- 石永华;凌亮建;张嘉仪;卢明;陈剑明;
视觉传感技术是目前焊接自动化、智能化的主要感知手段，在焊缝识别与跟踪、焊接过程监测与焊缝质量控制中发挥了关键作用。主要从主动视觉与被动视觉两方面系统总结了视觉传感技术应用于智能焊接的技术原理、算法优化与发展现状。同时，探讨了红外传感技术与多模态传感技术，以及VR与数字孪生技术在焊接智能化中的作用，并讨论了协作型焊接机器人与人形焊接机器人在智能焊接中的发展潜力。进一步提升视觉传感技术的精度，结合轻量化AI大模型算法、多模态数据实时融合，是焊接从“示教-再现”向“自适应、拟人化、智能化”转型的关键因素，有益于推进复杂工况下智能化焊接技术的工业化应用。最后指出，智能化焊接核心技术将重点围绕“基于视觉技术的多传感器的深度融合”与“基于AI大模型的具身智能焊接机器人”等方向，推动发展“自主感知-自主认知-自主决策-自主执行”的全自主智能化焊接系统。
2025年12期 v.54;No.405 1-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 5106K] [下载次数：56 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：18 ] - 韩昌骏;陈子洋;徐申焘;蔡子豪;Trofimov Vyacheslav;杨永强;
激光定向能量沉积增材制造技术具有高功率、高效率等优点，然而在成形大尺寸零件过程中易出现分层塌陷问题，严重影响成形件的尺寸精度和表面质量。为此，研究了基于体素点云的激光定向能量沉积路径规划算法，以解决成形过程中的塌陷问题。首先获取模型体素点云，利用正交设计试验确定CPC分割算法的最优参数，对表面体素点云进行分割、封闭、填充处理；随后基于点云边界提取算法和栅格地图法，开发了“回”字形扫描路径和正交“之”字形扫描路径，并采用RANSAC算法简化路径点；最后基于体素点云的定向能量沉积路径规划算法成形了阀门模具，并与现有LDED路径成形进行对比，现有路径成形区域1和区域3分别与水平面呈α=27°和β=33°塌陷且表面形貌较差，而提出的路径规划算法表现出较好的成形质量，验证了该算法的可行性。
2025年12期 v.54;No.405 24-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 2230K] [下载次数：15 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 焦文华;常英杰;董鑫源;
焊接温度场的实时精确重建是提升焊接质量的核心挑战。传统有限元模拟面临计算效率低、动态适应性不足的问题，而纯数据驱动深度学习模型存在物理约束缺失的缺陷。提出一种融合传热机理与深度学习的焊接温度场实时重建方法，通过多技术协同实现了温度场的高效建模与动态优化。研究基于脉冲气体钨极电弧焊（GTAW-P）的传热机理，利用Abaqus有限元软件生成包含焊接参数的温度场数据集通过图像处理技术从实时熔池图像中提取表面宽度，利用长短期记忆模型（LSTM）建立熔宽与热源参数的动态映射关系，实现热源参数的实时预测。进一步引入DeepONet神经算子模型，通过双网络架构求解热传导偏微分方程（PDEs），并利用自动编码器（AE）对高维数据降维，提升模型训练效率与泛化能力。实验结果表明，所提方法在热源参数预测中均方根误差（RMSE）低于0.11，温度场重建平均绝对误差（MAE）为1.096 K，推理时间仅0.11 ms，较传统有限元方法更接近实时计算。该方法突破了传统数值模拟的计算瓶颈，建立了数据驱动与物理约束相融合的温度场建模框架，为焊接工艺的实时优化提供了新范式。
2025年12期 v.54;No.405 33-39+128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1683K] [下载次数：5 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 黎炯;石永华;文明;刘凯业;李健;陈剑明;凌亮建;
扁线电机以其小尺寸、高槽满率、高功率密度、良好的性能在新能源汽车驱动中备受青睐。以扁线电机为主体，探究了扁线电机定子组装过程中X-pin连接激光焊接工艺，通过环形光斑振镜焊接系统以螺旋线进行焊接，从焊接接头金相结果和拉力测试等分析手段获取焊缝熔深、熔宽和焊缝截面面积和结合强度，分析离焦量、螺旋方向、功率曲线收尾参数和螺旋间距以及激光功率等参数对焊缝熔深和焊缝截面面积影响规律，验证了扁线电机连接线激光焊的工艺可行性和焊接质量可靠性。结果表明：焊接速度240 mm/s，离焦量为-0.5 mm，螺旋内径（直径）为0.3 mm，螺旋外径（直径）为2.5 mm，螺旋间距为0.3 mm，中心功率为2 000 W和外环功率为2 350 W，焊缝熔深目标为2.2 mm，焊缝截面面积为4.32 mm~2，复合合意度为1.0。在来料状态台阶控制0.25 mm以下，间隙控制在0.15 mm以下和对齐度控制3 mm以上，小批量样品验证结果为焊缝截面面积均值为3.98 mm~2，标准差为0.52 mm~2；拉力均值为455 N，标准差为67 N。
2025年12期 v.54;No.405 40-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 1874K] [下载次数：13 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 朱启龙;马文学;陈星;任志鹏;马强;朱明;
在西部地区管网改造中，直径2 420 mm镍基合金管道现场全位置焊接过程中，打底焊仍采用人工进行，生产效率低，质量不稳定，针对此问题，提出采用被动视觉实现TIG焊缝跟踪，设计了基于专用的被动视觉光学采集系统，通过对焊接图像进行实时采集及特征提取，明确坡口边缘位置以及焊枪尖端区为图像处理的感兴趣区，利用边缘检测的方法对焊接图像进行了坡口位置信息和电弧水平位置信息的提取与表征。实验结果表明：提出的图像自适应处理算法可以有效提升原始图像灰度平均值，坡口内外的灰度平均差值从60提升到150；建立的焊缝跟踪系统在打底和填充时均可以有效获得钨极位置；通过预设偏差试验验证，可以将钨极对中位置控制在±0.5 mm之间。
2025年12期 v.54;No.405 47-51+149页 [查看摘要][在线阅读][下载 1621K] [下载次数：3 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 陈星;朱启龙;任志鹏;马强;郝乙学;朱明;
采用机器人进行镍基管道高空GMAW过程中，针对不同风速条件对熔化极气体保护焊过程稳定性的影响，通过搭建具备风速调控功能的焊接试验平台，设定多组不同的风速工况，采用熔化极气体保护焊工艺对管道进行焊接。在焊接过程中，实时监测焊接电流、电压波动情况，并借助高速摄像等手段实时观测焊接电弧形态变化以及熔滴过渡状态。结果表明：风速小于5 m/s，熔滴过渡稳定性影响较小，优化气体保护和调整常规工艺参数可以继续进行焊接工作；风速超过10～15 m/s，焊接电流、电压的波动幅度明显加剧，电弧稳定性受到破坏，出现偏吹、摇曳等不稳定现象，熔滴过渡也从较为规律的模式变得杂乱无序；风速达到20 m/s，电弧息弧后无法重新起弧，导致焊接过程无法继续。相比现有研究，建立了风速梯度与GMAW焊接稳定性的定量关系，为高空管道自动化焊接的防风工艺制定提供了实验依据。
2025年12期 v.54;No.405 52-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1759K] [下载次数：4 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 林登强;杨宏坤;邓密东;黎剑新;刘博;
采用便携式全自动焊接机器人进行E40BCA1COD和E47BCA1COD止裂钢焊接，通过选择不同的热输入工艺参数，研究机器人焊接过程中热输入变化对止裂钢焊缝接头性能的影响，建立便携式全自动焊接机器人的止裂钢焊接工艺。结果表明：便携式全自动焊接机器人能够实现E40BCA1COD和E47BCA1COD止裂钢的自动焊接，无需人工干预。机器人焊接的主观影响因素较少，焊接稳定性得到了显著提高。通过不同热输入的对比试验发现，相较于最大热输入约为27 kJ/cm的传统工艺，最大热输入为35 kJ/cm的焊接工艺在相同板厚条件下，焊缝数量可减少30%～40%，焊接效率提升25%以上。该工艺在大型集装箱船的舱口围、抗扭箱等结构件的止裂钢焊接中具有良好的应用前景，可有效提升焊接效率、提高焊接质量，降低焊缝的返修工作量。
2025年12期 v.54;No.405 58-63+69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1700K] [下载次数：7 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 叶雄越;惠松骁;龚寅卿;
采用焊枪横摆条件下的K-TIG热丝填充焊接方法对95 mm厚钛合金板材进行了非对称填充式双面焊接，保证焊接质量的同时极大地提高了焊接效率。焊后在垂直于焊缝方向进行显微组织观察，同时进行冲击和拉伸力学性能测试。实验结果表明：焊枪横摆条件下的K-TIG焊接接头成形良好，未出现侧壁未熔合缺陷及焊接裂纹，焊接热影响区狭窄，仅4～7 mm；焊缝金属以联生结晶的方式生长，由于高冷却速度和热循环的综合作用，焊接接头不同位置晶粒形态存在差异，晶粒内存在大量针状六方α相；啮合强化效应下，焊接接头强度可达母材的92.6%以上，断后伸长率为母材的40%～70%；焊接接头冲击性能优异，打底层冲击吸收功为39.8 J，与母材相当，填充层冲击吸收功为64.7～73.9 J，约为母材的2倍。
2025年12期 v.54;No.405 64-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1827K] [下载次数：24 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ]
- 姜元;陈杰浩;李科;张红军;龚龑;
工业大脑作为推进新型工业化的重要基础设施，具有广阔的应用前景。工业大脑实现关键是将数据与行业知识、行业机理融合，形成决策闭环，最终提升智能制造的水平。系统总结了知识和数据协同驱动的智能决策方法，梳理了包括多维感知、全面认知、智能决策和精准执行4个主要模块的工业大脑总体架构，通过聚合异构、自治的分散数据资源，利用知识和数据协同驱动算法，实现对工业场景的全面认知、精准决策和即时反馈，并持续迭代优化，形成面向工业场景下的智能决策体系。梳理了基于5G的实时感知、基于数据迭代治理的全面认知、基于“云-网-边-端”协同的决策与执行等工业大脑关键技术，展望了工业大脑的典型应用场景和后续重点研究方向，为构建工业领域新质生产力提供参考路径。
2025年12期 v.54;No.405 70-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1459K] [下载次数：6 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 李志川;孙兆恒;朱魁星;杨建军;郭超;
海缆作为全球互联网、通信网络及电力传输的重要组成部分，承载着海量的数据传输及电能传输任务。然而，海缆在海底环境中面临着各种潜在的故障风险，如物理破坏、温度变化、海底活动等。因此，对海缆故障类型、定位及防护关键技术进行总结概述，对于详细了解的海缆发生的故障类型、机理及修复具有重要意义。综述了海缆故障类型、定位及防护的关键技术。首先总结了常见的海缆故障类型，包括光缆断裂、光缆弯曲、光缆温度过高等。其次，简要总结了现有海缆故障监测和诊断方法，如光纤光栅传感器、电阻应变计等，相关技术可实时监测海缆的状态和性能，能够精确定位海缆的故障位置，有助于提高维修效率和减少停机时间。接下来，从物理防护和管理防护两个方面综述了海缆故障防护的关键技术，物理防护方面，可以采用多层保护套管、海底挡泥板等措施，增强海缆的抗外力能力，管理防护方面，通过建立完善的监测和预警系统，及时发现故障迹象，并采取相应的应急措施，提高故障应对能力。最后，对未来海缆的监测、定位及防护关键技术的发展进行了展望。
2025年12期 v.54;No.405 76-82+113页 [查看摘要][在线阅读][下载 1472K] [下载次数：20 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 于洋;曹银萍;郑杰;张智奎;
针对人工智能深度学习在本科实验教学应用中存在算法复杂度高、工程适配性不足的问题，将人工智能技术与石油机械类专业实验教学相融合，设计了一套基于改进YOLOv5算法的连续油管缺陷检测实验。通过改进的YOLOv5算法，结合Mish激活函数、改进Mosaic数据增强、引入S2-MLPV2注意力机制、骨干网络中加入可变形卷积模块，实现对连续油管表面缺陷区域的信息采集、特征提取、目标定位与分类。实验结果表明，相比经典YOLOv5s模型，改进YOLOv5-M9S2D模型的精确度和召回率均有所提升，分别为1.9%和2.2%；在保持原有检测速度的情况下mAP值提高了1.6%；并且几乎不增加模型容量。通过实验案例，使学生深化了对人工智能深度学习的理解，掌握了工业场景下模型部署与优化的关键技术，培养了学生利用人工智能技术解决石油机械工程问题的能力。
2025年12期 v.54;No.405 83-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 1642K] [下载次数：274 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 邢宗强;邹继军;朱志甫;黄河;焦伟勇;李冠宇;蔡勋勇;方波;
氮化镓（GaN）作为第三代半导体材料，因其高导热性、耐高温和强抗辐射能力，在功率器件领域备受关注。电离能是探测器性能的关键指标。设计了测量GaN电离能的实验方案，利用核辐射探测装置和5.48 MeV α粒子测量GaN探测器和Si探测器的能谱峰位，根据测得能谱峰位所对应的电压，将Si探测器所测数据作为参考值，计算GaN和Si探测器产生的电荷量，结合理论方法和计算公式推导，获得GaN的电离能。通过测量数据可知，此次实验检测到Si电离能的增益约为45 mV/MeV、Si探测器输出信号幅度约为240 mV，在相同的条件下测得GaN探测器的输出信号幅度约为100 mV，测量得到的Si探测器和GaN的能谱峰位分别为2 158 KeV和620 KeV。根据以上测试结果，计算了GaN的电离能为9.14 eV。
2025年12期 v.54;No.405 88-91+101页 [查看摘要][在线阅读][下载 1470K] [下载次数：135 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 刘智;刘修泉;司雪峰;田广天;
压力和流量是液压传动中两个最为重要的参数，二者共同决定了液压元件吸收或者消耗的功率。从液体体积弹性模量出发对液压压力产生的根本原因从理论上进行了详细的分析，结果表明：液压压力产生的根本原因是油液是否受到挤压，受挤压程度较之前加剧，则油液压力上升；受挤压程度较之前减小，则油液压力降低。利用上述理论对液压缸密封失效串油问题、液压泵端面泄漏不能起压等常见故障进行了详细分析，并从理论上提出查找和排除上述故障的方法。结合某矿山机械液压缸出现的失压问题，对可能出现的原因进行了逐一分析，并利用上述方法排除了故障。因此，掌握液压压力产生的根本原因，有利于深入理解液压元件及液压回路的常见故障，对液压系统的进一步优化有积极的指导意义。
2025年12期 v.54;No.405 92-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1528K] [下载次数：108 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 王悦;李福宝;霍英妲;王张勇;吴恒;李伟鹏;卢德安;
球阀在工作的时候，经常会由于阀座和球之间不紧密，从而引发球阀泄漏问题。碟簧在各种机械设备中被广泛使用，单片碟簧体型不大，在球阀主密封中提供弹力。然而，由于碟簧设计和选型不当，导致预紧力不足或者因为收到大载荷的作用导致碟簧发生塑性变形，进而引发球阀泄漏问题。对于不同的球阀大小，碟簧尺寸优化后达到的效果可能会更好。使用厚度为1.5 mm的碟簧作为参考数据，在大多数的数值计算中，得到的结果误差较大，为了更好地分析解决这一问题，通过理论计算和数值模拟相结合的方法来研究碟簧厚度尺寸参数对碟簧的弹性性能的影响，对厚度为1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2 mm的碟簧在Workbench软件中进行了详细的仿真计算，得出厚度为1.6 mm最为合适，使球和阀座之间的密封更具可靠性。
2025年12期 v.54;No.405 97-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 1475K] [下载次数：12 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 田苗法;常媛媛;程煜;
为提高复杂交通场景下车窗状态的自动化识别精度，提出了一种基于改进型YOLOv5S的车窗状态检测模型。该检测模型在骨干网络中嵌入CA注意力机制模块使模型能够更精准地聚焦车窗边缘、开合角度等关键区域特征；使用BiFPN模块替换FPN模块以增强其特征融合能力，通过双向跨尺度连接与可学习权重机制，实现了多尺度特征的动态优化融合；采用EIoU损失函数替代原CIoU损失函数，通过增加中心点距离惩罚项与宽高比解耦优化策略，有效解决了重叠区域回归偏差问题。与YOLOv5S基础模型相比，改进后的模型在自建的车窗状态数据集上取得显著性能提升，识别准确率提高了1.4%，召回率提高了2.1%，平均精度均值mAP@50提高了2.4%，从而验证了所提出的改进策略的有效性。
2025年12期 v.54;No.405 102-107+155页 [查看摘要][在线阅读][下载 1807K] [下载次数：264 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 武雪晴;何恩球;白俊峰;刘宁;丛涵松;李涛;
在石油化工装备领域，对于大型离心压缩机的需求不断增加。压缩机的机壳作为关键部件，加工刀具的振动和机壳本身的共振可能会降低加工精度。因此，有必要对大型离心压缩机的机壳加工过程进行动力学研究。首先对压缩机机壳的加工位置和加工方式进行了简要分析。通过使用ANSYS有限元分析软件对机壳进行模态分析，确定了压缩机机壳的固有频率。同时，利用MATLAB软件计算了刀具在加工过程中的振动频率及波形图。将刀具的振动频率与机壳的固有频率进行对比，形成了判断机壳共振的依据。研究结果表明，在加工过程中，刀具产生的振动频率约为3 Hz，而机壳的固有频率在21～82 Hz范围内，刀具的振动频率有效地避开了机壳的共振频率范围，确保在加工过程中不会引发机壳的共振现象，从而保持了加工的高精度。
2025年12期 v.54;No.405 108-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 1670K] [下载次数：92 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 邓文强;
熔融沉积成型（Fused Deposition Modeling,FDM）是目前应用范围很广的3D打印技术之一，但该技术的加工精度难以控制，成型件的表面质量差，以上不足限制了该技术的进一步应用。为解决上述问题，提出一种基于FDM与铣削的增减材复合加工方法，并设计基于FDM与铣削的桌面级增减材复合加工机床。该机床采用UM结构形式，铣削装置与3D打印喷头集成为一个完整的复合加工模块，利用MKS GEN-L主控板和数字舵机控制加工方式的切换，且在铣削加工时不需要额外的夹具。为验证加工方法的可行性，搭建整机实验平台进行增减材复合加工实验，通过对FDM后的工件进行铣削加工，工件各尺寸的绝对误差均减少了0.1 mm及以上，表面粗糙度值降低了52.8%，实验结果表明加工方法可行，机床具备较好的增减材复合加工能力，为提高FDM尺寸精度和表面质量提供了新的思路。
2025年12期 v.54;No.405 114-118+139页 [查看摘要][在线阅读][下载 1724K] [下载次数：7 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王本义;安然;任晶;季玲;周鹏飞;
离心通风机作为轨道交通车辆主要的通风机冷却设备之一，其噪声已经成为轨道交通车辆研究的重要问题。介绍了一款无蜗壳离心通风机降噪优化设计及验证过程，利用CFX数值仿真，对无蜗壳离心通风机进行了性能计算、流场仿真及噪声计算，并利用响应面方法对离心叶轮进行优化。提出了采用前倾叶片结构和前倾加波形前缘叶片结构两种方案，通过减少叶片入口处压力面和吸力面的压力差，以及叶轮前盘和集流器间的泄漏损失，从而降低离心通风机涡流噪声。通过仿真计算和试验验证，叶片前倾以及叶片前倾加波浪前缘的结构可有效降低风机噪声，并提升效率。优化后，叶片前倾风机静压效率提高了1.9%，噪声降低了5 dB (A计权)，叶片前倾加波形前缘风机静压效率提高了3%，噪声降低了5.8 dB (A计权)，优化提升效果明显。研究结果可为离心风机的降噪优化设计提供参考。
2025年12期 v.54;No.405 119-122+178页 [查看摘要][在线阅读][下载 1591K] [下载次数：211 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 何轻吟;陈杰;方国才;
针对大数据存储与多地数据同步过程中MySQL主从复制方法存在的单点故障、数据延时和数据一致性问题，提出了一种基于DataProxy数据代理组件的高可用性优化方法。将MySQL服务器节点注册到DataProxy上，在多个节点进行数据同步的过程中，由原来的MySQL主从节点参与操作转为由DataProxy来发起和完成。当主节点发生故障时，DataProxy能够迅速通过心跳监测识别故障，并根据配置的选举策略自动选举出新的主节点，避免了单点故障导致的系统停用。此外，通过采用异步写入的方式，显著减少了等待同步结果的时间，降低了数据同步的整体延迟。同时，利用DataProxy的一致性决策完成数据同步时事务的提交与否，保证数据的一致性。模拟实验结果表明，采用该方法后，数据同步的效率得到了显著提升，数据延迟从原来的7 s减少到了5 s，并能够有效保证数据一致性与应对单点故障问题，验证了该方法的可行性，为大数据存储与多地数据同步提供了更为可靠和高效的解决方案。
2025年12期 v.54;No.405 123-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1431K] [下载次数：38 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 朱晓健;曾峙翔;王会;凌逸熙;房小兆;孙为军;王成勇;袁志山;
负压吸盘疗法是一种非侵入性、安全性高的治疗方法，为漏斗胸患者提供了新的治疗选择。针对传统的负压吸盘气密性不足、智能化程度低、便捷性低等问题，设计一种智能可穿戴负压矫正系统。首先，依据人的身体轮廓和负压矫正原理，设计了气密性好的穿戴式负压吸盘。其次，采用微处理器、传感器、蓝牙等电子元件，搭建了可实时监测负压治疗情况的检测系统。然后，基于Uni-App框架和Unicloud云数据库开发了一款漏斗胸监测软件，患者可通过该手机软件实时查看治疗情况和历史数据。最后，通过实验来测试该负压矫正系统。结果表明：负压吸盘具备良好的气密性和稳定性，穿戴装置舒适安全、调节方便。漏斗胸监测软件便于患者居家使用和医生远程个性化诊疗，该负压矫正系统具有可观的临床应用前景。
2025年12期 v.54;No.405 129-133页 [查看摘要][在线阅读][下载 1640K] [下载次数：157 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 林书乐;韩国瑞;陈敏杰;尚润钊;付山峰;刁楚涵;
为解决制氢机制氢过程中水的状态对制取氢气的效率以及制氢机的使用寿命的影响。设计适合家用的水箱检测自动化设备，采用电导率-TDS转换算法和温度校正算法，快速实现水质TDS的检测，降低TDS值随温度变化带来的测量误差。控制器可实现阈值的自由调节，并且可独立使用，适用于大部分水质水位水温检测环境。控制器以STM32F103C8T6作为主控芯片，在设定一定工作时间和阈值后实现对水温、水质、水位数据的实时采集，并实时传送到单片机中进行对应数据的实时处理与相应阈值判断。若在上述数据中有一项或多项数据到达阈值条件后，蜂鸣器报警，同时对应LED灯亮起，OLED屏幕显示水温过高、水质不良、水位较高等情况，并由STM32控制及时切断氢气的制取。检测结果表明，在设定条件下水的水温、水质、水位设置相应阈值并进行检测，其状态均能满足检测要求。该控制器阈值可进行相应设置，并且易拆卸，适用于大部分水质、水位、水温检测环境。设计的控制器的水质检测范围是市面上产品的3倍。该控制器具有较高的响应速度和产品品质，对制氢机研发行业具有一定推动作用。
2025年12期 v.54;No.405 134-139页 [查看摘要][在线阅读][下载 1674K] [下载次数：5 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 马海霞;戚铭郑;钟浩;王耿森;
独居老人跌倒是造成老人生命安全威胁的一个重要因素，为了及时发现并应对老人跌倒事件，提出可以实现老人跌倒预警的智能家居系统。以STM32单片机为主控制器，通过光敏电阻模块、温湿度传感器、烟雾传感器、摄像头模块采集室内环境信息，利用六轴传感器得到的原始数据通过自带的数字运动处理器转换成四元数输出，接着对四元数进行计算得出欧拉角，通过欧拉角的变化程度监测老人是否在行走过程中跌倒，当有跌倒趋势时发出报警信息，并将报警信息及室内环境信息通过阿里云服务器发送至手机App。通过实物搭建测试表明，系统可以实现预定的功能，即基本的智能家居功能，如温湿度检测等，同时完成了与老人跌倒预警监测的结合创新，使系统在为老人使用提供方便的同时给老人提供了一定的身体安全保障，为适老性智能家居的开发设计提供了一定的参考。
2025年12期 v.54;No.405 140-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 1666K] [下载次数：119 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 殷杰;贺长林;吴学钦;张兴桥;唐景文;
由于各种介入手术在操作球囊扩张压力泵时，普遍依赖于医务人员手动操作，存在职业损伤、劳动强度大、控制不够精准等问题。为此，在临床手术发展过程中急需寻求先进智能的球囊扩张压力泵智能辅助设备以促进临床医疗自动化和临床手术的高效进行。从医学与工学结合的角度研究开发了一款基于电动夹爪控制的球囊扩张压力泵智能辅助设备，该设备旨在弥补传统手动操作的不足，通过精确的自动控制系统，减少人工操作中的不稳定因素，显著降低医务人员的操作风险。考虑到流体压缩中体积与压力的非线性关系，从理论和实验数据对比分析，深入探讨了PID控制和多段速控制在球囊扩张压力泵中的应用效果。结果表明，多段速控制方式在操作精度、控制稳定性以及对压力变化的适应性方面，优于PID控制，能够更好地满足球囊扩张过程中的精准控制需求。
2025年12期 v.54;No.405 145-149页 [查看摘要][在线阅读][下载 1397K] [下载次数：8 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 陈锦;陈沛;
针对目前贴标机无法适应多种尺寸材料、贴标速度慢和贴标精度低的问题，设计开发出一种膜卷自动贴标机。对贴标机整体机械结构和电气控制系统进行设计，并确定其运行流程。在机械结构方面，对整体机架、牵引系统、贴标系统、收放卷系统进行设计。在电气控制方面，对PLC和HMI型号进行选型，并对电路整体设计。该贴标机基于维控LX5V系列PLC为驱动平台，配合伺服电机、PLC程序算法完成闭环张力控制。整体动作控制由PLC、HMI和伺服电机模组完成，实现全自动贴标、手动贴标，并可根据产品需求设定不同的材料参数。调试结果表明，设备能实现自动运行和手动运行，自动运行线速度最高达到60 m/min，贴标准确率达到98%，人机交互友好且功能稳定，能直观反馈贴标机生产时的各个参数，满足生产需求。
2025年12期 v.54;No.405 150-155页 [查看摘要][在线阅读][下载 1627K] [下载次数：45 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 卢欣宁;王维佳;
为应对传统地铁综合调度系统在设计上存在的架构冗余和功能固化等缺陷，特别是在低运量、高灵活性需求的场景下，提出一种创新的云巴胶轮有轨电车综合调度系统技术方案。针对云巴车站规模、车站分布、运营管理等特点，深入研究并探讨了适用于云巴综合调度系统的集成与互联以及系统架构方案等，并详细列举了中心级系统、车站/车场接入网络以及辅助系统的技术方案和设备配置。研究发现，以环控调度和电力调度为核心的集成方案能更有效地满足云巴胶轮有轨电车综合调度系统的需求，该方案不仅能提升系统的运行效率，还能确保行车安全；同时，中心级系统、车站/车场接入网络以及辅助系统技术方案的设置和优化，也进一步增强了综合调度系统的整体性能和可靠性。研究结果可为云巴胶轮有轨电车综合调度提供高效、可靠、灵活的解决方案。
2025年12期 v.54;No.405 156-161页 [查看摘要][在线阅读][下载 1641K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 尹志成;郑宏兵;梁钊;柳登明;
OLED面板中的导电布主要是依靠人工进行机械对位贴合，针对导电布手动贴合工艺中存在的贴合精度和自动化程度低的问题，设计了基于PLC和机器视觉系统的导电布自动贴合控制系统。首先，分析了导电布自动贴合原理，构建了自动贴合控制系统，主要包括Panel贴合单元、Tape贴合单元、Tape供料单元及PC视觉系统；然后开发了控制系统软件，系统以PLC为主控制器，以工业触控屏为人机界面，以视觉系统为辅助平台，利用PLC获取传感器信息，并控制运动元器件动作，再通过触发视觉系统取像补正等操作，实现设备自动运转；最后，通过整体调试及性能分析，验证了该贴合系统的贴合精度和整体性能。利用该系统进行贴合验证，统计测量结果显示贴合精度均在±50μm，计算得到的CPK值大于1.33，说明该系统制程能力充分。实际应用效果表明该控制系统具备稳定的性能和较高的自动化程度，对导电布高精度自动贴合的关键技术研究具有一定的指导意义。
2025年12期 v.54;No.405 162-168+221页 [查看摘要][在线阅读][下载 2277K] [下载次数：4 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 李岩;王广辉;李静;杨洋;刘钰;翟丁熠;邓泽杉;李鹏飞;
深入分析了被动式干气密封的结构特性和工作原理，全面比较了其与其他密封结构的优劣，并充分证明了其在高速电主轴领域的卓越防水性能。一系列试验结果表明，密封间隙的减小能导致密封压力的增大，进而显著提高密封效果。针对低速电主轴防水领域，引入了主动式干气密封方案，通过有限元仿真云图和大量实验，验证了其最佳间隙值和气密封压力，即间隙值取0.1～0.12 mm、气密封压力取0.25～0.35 MPa时能够获得良好的密封效果，该研究全面攻克了电主轴的防水难题。进一步聚焦于主轴定子的防潮性能，深入剖析了在电主轴密封防水性能卓越的情况下，主轴内部仍可能因受潮导致定子绝缘老化的原因。同时，详细介绍了经过优化的定子浸漆工艺，并通过浸水试验的对比验证，充分证明了该工艺能够显著提升定子的绝缘性能，进而大幅提高电主轴的防潮能力和使用寿命。详细阐述了定子灌封封装方案，该方案展现出卓越的防潮性能与高效的散热功能。在成本非首要考量因素的情况下，定子灌封防潮技术无疑是电主轴防潮领域的更优选择。
2025年12期 v.54;No.405 189-193页 [查看摘要][在线阅读][下载 1575K] [下载次数：129 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张力玲;黄杨清;张志宏;
电化学检测作为一种定量检测技术，具有灵敏度高、可靠性好和检测限低等优势，广泛应用于疾病检测、食品监管和环境监测等领域。为实现便携式、现场快速的电化学检测，设计并实现了一种基于Arduino单片机的电流型电化学检测装置。该装置基于恒电位仪检测原理，采用高精度数模转换芯片和运算放大器搭建了便携式恒电位仪检测电路，并实现了参比电极与工作电极间的恒电位设定和电化学信号检测功能。通过采用三电极等效模型测试了电流型电化学检测装置的性能。结果表明，电位误差控制在4.2 mV以内，测试电流在10～100 nA范围内时，误差波动在2.56%以内，可以实现多种电化学检测方法，在电化学领域中具有广阔的应用前景。
2025年12期 v.54;No.405 194-198页 [查看摘要][在线阅读][下载 1465K] [下载次数：254 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 胡学军;罗红梅;曾政乡;杜国超;朱云飞;
针对传统卷烟机劈刀总成因依赖齿轮传动和润滑油导致的漏油、维护复杂及传动精度低等问题，提出一种基于ZJ118型卷烟机的无油劈刀总成设计方案。通过取消齿轮箱和同步带传动系统，采用三菱HG-KR73BJ伺服电机直接驱动劈刀与刷丝轮，结合模块化调节结构和西门子S7-1500 PLC多轴同步控制技术，实现了去润滑化、高精度动态控制与快速换型。利用海德汉ERN1387编码器实时采集吸丝带线速度，通过电子齿轮算法实现速度同步，并采用交叉耦合控制补偿双电机相位差，将相位误差控制在±0.03°以内。实验表明，该设计使漏油事故率由3次/月降至0，烟支空头率由1.2%降至0.6%，规格切换时间由120 min缩短至15 min，维护成本减少66.7%，设备综合效率提升18%。该设计解决了传统劈刀总成的技术缺陷，为卷烟设备智能化升级提供了技术支撑。
2025年12期 v.54;No.405 199-203+215页 [查看摘要][在线阅读][下载 1563K] [下载次数：4 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李东霖;杨瑞;杜昕鲲;
针对当前航空飞机对数字式油量传感器应用场景的要求，提出了一种航空用燃油油量测量的数字式油量传感器，并对工作设计原理进行描述。另一方面，例举了数字式油量传感器在湿热试验中遇到的典型故障问题，并从故障概述、故障树分析、机理分析和故障解决4个方面进行分析，找到了故障原因并提出了解决方案，同时论证了数字电桥在湿热试验中场效应管动态电阻超出合理的范围，导致振荡电路波形幅度发生异常的情况，确保了故障解决方案的可行性。故障分析方法和故障原因对同类型的航空类产品设计提供了参考意义，提高设计质量。
2025年12期 v.54;No.405 204-209页 [查看摘要][在线阅读][下载 1656K] [下载次数：2 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 杨济增;贾兴军;鞠兆刚;陈海波;李振涛;张岗;张青峰;张博;
海洋起重机平时使用起来有诸多缺点，如动力源即柴油机日常运行及维护成本较高、故障率较高、柴油机运转噪音大、高耗能及高污染。基于环保及实际使用的因素，提出了由电动机取代柴油机作为海洋起重机动力源。鉴于电动机日常运转及维护成本很低、可靠性高、故障率低、运转噪音低及节能环保的特点，决定对BZ28-2S WHPB平台吊机进行柴电双驱改造。柴电双驱改造的主要内容为增加一套电动机驱动的液压动力系统，该电驱液压动力系统需要与原有的柴油机驱动的动力系统采用并联方式。改造后吊机日常工作采用电动机驱动的方式进行工作，以达到降低维护成本、降低设备噪音及节能减排的目的。同时保留柴油机驱动方式并可以与电机驱动方式进行自由的切换，目的是在电机偶发故障时可以采用柴油机驱动来保证吊机的正常运行。该吊机增加一套电动机驱动的液压动力系统需要对吊机进行诸多方面的改造。这些改造存在有诸多技术难点，但是通过技术攻关及优化设计都进行了有效的解决。通过细化施工技术方案及落实关键风险点的管控措施，成功完成了柴电双驱改造，验证了柴电双驱动这个理论的可行性。为今后海洋平台吊机开展类似工作提供了很好的指导和借鉴。
2025年12期 v.54;No.405 210-215页 [查看摘要][在线阅读][下载 1451K] [下载次数：1 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 张栓栓;余天瑶;王晖;
汽车车窗升降器异响问题的实时检出是长期困扰整车生产的难题。目前产线检测升降异响的方法主要靠工人耳听的方式，但受工厂嘈杂环境和工人对异响敏感度的影响，车窗升降器异响问题难以实时检出。针对这一问题，提出了一种车门异响故障在线诊断方法。通过搭建便携式车门异响信号采集系统，首先应用小波包变换等信号处理方法，提取了峰值指标、脉冲指标、峭度指标、底层能量比重、小波包能量方差等5种故障特征参数，然后基于支持向量机的信号融合方法，实现了对升降器异响故障的实时诊断。试验证明，识别准确率达到96%，该方法能够敏捷且可靠的实现车窗升降器异响的在整车工厂的在线实时诊断。
2025年12期 v.54;No.405 216-221页 [查看摘要][在线阅读][下载 1597K] [下载次数：1 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 应纪伟;赵立新;
摇臂体内孔的表面质量直接影响机械组件的性能与寿命，围绕摇臂体内孔采用平台珩磨网纹工艺进行了深入研究。针对柴油机摇臂体内孔的平台珩磨网纹加工工艺，对摇臂体内孔加工时的网纹形成机理进行分析，制定平台珩磨网纹工艺路线，并确定相应的珩磨工艺参数、加工设备、珩磨刀具，以保证平台珩磨网纹参数达到要求。解决了在3.5黏度和2.6黏度机油工况下摇臂体珩磨网纹技术参数变化后相应珩磨过程参数的设计。摇臂体内孔平台珩磨网纹表面工艺参数Rz、Rk、Rpk、Rvk、Rvk/Rk、Mr1、Mr2、网纹角度的设计，对应珩磨设备过程控制参数如珩磨刀具、主轴扭矩、转速、进给量、珩磨油温度的设定。介绍了平台珩磨网纹技术在摇臂体内孔加工过程中的应用、内孔表面质量的评价参数、影响平台珩磨质量的因素以及如何控制平台珩磨质量；经发动机1 000 h正功试验统计得出有网纹摇臂的磨损量降低比例达56.9%，平台珩磨工艺对于提高柴油机摇臂体的使用寿命，克服摇臂体早期磨损及降低发动机油耗等方面起到了重要作用。
2025年12期 v.54;No.405 222-228页 [查看摘要][在线阅读][下载 1678K] [下载次数：6 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] 下载本期数据