云/边缘协同的轴承故障诊断方法

现有轴承故障诊断技术存在以下问题:①传统诊断方法需要人工提取特征,耗时长,诊断结果不稳定;②卷积神经网络诊断方法需要大量的计算资源和较长的训练时间,与故障诊断的实时响应要求存在矛盾。针对以上问题,提出一种云/边缘协同的实时轴承故障诊断方案。经过实验验证,该方案在拥有少量样本情况下与不进行云/边缘协同相比可大幅提高诊断准确率,并节约大量的训练时间。通过改进的轴承故障诊断算法达到了较高的故障诊断准确性,并通过模型的迁移学习与边缘端协同,增强了故障诊断算法对个性化应用的适应性和故障诊断的实时性。     

数字孪生及其应用探索

数字孪生是一种集成多物理、多尺度、多学科属性,具有实时同步、忠实映射、高保真度特性,能够实现物理世界与信息世界交互与融合的技术手段。随着数字孪生车间概念的提出,数字孪生在智能制造中的应用潜力得到越来越多的关注。分析了数字孪生在企业应用和理论研究上的进展,基于前期提出的数字孪生的五维结构模型,提出数字孪生驱动的6条应用准则,探索了数字孪生驱动的14类应用设想与实施过程中所需突破的关键问题与技术,为未来开展数字孪生的进一步落地应用提供理论和方法论参考。     

基于IEC62061标准的SRECS风险评估与SIL分配

针对IEC/TC44技术委员会制定的IEC62061功能安全国际标准,着重介绍和讨论了安全控制系统风险评估简化方法与SIL分配应用等问题.     

基于数字孪生的力能控制式压力机虚拟调试

为降低调试周期和成本,提前预知系统级风险,基于数字孪生的虚实一致特性,提出了一种基于数字孪生的力能控制式压力机虚拟调试方法,设计了虚拟调试系统.根据力能控制式压力机的多系统协同调试任务,建立了其多物理领域统一模型,即机械、电气等的多领域数字孪生模型,并构建了虚拟控制系统,包括虚拟控制器和控制器-模型接口.通过应用于压力机虚拟调试的实例,展示了基于此数字孪生模型进行虚拟调试的有效性,构建的虚拟调试系统能够验证机械系统、电气系统和控制程序的设计,并确定和优化运行参数,有效避免了实机调试成本高、风险大、周期长等弊端.     

基于IEC 61131-3机床数控系统定制化开发平台及设计方法研究

软件PLC IEC 61131-3标准的实施,对传统PLC功能做了极大的扩充,使其不仅适用于传统逻辑控制领域,还可适应数控系统的定制化开发要求。为应对工业领域对机床数控系统越来越高的定制化快速开发要求,分析了符合IEC61131-3标准的CoDeSys的软PLC模型以及工业实时以太网Ether MAC总线运行机制,研究了CoDeSys提供的G代码处理功能和以OEM组件库方式实现机床数控系统总线从站组件库的设计方法。设计实现了符合IEC61131-3标准的基于CoDeSys和Ether MAC的机床数控系统定制化开发平台,将Ether MAC从站按照功能表示为基本功能块,与Ether MAC通信驱动一并集成到CoDeSys开发环境下,并给出了基本功能块的设计方法,使Ether MAC从站可在软件层面上灵活组配。通过工程应用实例验证,结果表明该定制化开发平台能够灵活、可靠地开发机床数控系统。     

滚动轴承数字孪生几何模型精细建模

针对滚动轴承数字孪生几何模型构建过程中,因被赋予理想的光滑表面而缺乏表面形貌信息,导致模型配合面与物理实体一致性差的问题,提出滚动轴承数字孪生几何模型精细建模方法,基于分形理论、点云变换和点云重建技术构建了带有表面形貌特征的滚动轴承数字孪生精细几何模型。通过对滚动轴承的数字孪生精细几何模型和光滑几何模型进行仿真分析,并与实验采集的滚动轴承振动数据在时频域参数上进行对比验证,表明相比传统的光滑几何模型,滚动轴承的数字孪生精细几何模型更符合实际运行情况。     

六自由度铣削加工机器人刚度建模及误差补偿

针对铣削加工机器人低刚度特性影响加工精度的问题,对机器人的刚度建模和误差补偿方法进行研究。以ES165D型号的6自由度串联机器人为研究对象,综合考虑机器人关节变形、臂杆变形和臂杆重力对机器人末端变形的影响,建立了机器人整体刚度模型;通过机器人末端受力变形试验,可知末端变形预测值与试验值的平均绝对百分比误差小于15%,证明了机器人刚度模型的有效性和准确性;基于机器人刚度模型对铣削加工过程中的加工路径进行补偿,补偿后加工路径的平均距离误差相对补偿前降低37.39%。     

基于现场总线的软件化开放式CNC体系结构

将现场总线引入控制系统的硬件体系结构，使每个外部设备都成为现场总线通信网络中的一个节点，构成基于现场总线的数控系统，使硬件安装和扩展方便，提高了系统的可靠性和控制精度．结合现场总线的特点和开放式系统的要求，提出了一种基于现场总线的开放式CNC（Computer Numerical Control）系统的体系结构。该体系结构划分为应用层、控制层和设备层三个层次，对每一层的功能进行了系统的分析和描述．总线规范采用自主开发的实时串行总线技术，基于Windows 2000操作系统平台，采用COM／DCOM技术的软件设计方法，实现数控系统的软件模块的重用与扩充，满足数控系统开放性的要求．     

功能分离的嵌入式实时系统设计方法及应用

为实现嵌入式实时系统的可重构性,解决用户级功能开放问题,提出了一种基于Statecharts建模理论的功能分离的嵌入式实时系统设计方法。应用该方法,可将系统设计为机器接口、事件处理器和系统描述数据三部分。功能设计基于Statechart建模,且被作为系统描述数据在复杂的整个系统设计中独立出来。通过提供的系统描述数据开发工具,用户和第三方对功能的升级和二次开发成为可能。详细说明了该系统的结构和实现方案。通过此方法在机床控制器开发中的应用和用户级开发实例,验证了该方法的可行性,系统功能的可重构性和用户级开放也得到了实现。