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采用天鹰优化卷积神经网络的精密数控机床主轴热误差建模 被引量：14
1
作者 李国龙 陈孝勇 +3 位作者 李喆裕 徐凯 唐晓东 王志远 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期51-61,共11页
针对数控机床因主轴热误差而严重影响加工精度等问题,结合求解最优解能力强的天鹰优化算法(AO)以及自学习和自适应能力强的卷积神经网络(CNN),提出一种采用AO-CNN的数控机床主轴热误差模型。根据磨齿加工过程特点,总结磨齿机主轴系统热... 针对数控机床因主轴热误差而严重影响加工精度等问题,结合求解最优解能力强的天鹰优化算法(AO)以及自学习和自适应能力强的卷积神经网络(CNN),提出一种采用AO-CNN的数控机床主轴热误差模型。根据磨齿加工过程特点,总结磨齿机主轴系统热变形规律,确定了X方向热误差为影响齿轮加工的主要因素;利用模糊C均值聚类(FCM)和相关系数法筛选出关键温度点;利用AO算法优化CNN结构的卷积核,并且建立AO-CNN的数控机床主轴X方向热误差预测模型。在2种不同转速的工况下对所建立模型的性能进行了验证,结果表明,采用AO-CNN进行热误差建模,数控机床X方向的热变形预测精度相比于CNN模型提高了15%,具有更加优越的预测精度。 展开更多
关键词 数控机床主轴 热误差建模 卷积神经网络 天鹰优化器 模糊C均值聚类
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数控机床转台位置相关几何误差的快速测量与辨识 被引量：12
2
作者 李国龙 陶小会 +1 位作者 徐凯 李喆裕 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期458-467,共10页
为快速辨识数控机床转台位置相关几何误差,提出一种基于球杆仪的转台位置相关几何误差快速测量辨识方法。首先,基于齐次坐标变换建立转台位置相关几何误差模型,得到球杆仪杆长变化量与几何误差的关系;其次,设计球杆仪六次锥形安装方式,... 为快速辨识数控机床转台位置相关几何误差,提出一种基于球杆仪的转台位置相关几何误差快速测量辨识方法。首先,基于齐次坐标变换建立转台位置相关几何误差模型,得到球杆仪杆长变化量与几何误差的关系;其次,设计球杆仪六次锥形安装方式,推导出误差辨识矩阵,记录球杆仪杆长变化量,快速辨识出转台位置相关几何误差,并提出一种球杆仪安装误差消除方法,有效剔除了安装误差的影响;最后,基于转台位置相关几何误差的辨识结果,对附加实验中球杆仪杆长变化量进行预测,预测精度较高;在此基础上,对转台位置相关几何误差进行补偿,补偿后的精度明显提高。结果表明:该方法可准确快速辨识出数控机床转台位置相关几何误差,对提高机床精度具有重要的意义。 展开更多
关键词 机械制造及其自动化 数控机床转台 位置相关几何误差 球杆仪 安装误差
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直线轴热定位误差解耦与分步建模研究 被引量：7
3
作者 徐凯 李国龙 +2 位作者 李喆裕 王志远 苗恩铭 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期72-81,共10页
针对直线轴热定位误差同时与位置、温度相关,传统建模方法工作量大、效率低且变工况下预测精度较差等问题,本文提出一种直线轴热定位误差解耦与分步建模方法。首先,基于最小二乘线性拟合对多工况下测量的热定位误差解耦,获得仅与温度相... 针对直线轴热定位误差同时与位置、温度相关,传统建模方法工作量大、效率低且变工况下预测精度较差等问题,本文提出一种直线轴热定位误差解耦与分步建模方法。首先,基于最小二乘线性拟合对多工况下测量的热定位误差解耦,获得仅与温度相关的斜率参数与截距参数;其次,分别使用绝对温度和相对温度作为输入变量对斜率参数和截距参数回归建模,得到二者与温度的映射关系,结合斜率与截距,建立热定位误差模型;最后,基于建立的模型对全新工况下的热定位误差进行了预测,可实现最大残差1.6μm,相比直接建模方法预测精度显著提升,表明了模型的有效性。 展开更多
关键词 直线轴 热定位误差 斜率 截距
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基于主动构造温差变量的机床温度敏感点选择方法 被引量：3
4
作者 徐凯 王文辉 +2 位作者 李喆裕 李国龙 苗恩铭 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期67-74,共8页
温度敏感点显著影响机床热误差模型的性能。针对现有温度敏感点选择中需要布置多个温度测量点,且可能遗失关键温差信息问题,本文提出了一种基于主动构造温差变量的温度敏感点选择方法。通过从有限个温度测量点中组合并构造温差变量,作... 温度敏感点显著影响机床热误差模型的性能。针对现有温度敏感点选择中需要布置多个温度测量点,且可能遗失关键温差信息问题,本文提出了一种基于主动构造温差变量的温度敏感点选择方法。通过从有限个温度测量点中组合并构造温差变量,作为原始温度变量的扩展补充,重新基于模糊聚类和相关系数分析进行温度敏感点选择,并用于热误差建模。该方法可弥补现有方法中潜在关键温度信息缺失问题,且具有更高的精度与稳定性。实验结果表明重构温差变量方法相比传统温度敏感点选择方法,可将模型预测结果的平均均方根误差由11.1、10.3μm降低至3.6μm,效果显著。 展开更多
关键词 主动构造 温差 温度敏感点 热误差建模
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数控机床旋转轴多自由度静/热误差同步测量与建模
5
作者 李国龙 肖扬 +2 位作者 李喆裕 徐凯 张薇 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1426-1434,共9页
针对现有的数控机床旋转轴误差测量与建模方法仅考虑多自由度静态几何误差或单自由度热误差单独作用的影响,未考虑几何误差和热误差耦合影响的问题,提出了一种基于球杆仪的数控机床旋转轴多自由度静/热误差同步测量与建模方法。首先基... 针对现有的数控机床旋转轴误差测量与建模方法仅考虑多自由度静态几何误差或单自由度热误差单独作用的影响,未考虑几何误差和热误差耦合影响的问题,提出了一种基于球杆仪的数控机床旋转轴多自由度静/热误差同步测量与建模方法。首先基于齐次坐标变换建立球杆仪杆长变化模型,再基于该模型使用非齐次线性方程组建立静/热误差辨识模型;其次设计了适应多自由度静/热误差同步测量的球杆仪安装模式以缩短测量时间,减少热逸散对测量结果的影响;再次基于卷积长短期记忆神经网络(CNN-LSTM)建立旋转轴多自由度静/热误差预测模型;最后在数控蜗杆砂轮磨齿机的C轴上进行误差测量实验,对多种转速下的旋转轴多自由度误差进行快速辨识,并通过CNN-LSTM静/热误差预测模型对多自由度误差和球杆仪杆长变化进行预测,以验证所建模型的准确性。 展开更多
关键词 静/热误差 误差测量 卷积长短期记忆神经网络 旋转轴 球杆仪
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基于主成分回归的进给轴热膨胀误差建模
6
作者 蒋林 李国龙 +2 位作者 王时龙 徐凯 李喆裕 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2149-2155,共7页
为进一步提高磨齿机进给轴热误差模型的预测精度,本文提出了基于主成分回归的进给轴热膨胀误差建模方法。通过线性拟合对进给轴定位误差解耦得到热膨胀斜率参数,消除进给轴热膨胀误差的位置相关性,并基于主成分回归算法建立了热膨胀斜... 为进一步提高磨齿机进给轴热误差模型的预测精度,本文提出了基于主成分回归的进给轴热膨胀误差建模方法。通过线性拟合对进给轴定位误差解耦得到热膨胀斜率参数,消除进给轴热膨胀误差的位置相关性,并基于主成分回归算法建立了热膨胀斜率参数与全部测点温度的回归模型。区别于传统方法,主成分回归模型无须进行额外的温度敏感点筛选,分组实验预测结果的均方根误差均值和标准差可达到2.0μm/m、0.9μm/m,具有更高的精度和稳定性。 展开更多
关键词 机械工程 进给轴 热膨胀 主成分 斜率参数
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基于温度相似性评价的机床热误差重构模型
7
作者 徐凯 李喆裕 +2 位作者 李国龙 苗恩铭 庹军波 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期288-295,共8页
数据驱动方法广泛用于热误差建模,然而缺乏机理支撑的开环黑箱运行模式难以保证模型在新工况中的鲁棒性,模型极易失效。为进一步提升机床热误差模型的精度和稳定性,提出了一种基于温度相似性评价的机床热误差重构模型。通过对预测组温... 数据驱动方法广泛用于热误差建模,然而缺乏机理支撑的开环黑箱运行模式难以保证模型在新工况中的鲁棒性,模型极易失效。为进一步提升机床热误差模型的精度和稳定性,提出了一种基于温度相似性评价的机床热误差重构模型。通过对预测组温度均值向量与建模组温度均值向量的相似性评价,从原始建模批次中筛选出与预测组温度相似的特定批次,并基于偏最小二乘算法进行热误差模型重构。为验证重构模型的有效性,进行了累计31批次的热误差预测,结果表明重构模型在保证稳定性的前提下,可将预测结果的均方根误差均值进一步降低至2.2μm,相比常规的模糊聚类结合多元线性回归模型与偏最小二乘模型,预测精度可分别提高15%、35%,效果显著。方法对于评价数据驱动热误差模型的适用性,提高模型预测精度具有参考价值。 展开更多
关键词 相似性评价 重构模型 偏最小二乘算法 稳定性
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基于参数化建模的旋转轴误差快速辨识方法 被引量：5
8
作者 徐凯 李国龙 +2 位作者 李喆裕 夏长久 何坤 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期21-29,共9页
针对现有旋转轴几何误差辨识方法计算量大且无法避免异常值等问题,提出了一种基于参数化建模的旋转轴位置相关几何误差快速辨识方法。首先,分析了旋转轴位置相关几何误差的特性,建立了测量旋转轴时球杆仪杆长变化的综合模型,并基于约束... 针对现有旋转轴几何误差辨识方法计算量大且无法避免异常值等问题,提出了一种基于参数化建模的旋转轴位置相关几何误差快速辨识方法。首先,分析了旋转轴位置相关几何误差的特性,建立了测量旋转轴时球杆仪杆长变化的综合模型,并基于约束条件进行化简;其次,使用四阶傅里叶级数对5项位置相关几何误差进行参数化建模,并基于5种测量模式得到位置相关误差的辨识模型;接着,分析了球杆仪安装误差对杆长变化及辨识结果的影响规律并消除其影响;最后,在小型五轴机床的旋转工作台上进行了实验,辨识出旋转轴的5项位置相关几何误差,并通过改变安装位置和安装角度的球杆仪杆长预测实验对辨识方法的正确性进行了验证。 展开更多
关键词 位置相关几何误差 傅里叶级数 参数化建模 球杆仪
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丝杆传动的剪叉式立体车库的设计 被引量：1
9
作者 李喆裕 刘万 周进良 《科技视界》 2018年第11期82-83,共2页
针对现阶段城市老旧小区停车难的问题,研究了一种结构简单、受力可靠、停取方便的小型立体车库装置。两组丝杆驱动装置的前进与后退,内含有电磁铁的挡块启到支撑、限位以及固定丝杆的作用,两个支撑杆中间通过销连接组成剪叉式结构,分别... 针对现阶段城市老旧小区停车难的问题,研究了一种结构简单、受力可靠、停取方便的小型立体车库装置。两组丝杆驱动装置的前进与后退,内含有电磁铁的挡块启到支撑、限位以及固定丝杆的作用,两个支撑杆中间通过销连接组成剪叉式结构,分别连接装置的上部与下部,控制机构的上升与下降,旋转平台中的旋转装置可以使旋转平台旋转90°。该装置结构简单可靠、受力状况良好、空间利用率高,而且易于改造搬运,方便老旧小区停车位的改造,具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 立体车库 剪叉式 丝杆 电磁力
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立体式快递高速分拣装置的研究与设计
10
作者 刘纯健 李喆裕 孟晓平 《科技风》 2018年第14期4-5,共2页
针对现阶段快递分拣所面临的问题,研究了一种快速、高效、节省空间的快递分拣装置。通过扫码器扫描快递上的条形码,将快递的目的地信息输入到CPU中,在CPU的控制下,快递由合适的路线进行分拣。立体式结构提高了空间利用率,滑道及送入装... 针对现阶段快递分拣所面临的问题,研究了一种快速、高效、节省空间的快递分拣装置。通过扫码器扫描快递上的条形码,将快递的目的地信息输入到CPU中,在CPU的控制下,快递由合适的路线进行分拣。立体式结构提高了空间利用率,滑道及送入装置将快递送至指定层,中心转盘可以将快递送到指定支路,快递在各部分间的传递有推送机构。该装置可多个联系在一起,形成一个树枝状的系统,进一步提高分拣效率,应用前景较高。 展开更多
关键词 立体式 快递分拣 中心转盘 滑道
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