本期导读

方法与技术

1.适用于形性一体化的工业备件增材制造工艺研究

关键词：增材制造工艺 P1~4

针对企业备品备件管理面临的新挑战，《适用于形性一体化的工业备件增材制造工艺研究》一文基于备件增材制造应用研究的国内外现状和发展趋势，分析了增材制造用于工业备件国产化替代的必要性及可行性与存在的问题，探讨了适用于增材制造的工业备件的技术特性、形性影响因素及保障措施，提出了基于逆向工程理念的形性一体化增材制造工艺研究框架及国产化替代实验技术方案，研究了增材制造用于备件国产化替代的经济效益与技术应用评估方法。以线缆接头为例进行了增材制造的形性一体化试验研究，结果表明备件试验件具有了原件的形性功能要求，为备件增材制造的工业化应用提供了新的研究思路。

2.激光式甲烷探测器极端气候环境适应性试验研究

关键词：激光甲烷探测器 P5~6，27

可燃气体探测器在可燃气体的泄漏检测中有着重要的作用和意义，《激光式甲烷探测器极端气候环境适应性试验研究》一文从探测器环境适应性研究出发，考虑探测器实际应用环境，研建多灾耦合环境条件下可燃气体报警器综合性能测试系统。试验结果表明：淋雨、降雪和覆冰等单一气候环境对可燃气体监测仪的测试性能产生影响，极端气候环境会导致可燃气体监测仪的数据不稳定，波动较大且存在一定的误差。相比于温度环境的变化，单一的淋雨、降雪和覆冰等灾害环境对可燃气体监测仪的影响更大。同时，在复合气候环境条件下的监测性能影响更大，如风和高低温、风和淋雨、风和覆冰、风和降雪等环境的耦合。在复合环境中，不同灾害因素之间相互作用，会对可燃气体监测仪的性能产生复杂的影响。

3.基于改进Otsu+Hough 图像处理算法的菌落计数研究

关键词：图像处理算法的菌落计数 P7~10，27

在农业、食品、医学等行业的微生物检测中，从业者用人工计数的方法对菌落计数，不仅充满不确定性，而且效率低。《基于改进Otsu+Hough 图像处理算法的菌落计数研究》一文提出一种基于改进Otsu 的菌落计数系统，该系统分为2 个部分：硬件的视觉图像采集系统和软件图像处理算法组成；运动控制技术通过使用Labview来控制，视觉采集系统通过工业相机收集菌落图像，实现了微生物图像自动采集。图像处理利用Python 语言的方便快捷性，根据开放源代码OpenCV 库来对多种图像进行Otsu、Hough 变换等处理算法，使得微生物计数在保证正确率和效率的同时，由算法自动生成计算和分析计数结果。实验结果表明，程序处理图像平均用时较短，算法计数结果与人工计数结果相比误差较小，通过算法精简可以实现相关实验室对菌落计数的自动化处理。

4.基于ESP32 的三轴机械臂双模式控制系统

关键词：三轴机械臂双模式控制系统 P11~13

在工农业生产中三轴机械臂以其简洁、灵活和高效的特点成为了自动化领域的热门选择。《基于ESP32 的三轴机械臂双模式控制系统》一文以ESP32 芯片为核心，设计一个三轴机械臂双模式控制系统，在系统中，利用上位机编写的Python 应用程序实现对下位机数据及指令的传输，通过ESP32 主控芯片完成步进电机对机械臂的控制。将正向运动学原理应用于直接控制模式的设计过程中，通过计算得到可交互界面上的滑块数值、步进电机的步数与模拟PWM 波脉冲信号之间的关系，再通过4988 模块驱动机械臂转动到目标位置。利用逆向运动学实现姿态跟随控制模式，系统对机械臂跟随目标的坐标进行计算求解，自动将机械臂模式图调整到目标位置上，进一步逆解析出所需要转动的角度之后，生成控制信号发送给ESP32，使得机械臂运动到目标位置，实现目标跟随。经过对机械臂系统的调试，所设计的控制系统能够实现预先设定的各种功能。

5.新型水果采摘装置的设计与研究

关键词：水果采摘装置 P32~34，70

收获采摘是果品生产中最为关键的过程之一，《新型水果采摘装置的设计与研究》一文设计了一种用于苹果采收的辅助机械手。其机械手是一种手持长杆结构，前端滑块利用液压系统，推动曲柄摇杆机构进行往复运动，从而可以完成剪刀的开启和闭合，再与手柄所连接的连杆机构相结合，可以将剪刀移到果柄处，从而剪断果柄，最后，苹果果实落到收纳机构中，同时完成对苹果的采摘和收纳。在水果的底部配备柔性收纳装置，可以将水果暂时收纳到一个袋子中，等水果收集满后，再放入箱内。本研究成果对于实现果树的高效、低成本、高效率的高效采摘具有重要的实践意义和应用价值。

管理与人才培养

6.ABAQUS 软件在“工程力学”课程教学中的应用

关键词：“工程力学”课程教学 P101~103

“工程力学”是一门重要的工科课程，《ABAQUS 软件在“工程力学”课程教学中的应用》一文针对“工程力学”教学中学生面临的公式繁多、概念原理不易理解的问题，指导学生课后采用ABAQUS 有限元软件，把概念和公式转化为有限元算例，通过计算，消化理解课程中的概念和公式，进行辅助教学。课后，学生随时可以在微信群内探讨把概念或公式转化为有限元算例的合理性、ABAQUS 软件有限元计算的问题、课程知识点以及与课程有关的问题，教师与学生、学生之间都可充分讨论。与传统课堂授课相比，ABAQUS 软件在“工程力学”课后辅助教学能够使得学生直观理解课程中的理论公式和概念。本研究为学生课后学习“工程力学”课程，提供了切实可行的新思路。

应用与优化

7.8t 汽车起重机伸缩式主臂结构优化设计

关键词：汽车起重机P182~186，207

汽车起重机是应用最广泛的工程起重机类型，汽车起重机的伸缩式主臂，直接决定了起重作业的可靠性与安全性。《8t 汽车起重机伸缩式主臂结构优化设计》一文以8 t 汽车起重机伸缩式主臂作为结构优化设计的对象，在Creo 软件参数化建模的基础上，参照该汽车起重机额定起重量表，合理选择了伸缩式主臂多个工作位置，分别对其进行ANSYS 有限元结构静力分析。将获得的伸缩式主臂各节臂的应力、变形等响应数据作为结构改进的参考依据，指导伸缩式主臂各节臂局部强化、减少应力集中和减材等方面的设计优化，接着对优化设计后的伸缩式主臂结构进行结构静力分析。分析结果显示，优化设计后的伸缩式主臂结构最大等效应力值明显小于材料的基本许用应力值，强度是足够的，局部结构强度得到了改善，整体质量减轻了约12.61%，符合设计预期。

专论与综述

8.我国微小型燃气轮机的发展概况与国产化对策

关键词：微小型燃气轮机 P274~277

燃气轮机是能源动力的高端核心装备，代表着一个国家重大装备制造业的总体水平。《我国微小型燃气轮机的发展概况与国产化对策》一文围绕微小型燃气轮机，分析了“十二五”以来国内产业发展的政策环境，国内外进展和优势企业及机构，目前和下一代微小燃机的关键技术以及国内外差距；针对国内研究基础薄弱、关键技术尚未掌握、研究力量分散、产业配套不够完善等问题，提出利用产业、科技、金融等措施，整合资源形成发展合力、聚焦重点突破制约瓶颈、设立微小型燃机产业发展基金的三条推动国产化发展的策略建议，为加快我国微小型燃气轮机国产化替代进程提供参考。