从ITMA ASIA+CITME 2022看织造机械的技术进步

总结2022中国国际纺织机械展览会暨ITMA亚洲展览会上织造机械及织造准备的最新技术进展。织造机械的结构与性能不断优化,发展更加贴近市场需求。国产剑杆、喷气、喷水织机的制造水平发展迅速,提高了国产设备的核心竞争力。随着人工智能的爆发式增长,织造机械的数字化转型步伐加快,先进的信息技术和自动化工具的运用使织造机械呈现出个性化、智能化、绿色化发展新趋势。认为:近几年织造机械在高速化、自动化、绿色化方面进步显著。

损伤源-异常点累计谐波减速器性能退化评估

以LSHG-20-50-C-I型谐波减速器为研究对象,以声发射为监测手段,提出损伤源-异常点累计算法,完成谐波减速器的性能退化评估。首先,分析声发射信号,通过对振铃计数的经历图分析分辨出性能退化过程中磨损和裂纹两类声发射源,对比加速寿命实验结果,验证损伤源分类的准确性。在此基础上,建立裂纹扩展模型,依据裂纹扩展规律及能量和平均电平平均值的变化趋势,进行基于损伤源的性能退化评估,区分出占主要地位的裂纹扩展在性能退化过程中的4个时期。为解决单一声发射参数趋势性和单调性差的问题,提出基于PCA异常点累计指标的性能退化评估方法,与传统的One-Class SVM算法相比,PCA算法对早期异常点更敏感,阈值报警时间提前650 h,更适用于谐波减速器的异常点检测与性能退化评估。

基于支持向量机算法的谐波减速器声学共振快速检测方法

谐波减速器的装配误差异常质量检测是制造商交货前的重要流程。该检测重点关注异常评估,可以减少因产品召回而造成的经济损失,进一步保护用户的利益和制造商的声誉。声音信号为声学共振测试提供了简单非接触式测量的基础,并且有助于工厂在谐波减速器交货前进行快速测试。该文提出了一种声音数据采集、特征提取和分析的试验方法。利用谐波减速器的锤击激励,获得了异常和正常谐波减速器的声学数据集。提取了声音信号的时域和频域特征,比较了支持向量机(support vector machine,SVM)、随机森林(random forest,RF)、K-means这三种分类算法。结果表明,SVM在测试集上的准确率为98.0%,RF的准确率为95.0%,K-means的准确率仅为53.0%。SVM分类器的准确率、召回率和F1分数都很高。基于SVM谐波减速器质量检测模型,利用NI数据采集卡和Labview软件,设计了谐波减速器快速检测软件,可用于厂家谐波减速器出厂前检测。

基于PCA-NCC的经编鞋面数量统计和质量检测算法

针对目前经编鞋面数量统计和质量检测过程中人工成本高、效率低等问题,提出一种基于主成分分析(PCA)和归一化互相关匹配(NCC)相结合的机器视觉方法。首先采用主成分分析方法,生成不同款型鞋面的模板库PCA模型;然后,求解PCA模型与待检测鞋面特征向量最小欧氏距离,选取与待检测鞋面布匹对应的鞋面模板;随后,引入奇异值分解,提高PCA模型的检测速度和适用范围;最后,应用归一化相关匹配法,检测鞋面是否存在质量问题,并统计合格经编鞋面的数量。为验证该方法的可行性,搭建鞋面布匹检测平台,构建100种不同款型的标准鞋面模板库,对3种不同款型的鞋面进行数量统计实验。将实验结果与人工结果进行比对,结果表明:合格经编鞋面的数量统计平均正确率达96.7%,检测速度较人工提高3~4倍,满足工业生产中的实际需求。

基于机器视觉的布匹色差在线检测系统

针对目前人工检测劳动强度大、准确率低,在线检测图像尺寸大、处理速度慢等问题提出布匹色差在线检测算法。将采集到的布匹图像进行边缘处理,去除图像的黑边;利用图像金字塔技术降低图像尺寸;结合色差计算公式和直方图交叉法计算布匹的左、中、右色差波动图和合格率。为使用方便,设计基于机器视觉的布匹色差在线检测系统,利用布匹色差在线检测算法替代人工检测系统。经过试验结果对比,证实布匹色差在线检测系统与人工检测系统在色差检测过程中具有一致性,并且在线检测系统的验布速度由0.2 m/s提高至0.8 m/s。

基于XFEM的谐波减速器柔轮裂纹扩展行为研究

柔轮的疲劳开裂是引起谐波减速器精度下降和设备可靠性降低的重要原因。以某型号谐波减速器为研究对象,基于壳体力矩理论建立柔轮等效模型,确定柔轮应力集中的参数;通过有限元仿真,获取柔轮应力最大结点位置,并引入微小角裂纹;通过分析裂尖应力场参量,描述了柔轮裂纹扩展的能力和趋势;基于最大主应力损伤演化准则,通过扩展有限元方法(XFEM)模拟裂纹扩展差异性行为,并搭建加速寿命实验台,验证了扩展有限元模型的正确性。结果表明,裂纹扩展路径与有限元结果吻合;柔轮齿根部及筒体与凸缘交界处应力集中,最易出现疲劳裂纹;裂纹扩展路径受增量步与应力分布影响;应力分布随裂纹扩展程度变化,易引起扩展路径出现偏折现象。

基于统计能量分析的簇绒地毯织机高频噪声抑制

为有效抑制簇绒地毯织机高频噪声,提出了基于统计能量分析(SEA)的簇绒地毯织机高频噪声降噪方法,并运用三聚氰胺多孔吸声材料实现了高频噪声的抑制。首先建立了包含13个结构子系统和10个声腔的簇绒地毯织机高频噪声SEA模型,随后采用理论计算方法确定了各子系统的模态密度、内损耗因子以及耦合损耗因子。实验测量了簇绒地毯织机工作时振动加速度信号从而获取SEA模型高频噪声声压级,并通过与簇绒地毯织机工作时实际声压级情况对比验证了SEA模型的有效性。最后在簇绒地毯织机表面粘附了不同厚度的三聚氰胺多孔吸声泡沫板实现降噪。结果表明:该方法能够满足工程上对簇绒地毯织机高频噪声抑制的要求,且噪声频率和三聚氰胺多孔吸声材料的厚度均对结果有影响。