本期導讀

方法與技術

1.適用于形性一體化的工業備件增材制造工藝研究

關鍵詞：增材制造工藝 P1~4

針對企業備品備件管理面臨的新挑戰，《適用于形性一體化的工業備件增材制造工藝研究》一文基于備件增材制造應用研究的國內外現狀和發展趨勢，分析了增材制造用于工業備件國產化替代的必要性及可行性與存在的問題，探討了適用于增材制造的工業備件的技術特性、形性影響因素及保障措施，提出了基于逆向工程理念的形性一體化增材制造工藝研究框架及國產化替代實驗技術方案，研究了增材制造用于備件國產化替代的經濟效益與技術應用評估方法。以線纜接頭為例進行了增材制造的形性一體化試驗研究，結果表明備件試驗件具有了原件的形性功能要求，為備件增材制造的工業化應用提供了新的研究思路。

2.激光式甲烷探測器極端氣候環境適應性試驗研究

關鍵詞：激光甲烷探測器 P5~6，27

可燃氣體探測器在可燃氣體的泄漏檢測中有著重要的作用和意義，《激光式甲烷探測器極端氣候環境適應性試驗研究》一文從探測器環境適應性研究出發，考慮探測器實際應用環境，研建多災耦合環境條件下可燃氣體報警器綜合性能測試系統。試驗結果表明：淋雨、降雪和覆冰等單一氣候環境對可燃氣體監測儀的測試性能產生影響，極端氣候環境會導致可燃氣體監測儀的數據不穩定，波動較大且存在一定的誤差。相比于溫度環境的變化，單一的淋雨、降雪和覆冰等災害環境對可燃氣體監測儀的影響更大。同時，在復合氣候環境條件下的監測性能影響更大，如風和高低溫、風和淋雨、風和覆冰、風和降雪等環境的耦合。在復合環境中，不同災害因素之間相互作用，會對可燃氣體監測儀的性能產生復雜的影響。

3.基于改進Otsu+Hough 圖像處理算法的菌落計數研究

關鍵詞：圖像處理算法的菌落計數 P7~10，27

在農業、食品、醫學等行業的微生物檢測中，從業者用人工計數的方法對菌落計數，不僅充滿不確定性，而且效率低。《基于改進Otsu+Hough 圖像處理算法的菌落計數研究》一文提出一種基于改進Otsu 的菌落計數系統，該系統分為2 個部分：硬件的視覺圖像采集系統和軟件圖像處理算法組成；運動控制技術通過使用Labview來控制，視覺采集系統通過工業相機收集菌落圖像，實現了微生物圖像自動采集。圖像處理利用Python 語言的方便快捷性，根據開放源代碼OpenCV 庫來對多種圖像進行Otsu、Hough 變換等處理算法，使得微生物計數在保證正確率和效率的同時，由算法自動生成計算和分析計數結果。實驗結果表明，程序處理圖像平均用時較短，算法計數結果與人工計數結果相比誤差較小，通過算法精簡可以實現相關實驗室對菌落計數的自動化處理。

4.基于ESP32 的三軸機械臂雙模式控制系統

關鍵詞：三軸機械臂雙模式控制系統 P11~13

在工農業生產中三軸機械臂以其簡潔、靈活和高效的特點成為了自動化領域的熱門選擇。《基于ESP32 的三軸機械臂雙模式控制系統》一文以ESP32 芯片為核心，設計一個三軸機械臂雙模式控制系統，在系統中，利用上位機編寫的Python 應用程序實現對下位機數據及指令的傳輸，通過ESP32 主控芯片完成步進電機對機械臂的控制。將正向運動學原理應用于直接控制模式的設計過程中，通過計算得到可交互界面上的滑塊數值、步進電機的步數與模擬PWM 波脈沖信號之間的關系，再通過4988 模塊驅動機械臂轉動到目標位置。利用逆向運動學實現姿態跟隨控制模式，系統對機械臂跟隨目標的坐標進行計算求解，自動將機械臂模式圖調整到目標位置上，進一步逆解析出所需要轉動的角度之后，生成控制信號發送給ESP32，使得機械臂運動到目標位置，實現目標跟隨。經過對機械臂系統的調試，所設計的控制系統能夠實現預先設定的各種功能。

5.新型水果采摘裝置的設計與研究

關鍵詞：水果采摘裝置 P32~34，70

收獲采摘是果品生產中最為關鍵的過程之一，《新型水果采摘裝置的設計與研究》一文設計了一種用于蘋果采收的輔助機械手。其機械手是一種手持長桿結構，前端滑塊利用液壓系統，推動曲柄搖桿機構進行往復運動，從而可以完成剪刀的開啟和閉合，再與手柄所連接的連桿機構相結合，可以將剪刀移到果柄處，從而剪斷果柄，最后，蘋果果實落到收納機構中，同時完成對蘋果的采摘和收納。在水果的底部配備柔性收納裝置，可以將水果暫時收納到一個袋子中，等水果收集滿后，再放入箱內。本研究成果對于實現果樹的高效、低成本、高效率的高效采摘具有重要的實踐意義和應用價值。

管理與人才培養

6.ABAQUS 軟件在“工程力學”課程教學中的應用

關鍵詞：“工程力學”課程教學 P101~103

“工程力學”是一門重要的工科課程，《ABAQUS 軟件在“工程力學”課程教學中的應用》一文針對“工程力學”教學中學生面臨的公式繁多、概念原理不易理解的問題，指導學生課后采用ABAQUS 有限元軟件，把概念和公式轉化為有限元算例，通過計算，消化理解課程中的概念和公式，進行輔助教學。課后，學生隨時可以在微信群內探討把概念或公式轉化為有限元算例的合理性、ABAQUS 軟件有限元計算的問題、課程知識點以及與課程有關的問題，教師與學生、學生之間都可充分討論。與傳統課堂授課相比，ABAQUS 軟件在“工程力學”課后輔助教學能夠使得學生直觀理解課程中的理論公式和概念。本研究為學生課后學習“工程力學”課程，提供了切實可行的新思路。

應用與優化

7.8t 汽車起重機伸縮式主臂結構優化設計

關鍵詞：汽車起重機P182~186，207

汽車起重機是應用最廣泛的工程起重機類型，汽車起重機的伸縮式主臂，直接決定了起重作業的可靠性與安全性。《8t 汽車起重機伸縮式主臂結構優化設計》一文以8 t 汽車起重機伸縮式主臂作為結構優化設計的對象，在Creo 軟件參數化建模的基礎上，參照該汽車起重機額定起重量表，合理選擇了伸縮式主臂多個工作位置，分別對其進行ANSYS 有限元結構靜力分析。將獲得的伸縮式主臂各節臂的應力、變形等響應數據作為結構改進的參考依據，指導伸縮式主臂各節臂局部強化、減少應力集中和減材等方面的設計優化，接著對優化設計后的伸縮式主臂結構進行結構靜力分析。分析結果顯示，優化設計后的伸縮式主臂結構最大等效應力值明顯小于材料的基本許用應力值，強度是足夠的，局部結構強度得到了改善，整體質量減輕了約12.61%，符合設計預期。

專論與綜述

8.我國微小型燃氣輪機的發展概況與國產化對策

關鍵詞：微小型燃氣輪機 P274~277

燃氣輪機是能源動力的高端核心裝備，代表著一個國家重大裝備制造業的總體水平。《我國微小型燃氣輪機的發展概況與國產化對策》一文圍繞微小型燃氣輪機，分析了“十二五”以來國內產業發展的政策環境，國內外進展和優勢企業及機構，目前和下一代微小燃機的關鍵技術以及國內外差距；針對國內研究基礎薄弱、關鍵技術尚未掌握、研究力量分散、產業配套不夠完善等問題，提出利用產業、科技、金融等措施，整合資源形成發展合力、聚焦重點突破制約瓶頸、設立微小型燃機產業發展基金的三條推動國產化發展的策略建議，為加快我國微小型燃氣輪機國產化替代進程提供參考。