复杂等缺陷,提出一种简单、易于实现的基于曲线分段微线段加工方法.分析了曲线微小线段加工与速度控制方法,给出了分段加工思想.基于"离散曲率"原理,推导了分段算法,结合直接过渡及圆弧过渡两种方法,对曲线加工速度进行规划设计,给出了算法实现流程及前瞻加工的实现要点.最后利用该方法对平面曲线进行了分段加工实验.实验结果表明,该加工方法计算简单,加工效率高,加减速较其它方法少,加工平稳.

针对现有的单喷头3D打印机在打印大体积模型或零件时打印时间长、打印精度低等问题,提出了一种基于多喷头并联的3D打印机控制系统的设计方法,实现在模型切片平面的多轨迹并联打印.设计了光固化树脂并联打印喷头;采用主从式系统结构,以双STM32F407ZGT为核心、双PCL6045BL和CPLD(complex programable logic device,复杂可编程逻辑器件)为控制终端,搭建了一套双CPU(central processing unit,中央处理单元)的嵌入式3D打印机硬件控制系统;基于喷头切向跟踪原理和等间距打印原则,推导了二轴-四轴插补数据转换算法,实现了"二轴"轨迹数据到"四轴"插补加工数据的转换;设计了并联打印数据预处理程序、并联打印控制程序和并联打印脉冲输出控制程序以实现多轨迹并联打印控制;进行了控制系统的实验测试,对比了多喷头并联与单喷头3D打印机的实际打印效果.结果表明:与传统的单喷头打印方式相比,采用多喷头并联打印方式可以显著提高打印效率和打印精度,且打印质量较好.研究结果为大体积打印件的快速加工成型提供了一种切实可行的解决方案,具有一定的实用价值.

针对服装、包装等加工行业中须将人工测量的纸质图纸或模型样件的尺寸信息录入计算机并转换成电子加工图纸而导致的加工周期长、生产效率低的问题,提出了一种基于机器视觉的平面加工机床控制系统,以实现对纸质图纸或模型样件的快速检测.采用"ARM+DSP"方式搭建了主从式运动控制系统,设计了系统各部分功能模块.构建了"工控机+工业CCD(charge coupled device,电荷耦合器件)相机+光源控制"的视觉检测系统,结合FAWS(feature adaptive wavelet shrinkage,自适应特征的小波收缩)算法和麻雀搜索算法提出一种改进的FAWS算法进行图像降噪,并采用Canny算法进行图像边缘检测,实现图像轮廓的准确提取.设计了图像轮廓提取、轮廓数据转换为加工数据、数据通信等处理程序,实现了基于机器视觉的快速检测以及在系统加工过程中的人机交互.最后,对系统进行了实验测试,对实际加工效果进行了评价.结果表明,采用所研制的平面加工机床控制系统不仅能显著提高生产效率,而且能减小图像轮廓的误差.其性能稳定可靠,具有一定的工程实用价值.

针对现有金属管道弱磁信号采集方法的数据处理烦琐问题,基于弱磁信号检测技术,利用HMC1001、HMC1002磁阻传感器和STM32F407芯片,搭建了一套集数据采集、数据处理和数据分析于一体的弱磁信号采集系统.首先,介绍了弱磁信号的采集和传输过程;然后,对弱磁信号采集系统的硬件进行了设计,并引入滤波算法和压缩算法,编写了相应的数据处理与分析程序.通过设计的硬件电路和数据处理与分析程序,实现了金属管道弱磁信号的采集、传输、滤波、压缩、存储和实时显示等功能.现场验证结果符合所设计的弱磁信号采集系统的预期,表明该系统具有实用价值.

由于新冠肺炎疫情的影响,绝大多数留学生无法返校学习,且不同国家留学生的学习基础、文化背景、逻辑思维等差异较大,给"PLC控制与编程"课程的在线教学带来了很大挑战.对"PLC控制与编程"课程教学内容进行分析,并结合留学生在线学习的特点进行教学设计,采用图示引入、视频引入、现场习题等多种教学方法,取得了较好的教学效果,为今后留学生的在线教学提供了参考,同时有效提升了留学生理论联系实际的能力.

由于当前社会发展对高等教育改革提出了更高的要求,以提升人才能力培养质量.机械控制工程基础作为机械学科专业基础课程,必须从新工科培养角度课出发,提高学生的工程应用能力和专业素养,对机械控制工程基础进行教学优化改革.主要采用"场景引入+课堂授课讨论+现场习题+线上课堂"相结合的教学方法,注重理论知识的工程关联,加强学生理论联系实际的能力,提高对本课程的学习兴趣,增强学生利用本课程知识解决机械工程领域中系统优化的能力.

针对现有缺陷管道的磁记忆信号降噪效果不佳及信号完整性鲜有考虑等问题,提出了基于总体平均经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)和分层阈值的磁记忆信号降噪方法.首先,设计了以STM32F407为控制核心的金属磁记忆检测系统,用于采集缺陷管道的磁信号;然后,对磁信号进行EEMD预处理,得到其本征模函数(intrinsic mode function,IMF)分量,并根据频谱分析和相似度计算选择最佳分解层数;最后,利用分层阈值降噪算法重构在最佳分解层数下的IMF分量,得到降噪后的信号.通过仿真分析和实验测试,对EEMD分层阈值降噪方法进行定量评价.结果 表明:该方法适用于信噪比较小的含噪信号;与小波阈值降噪方法相比,其降噪后信号的信噪比和平滑度较高,均方根误差较小,缺陷特征信号完整,可更直观地显示缺陷位置.研究结果为金属管道磁信号降噪提供了一种切实可行的方法,为管道缺陷的在线检测奠定了基础.

针对传统百叶片手工生产过程中存在的作业效率低、成本高、产品质量不稳定等缺陷以及高自动化、高加工精度的加工需求,研发了一套百叶片定长切料-自动排片控制系统.首先,根据百叶片定长切料-自动排片系统的工作原理和功能要求,以ARM+DSP为核心对其硬件和软件进行模块化设计;其次,为提高送料机构的控制精度,以送料机构的位置偏差及偏差变化率为模糊输入,PID(proportion integration differentiation,比例积分微分)参数的修正量为模糊输出,设计了模糊增益自调整PID控制器,实现定长切料的高精度控制.最后,通过实验验证了该系统的有效性.系统已投入实际生产应用,运行结果表明:百叶片定长切料-自动排片系统性能稳定,运行周期为4 s,切片精度小于0.2 mm;采用模糊增益自调整PID控制器可明显提高送料系统的动态响应性能及定长切料的精度,提高百叶片的加工质量和生产效率,满足企业生产要求,对百叶片成型机控制系统的研发具有指导意义.

为实现防砂车组对生产关键参数如瞬时压力、流量、携砂比等的实时监测,有效提高防砂施工质量,改善防砂作业环境,设计了一种基于STM32F103ZET和WiFi无线通信技术的便携式数据采集系统.该系统结合现场的实际需要,采用便携式设计理念,按照监控终端、数据服务器、现场车组检测终端的三级结构体系,搭建系统硬件结构.基于模块式程序设计思想,设计了系统监控终端处理程序、数据采集与处理程序,实现了关键参数的实时采集、处理、显示、存储等功能.实验结果表明,该系统数据采集精度高、工作可靠、便于携带,适合在防砂作业中应用.

完成了一套基于VC++6.0的CAD图形数据转化为机床控制代码的接口软件设计,实现了平面加工机床按照指定CAD图形完成加工切割,并且通过进一步的速度和刀具补偿优化调试,达到了理想的效率及精度,使CAD图形直接加工算法在加工系统中得到实际应用.

依据泵系统经济运行的相关标准,结合油田现场应用情况,以泵系统运行参数和效率为主要考核因素,提出了一套稠油输送双螺杆泵系统的适应性评价方法。另外,以塔河油田现役稠油输送双螺杆泵的运行情况为例,对其在工况条件下的适应性进行评价,并对评价结果进行了分析论证。

In order to resolve the problem of data acquisition and real-time display in the design of CNC system,based on introducing the method of PMAC data acquisition,the theory of communication between Win32 applications and PMAC was highlighted.The method of PMAC data acquisition and real-time display under the environment of Visual C+ + was introduced.A satisfactory result is achieved by applying this technology to the development of CNC system of wire cutting.

电动机和双螺杆泵的效率随着工况的变化而变化。为此,采用统筹电动机和双螺杆泵效率的计算方法,借助多相液体转矩理论,提出了计算电动机效率和双螺杆泵效率及其泵组效率的新方法,并对新方法进行了算法程序编制。运用新方法对实际油田运行参数进行计算,计算结果与实际测试结果的误差小于5%。为确保电动机有较高的效率,应使电动机的负载率在30%～100%之间。

针对塔河油田10区、12区外输泵站的具体情况,在不换泵、不换电机的前提下,采用调整生产参数与控制系统优化的方法提高外输泵的适应性,并在12-4站对调整方案进行现场试验,对实验数据的分析表明,调整方案具有可行性,系统泵效率提高3-24%。

Rodless hydraulic oil-well pump is a new volumetric pump.The pump is suitable for low-voltage low-yield oil wells jobs.According to the working principle and working environment,the scheme of ground control system of the pump was proposed to achieve automatic control and real-time working state monitoring of the pump.The ground system was composed of hydraulic control module,data collection and process module and monitoring alarm module.The pump flow-time curve and the pressure-time curve were analyzed to find optimum parameters of the system.

The procedure design and implement measures of NC code compiler in open CNC system which was controlled by PC motion control panel were introduced.The NC code correctness inspection and the transfer between NC code and indentified code for motion control panel were achieved.Taking an example of a PMAC motion control panel by Delta Tau LLC,the setting up of a functional code related database was introduced,and partial compiled programs of error checking and translation for NC code were given.Good effects are received by application of the NC code compiler in actual projects.

现有的柱塞式无杆液力抽油泵通常是动力液从油管进入井下,乏动力液和地层产液一起从油管套管环空混合排出,这一方式不利于试油作业中快速评价地层液的液性。新型无杆脉动抽油系统采用碟簧作为井下动能,解决了目前液力无杆泵只有2个通道,无法提供"第3条通道"的难题,实现在排液的同时,动力液与地层产液不混合,可便于快速分析地层产量及液性。