2017年, 第0卷, 第5期　
刊出日期：2017-03-16

  

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  基于模糊PID控制的粉末包装计量控制系统

  彭博, 钟飞

  . 2017, (5): 1-6.

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  目的 针对粉末包装计量控制系统中由于粉末的流量与螺杆的转速存在着一定非线性的特点，提出一种基于模糊PID的粉末计量包装控制系统。方法 该粉末包装计量控制系统由螺杆计量机构、称重机构和信号采集处理单元等组成，根据系统特性，结合模糊逻辑构建模糊自适应调整机构对PID控制器参数进行在线调整，以适应系统特性的非线性变化，并基于Matlab对控制系统进行仿真。结果 样机计量控制时偏差度最大为0.8%，仿真结果表明模糊PID较传统PID具有更好的效果。结论 该控制系统实际控制工作稳定，鲁棒性较好，可以满足实际控制系统的需要。
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  精油微装量系统的卡尔曼滤波CMAC-PID控制

  韩顺杰, 齐冀樊

  . 2017, (5): 7-12.

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  目的 解决传统精油灌装机精度低、速度慢等问题。方法 设计一种基于卡尔曼滤波的CMAC-PID液体微装量自校正控制系统。首先采用卡尔曼滤波方法抑制噪声和干扰信号，再利用有监督学习功能的CMAC-PID控制器来提供反馈控制、保持系统稳定，并结合系统模型，通过Matlab进行仿真验证。结果 仿真结果表明，使用卡尔曼滤波CMAC-PID控制方法使系统具备了响应快、超调量小、抗干扰能力强等特点。结论 该方法在确保灌装精度的同时，能够较好地满足系统对灌装速度的要求。
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  基于ARM的全自动封口旋盖机控制系统

  张菁, 蔡锦达

  . 2017, (5): 13-17.

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  目的 研发一款新型全自动封口旋盖机的控制系统。方法 设计以ARM9 S3C2416微处理器为核心的工业触摸屏控制系统，与伺服驱动器、变频器和继电器组成整体装置；详细介绍封口旋盖机单管模式和双管模式的工作流程、控制时序方案和程序流程图以及工作时序。结果 提出了应用软件定时器实现多功能定时的方案，解决了对电机转速和旋盖扭矩的实时通信卡顿等问题。结论 该控制系统采用ARM9嵌入式系统取代传统PLC控制，性能稳定，响应快，控制精度高，人机交互界面友好，采用单双管模式使得生产速度加快。
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  基于对偶四元数的单目视觉目标位姿测量

  李晓刚, 刘晋浩

  . 2017, (5): 18-22.

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  目的 在机器人视觉应用领域中，为控制机器人能够完成焊接、搬运、跟踪等任务，需要确定摄像机与目标之间的相对位姿关系，提出一种目标位姿测量方法。方法 利用单摄像机获取目标特征，坐标变换参数表示为对偶四元数的形式，同时计算旋转矩阵和平移向量，构建位置向量和方向向量的测量值与模型值之间的误差方程，利用Hopfield神经网络实现拉格朗日乘子法，求解目标位姿最优解。结果 利用Matlab软件平台，选择SVD，DQ以及文中算法进行比较，仿真实验结果表明，基于Hopfield神经网络和对偶四元数的位姿测量算法计算出的位姿参数误差最小。随着测量点数量的增大，文中提出的算法精度更高。结论 对偶四元数同时求解位姿变换矩阵的旋转分量和平移分量，可消除计算误差，基于Hopfield神经网络和拉格朗日乘子法，可快速准确地计算，并收敛至目标位姿最优解。
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  基于理想解-冲突法六足机器人的创新设计

  孙群, 杨伯军, 张建辉, 冯雁霞

  . 2017, (5): 23-29.

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  目的 在保持产品原有优点的同时，进一步改善其功能集成度和适应性等要求，方法 提出一种基于理想解-冲突法的产品创新设计策略，首先对产品系统进行全面分析，并且确定出系统的理想解，将理想解与当前产品系统进行比较，找出当前产品系统存在的问题，进而分析并确定产品系统存在的冲突，然后应用冲突解决原理解决，结果 最终确定了产品系统进一步的改进方案。结论 通过该策略对六足仿生机器人的前肢进行了创新设计，显著提高了机器人的工作效率和环境适应性，并应用运动学仿真软件对改进的六足机器人进行了行走和排爆仿真，仿真结果表明该机器人具有良好的移动性能和执行性能，从而验证了所提创新设计策略的可行性。
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  四自由度包装搬运机械手控制系统设计

  刘慧, 杨炙坤

  . 2017, (5): 30-33.

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  目的 提高包装生产线的自动化程度。方法 基于S7-200 PLC和维纶TK6050ip触摸屏，设计一种全自动包装搬运气动机械手控制系统，对控制系统硬件结构进行设计，并在硬件结构基础上进行软件编程。最后进行测试和应用研究。结果 由实验数据可知，该控制系统能够保证气动机械手运行的平稳性、准确性、快速性，具有操作方便、工作效率高、运行可靠等优点。结论 基于PLC和触摸屏控制的气动机械手能够提高包装生产线的自动化程度，可满足包装控制要求和生产需求。
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  新型单轨悬挂搬运系统设计

  阚常凯, 曹冲振, 许彤然, 徐杰

  . 2017, (5): 34-39.

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  目的 满足现代物流仓储搬运的自动化需求与空间利用最大化的要求。方法 借助三维软件建立系统模型，合理设计该系统的布置与基本结构，包括搬运功能区的布置与流程、总体结构方案的设计、升降机构的设计与牵引车的设计。利用SolidWorks软件对新型机构和牵引车的运行速度进行仿真分析。结果 新型升降机构升降高度和牵引车的运行速度满足设计要求，达到了预期的设计目的。结论 该系统可以实现快速、高效搬运，能够满足制造业和配送中心对空间利用率的要求。
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  一种多垛型机器人码垛系统的设计

  李红果, 刘新乐, 徐德众, 周益林, 朱佳琪

  . 2017, (5): 40-44.

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  目的 实现码垛设备能够满足多种垛型和特殊复杂垛型码垛的作业要求。方法 研制一种多垛型机器人码垛系统，根据具体的设计要求，选用合适的工业机器人；采用一次抓取分批次放置的整体方案，设计具有分箱单独夹持功能的机器人夹具；研究各种垛型图样的共性，提出一种基于垛型数据结构的机器人码垛编程方法。结果 该码垛系统能够适应多种垛型和各种复杂垛型码垛的工艺要求，运行稳定可靠，大大提高了生产效率；所设计的垛型数据结构包含了机器人搬运过程中的全部信息，更改和修改垛型时，无需更改机械结构，只需在线或者离线更新垛型数据结构即可。结论 该码垛系统对垛型的适应能力强，对相关码垛设备的研制具有一定借鉴意义。
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  基于RBF-PID的啤酒灌装机贮液缸内液位控制

  申超群, 宰守香

  . 2017, (5): 45-48.

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  目的 提高啤酒灌装质量和效率，对贮液罐液位进行精确控制。方法 在传统PID控制的基础上，提出一种RBF神经网络与PID相结合的啤酒灌装机贮液缸内液位自适应控制方法。利用RBF神经网络的快速自学习能力调整PID控制的比例、积分、微分系数。结果 与传统PID控制相比，RBF-PID控制响应速度快，超调量较小，系统达到稳定的时间得到大大缩短。结论 文中方法提高了啤酒灌装机贮液罐内液位的控制精度，有效提高了啤酒的质量和产量。
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  糖果包装机推糖机构的运动精度分析

  郎诗慧, 辛洪兵

  . 2017, (5): 49-57.

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  目的 研究糖果包装机推糖机构的尺寸参数误差对其运动精度的影响，对位置、速度、加速度进行分析，找到机构中影响运动精度的薄弱环节。方法 采用复数矢量法、微分法，在误差独立作用原理的基础上，对其曲柄摇杆与扇形齿轮机构进行误差分析。结果 推糖杆机构的位置、速度、加速度误差在一定的范围内波动较小、对动态性能影响较小，其中杆4及其倾斜角对该机构运动精度影响相对较大，通过对方案的计算进行误差补偿，减小其波动的幅值。结论 避免糖果包装机推糖机构的结构尺寸出现在波动较大的范围内，对存在的难以避免的误差进行补偿设计，以提高机构运动精度。
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  5R平面机构在不同装配、工作模式下的工作空间

  刘伟

  . 2017, (5): 58-62.

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  目的 研究5R并联机构工作空间在不同装配模式和工作模式下的工作空间，对与5R平面机构类似的机构工作空间分析、路径规划等问题提供理论支持。方法 对约束方程求导，得到运动学奇异矩阵。建立工作空间边界约束方程，根据装配模式和工作模式的定义，建立不等式约束方程。使用Cylindrical Decomposition对约束方程进行求解。结果 得到了5R并联机构工作空间在不同装配模式和工作模式下工作空间的图像，装配模式“＋－”对应的工作空间的并集为机构的可达工作空间，根据装配模式和工作模式的组合，可得到8种不同的工作空间。结论 Cylindrical Decomposition在解决工作空间问题方面有着一定的应用价值，使用Mathematica对不等式组进行求解得到的结果较直观，容易理解。
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  码垛机器人连杆参数的变化对工作空间的影响

  郎咸强, 杨传民, 马豪, 黄邵祥

  . 2017, (5): 63-67.

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  目的 分析机器人的连杆2(l2 )、连杆3(l3)的长度和l2的关节转角θ3的角度取不同值时，机器人工作空间的变化情况。方法 建立机器人的连杆坐标系，根据连杆参数表用D-H法建立机器人的运动学方程。根据运动学方程，用Matlab仿真工作空间。改变l2和l3的长度以及l3的关节转角θ3，得到连杆取不同参数时和原参数时机器人工作空间的xOy和xOz平面对比图，并把对比图插入AutoCAD画出对比图的边界。通过分析对比图边界的变化来研究仿真平面图形的变化。结果 获得了不同参数时机器人工作空间的xOy和xOz仿真投影图。结论 连杆参数不同时，工作空间有不同的变化，为机器人连杆参数的优化和运动控制奠定了基础。
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  双头伺服驱动容积式灌装机设计

  刘宝华, 蔡志为

  . 2017, (5): 68-71.

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  目的 设计一种适合于涂料灌装的自动灌装设备，以提高灌装过程的自动化程度，提升灌装精度。方法 采用双头分别灌装，将灌装时间分散，压缩设备准备时间；采用伺服电机和滚珠丝杠代替原有气缸驱动，利用伺服电机重复定位精度高的特点提升罐装精度。设计相应的控制程序和界面便于生产过程中设备参数的调整。结果 针对5 L包装桶的灌装效率为每桶2 s，灌装精度达到±5 mL。结论 通过实际生产证明该设备能够适用于各类流动液体物料自动灌装生产。双头伺服驱动容积式灌装机能够作为独立设备单机使用，也可通过以太网与控制设备通讯，作为灌装生产线的一部分配合其他设备使用，能够实现生产状态的在线监测和生产参数的远程控制。
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  一种装箱作业并联机器人机构的运动性能

  孟维健, 张艳伟, 程建豪, 崔国华

  . 2017, (5): 72-77.

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  目的 针对目前食品、药品等装箱作业要求，将一种新型二自由度平面并联机器人用于装箱生产线的作业机构，并对其进行运动性能研究，确定其能否满足生产要求。方法 对并联机构进行运动学分析，建立并联机器人的雅可比矩阵，利用几何法求解位置正、逆解；引入稳定性、运动分辨率和刚度性能指标，对机构进行运动性能分析，绘制稳定性和运动分辨率在工作空间内的性能分布图谱，研究机构在竖直方向上的刚度性能。结果 该并联机构在实际装箱作业中的运动性能较为稳定，抓取或者放置物体阶段具有较高精度，且竖直方向的刚度较高。结论 该新型二自由度平面并联机器人能够满足产品的装箱作业，在实际装箱作业中取得了广泛应用。
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  动态定量称量包装系统BP神经网络PID控制算法

  刘江, 李海龙

  . 2017, (5): 78-81.

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  目的 针对动态定量称量包装控制系统具有大惯性、滞后、非线性且无法建立精确数学模型等缺点，研究提高动态定量称量包装系统控制精度的方法。方法 提出了一种改进型BP神经网络PID的定量称量包装控制系统，将BP神经网络与PID控制方法相结合，通过神经网络的自学习、加权系数的调整，优化PID控制器参数Ki，Kp，Kd，并将粒子群算法引入到神经网络中作为其学习算法，以有效提高BP神经网络算法的收敛速度。结果 仿真和实验结果表明，改进型BP神经网络PID控制响应速度快、超调量较小，系统称量误差得到大幅度减小。结论 所述控制方法可以明显提高定量称量控制过程的稳定性、精确性以及鲁棒性。
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  码垛机器人的研究与应用现状

  黄冰鹏, 林义忠, 杨中华, 邱永兵, 黄金稳

  . 2017, (5): 82-87.

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  目的 介绍码垛机器人的研究与应用现状。方法 通过对比分析国内外码垛机器人的发展，指出国内码垛机器人产业存在的问题。结果 国内码垛机器人在核心技术、核心零部件等方面缺失严重，机器人产业规模参差不齐，并针对这些问题提出了解决策略。结论 国内码垛机器人技术与国外存在一定差距，同时也有很大提升空间，在国家《机器人产业“十三五”发展规划》的驱动下，国内机器人技术必将日新月异。
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  包装热封微孔孔道气体交换模型的建立及验证

  冯冰霞, 卢立新, 潘嘹

  . 2017, (5): 88-91.

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  目的 建立包装袋热封微孔孔道内外气体交换模型，并对其进行实验验证。方法 基于泊肃叶定律建立包装袋热封微孔孔道内外气体交换模型，并通过改变孔道直径、孔长以及内外压差等相关参数进行实验验证。结果 当微孔直径为100，140，180 μm时，气体交换的实验值与模型值误差基本维持在5%以内；随着孔道直径、内外压差的增大，微孔孔道气体交换量增加，且变化显著；对初始内外压差、孔径一定的微孔孔道，改变孔长对气体交换有一定影响。结论 所建立的气体内外交换模型的预测值与实验值吻合度高。
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  GDX1小盒软包透明纸热封缺陷的视觉检测系统

  蔡培良, 何邦贵, 杨剑锋, 李明, 易凡竣, 朱开林

  . 2017, (5): 92-95.

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  目的 解决在GDX1包装机生产过程中，小盒透明纸热封粘贴不牢、不平整、泡皱、反包等缺陷不能被有效检测及剔除的问题。方法 设计一种新型GDX1小盒软包透明纸热封缺陷视觉检测系统，通过对其关键技术的研究，进行动态图像采集、MICRO II控制程序设计、安装支架设计、输出控制参数调整等，实现对有缺陷的小盒侧面透明纸热封烟包的高效检测及准确剔除。结果 该视觉检测系统实施后，有缺陷烟包的剔除率≥99.9%，误剔率≤0.03%。结论 该视觉检测系统能提高产品质量，降低物耗，为精益生产、精益加工起到了一定的保障作用，该系统和技术可推广应用于行业内所有GDX1/2包装设备上。
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  一种智能空调内机包装机的设计

  林利彬, 张昱, 杨瑞, 游淞麟

  . 2017, (5): 96-100.

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  目的 设计一种由PLC控制的空调内机包装机，实现机器替代人工的目标。方法 通过分析空调内机的包装生产过程，采用SolidWork软件分别建立空调内机定位、取泡沫垫、泡沫垫供给、包装箱供给和装箱等的三维模型，并对组成各机构的零部件进行机械设计。利用西门子S7-200 SMART PLC控制各个机构的步进电机和气缸的协调运作，实现空调内机的全自动包装。结果 该包装机能对3种不同规格的空调内机进行全自动的包装。结论 该包装机解决了空调内机全自动包装的难题，实现了机器替代人工的目标，提高了生产效率，并且该包装机能对多种不同规格的空调内机进行包装，具有广阔的应用前景。
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  大豆蛋白液喷涂不均匀性研究

  黄绍祥, 杨传民, 常淑英, 何思念, 郭杰

  . 2017, (5): 101-104.

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  目的 研究不同喷涂参数下大豆蛋白喷涂不均匀性，以提升蔬菜复合纸的热封效果。方法 利用摄像机采集喷涂试样，并运用Matlab编程对喷涂后的硫酸纸进行图像处理分析，得出大豆蛋白涂层所占的面积比，最后运用Origin分析不同喷涂参数对大豆蛋白涂层所占面积比的影响。结果 当液压或气压在120～220 Pa时，大豆蛋白涂层所占的面积比随液压或气压的变化先增后减；当流量在35～60 mL/min时，大豆蛋白涂层所占的面积比随流量的变化先增加再持平，最后减少；在同一参数的不同横向测试点下，大豆蛋白涂层所占的面积比在喷涂区域两端较小，中间较大。结论 液压、气压及流量对大豆蛋白液喷涂不均匀性有很大影响，且单个因素下液压160 Pa、气压180 Pa或流量50 mL/min时，喷涂效果更好。
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  基于水性聚氨酯的复合连接料抗热老化性能

  张浩, 朱明, 洪亮, 周丰伟, 庄洛欣

  . 2017, (5): 105-110.

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  目的 将经过3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)改性的纳米结晶纤维素(NCC)添加到水性聚氨酯(WPU)基材中制备复合连接料，以明确改性NCC对复合连接料抗热老化性能的改善效果。方法 通过扫描电镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)对复合连接料的外观形貌及化学结构进行表征，并测定经不同老化条件处理后复合连接料的热致质量损失、镜面光泽度和剥离强度。结果 与经过同等条件老化处理的原始连接料相比，改性NCC质量分数为2.0%的复合连接料在140 ℃下老化处理96 h后，质量损失率降低了5.9%，镜面光泽度和剥离强度分别下降了51.1%和44.7%，明显低于原始连接料在同等条件下的下降幅度。结论 改性NCC的添加可显著改善连接料的热致质量损失现象，并能够有效降低高温处理对涂层镜面光泽度和剥离强度的破坏。
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  EPE泡沫塑料在多次冲击下的缓冲性能

  苗红涛

  . 2017, (5): 111-114.

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  目的 预测并分析多次冲击下EPE缓冲材料的缓冲性能。方法 应用应力-能量法得到并分析多次冲击下的缓冲曲线，评价EPE缓冲材料的缓冲性能变化。结果 EPE试样在经受多次冲击后，厚度会减小，缓冲性能会下降。结论 在缓冲包装设计中，要充分考虑环境因素，根据物流环境条件适当增加缓冲垫厚度，使产品得到充分防护。
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  金枪鱼常用保鲜方式及品质检测技术研究进展

  肖蕾, 蓝蔚青, 孙晓红, 张皖君, 赵宏强, 谢晶

  . 2017, (5): 115-120.

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  目的 对金枪鱼保鲜方式及品质检测技术的应用现状予以综述，对金枪鱼产业的未来发展前景进行展望。方法 分析比较金枪鱼的常用保鲜方式及主要优缺点，并对近年来的新型检测技术进行说明。结果 复合保鲜技术能有效延长金枪鱼的贮藏货架期，低场核磁共振、差示扫描量热法与扫描电镜等新技术的出现实现了对金枪鱼样品品质的快速、高效与精准检测。结论 水产品保鲜方式的改进与检测技术水平的提升将为金枪鱼的远距离运输与品质评价提供理论参考。
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  树脂浸渍材热加工特性及相关设备研究进展

  王振宇, 何正斌, 赵紫剑, 伊松林

  . 2017, (5): 121-126.

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  目的 为了给树脂浸渍木材的热加工特性及相关制造设备研究提供参考，以提高速生材树脂的浸渍改性效果，扩大速生材的应用范围。方法 总结归纳树脂浸渍材的热加工特性及设备领域的相关研究成果，论述组合处理工艺对速生材改性效果的重要影响。结果 合理的浸渍材干燥及高温热处理过程不仅能够实现树脂的完全固化，而且有助于进一步提高改性材的尺寸稳定性及耐腐性等性能。一体化处理设备能显著降低处理成本，为工业化提供条件。结论 进行树脂浸渍材的热加工特性及设备研究对提高速生材改性效果影响显著，具有深入研究价值。
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  3UPS+1RPU非对称并联机构的刚度与模态分析

  李俊帅, 马春生, 李瑞琴, 胡洋

  . 2017, (5): 127-131.

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  目的 针对自动化包装过程中需要搬运重物和高工作精度的特殊应用要求，运用有限元法对3UPS+1RPU并联机构进行刚度与模态分析，找出机构刚度的薄弱环节和共振频率。方法 首先运用SolidWorks建立三维实体模型，然后导入到Ansys Workbench软件进行有限元分析。结果 通过静力学分析，得到了机构在某一工作位置时，2种不同受力情况下机构整体的变形云图、应力云图。然后进行模态分析，得出3UPS+1RPU并联机构一到六阶固有频率分别为34.5, 35.8, 50.1, 523.9, 526.7, 528.8 Hz，以及各阶频率下的振型。结论 找到了机构刚度的薄弱部位，并证明了机构的静刚度满足设计要求；找出了机构运动过程中易发生共振的位置，从而可有效避免或抑制机构运动工程中的共振现象。
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  基于PLC控制的血型卡自动灌液系统的设计与实现

  陈曦, 胡亚乔, 柴晨晨

  . 2017, (5): 132-135.

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  目的 设计一种基于PLC控制的血型卡自动灌液系统，并应用于实际生产中，解决灌液后液内有小气泡、药液挂壁等问题。方法 机械结构应用CAD制图软件进行绘制，然后按照图纸进行机加工。系统采用台达DVP 48EH PLC控制气缸与步进电机带动定位锥固定板和灌液针管固定板运动，实现定位锥对血型卡的精准定位和对灌液针管在血型卡内下降行程的精确控制，同时结合XMP6000微量泵将定量药液注入到血型卡内。结果 实际生产过程中，灌液后液内有小气泡、药液挂壁现象得到了大大改善。结论 该系统在运行过程中，达到了工艺要求，且操作便捷，可靠稳定安全，自动化程度高，适用于中小型企业的生产。
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  考虑铰链间隙和连杆柔性推料机构运动学分析

  席晓燕

  . 2017, (5): 136-140.

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  目的 基于ADAMS软件，对包装机推料机构进行虚拟样机建模。方法 对机构进行仿真，在此基础上建立铰链间隙模型、柔性体模型和铰链间隙柔性体都存在的模型。通过与理想模型运动曲线进行对比，分析各个铰链间隙和连杆柔性对运动学规律的影响。结果 运动副间隙（0.25 cm）对推料板的速度、加速度影响明显，会产生振荡现象；同时考虑运动副间隙（0.25 cm）和构件柔性，得到的速度、加速度曲线趋于平稳，缓解了铰链间隙产生的冲击。结论 适当考虑连杆柔性，可以缓解铰链间隙产生的振荡，使推料板运动趋于稳定。
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  基于四连杆结构的兼容型气囊式夹具

  徐国宝, 徐志刚, 杨红亮, 石卓栋

  . 2017, (5): 141-145.

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  目的 解决夹具在抓取圆柱桶时产生的桶体变形、桶外观破坏及夹具不能兼容不同桶型的问题。方法 设计一种气囊式夹具，通过四连杆结构保证爪体始终垂直，通过气缸调整爪体间距。结果 四连杆结构节省了夹具的空间，调整气缸保证了夹具工作时对不同圆柱桶的兼容性，气囊避免了圆柱桶的的外形受到破坏，双行程抓取气缸降低了设计和制造成本，同时能够使夹具适应具有锥度和翻边的圆柱桶。结论 该夹具经实际应用，工作可靠，运转良好，具有推广价值。
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  基于工业机器人的电梯厅门立式装箱系统的研制

  赵海文, 常庆麒, 郝斌, 王亚军, 王哲, 苏凡, 董雪朋

  . 2017, (5): 146-151.

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  目的 为了提高电梯厅门的包装效率，降低工人劳动强度，应某电梯企业的要求提出一种电梯厅门自动包装装箱方案，并开发基于工业机器人的电梯厅门立式装箱系统。方法 该系统主要由门板翻转机、箱体上线输送机、箱体定位输送机及装箱机器人组成，通过门板翻转机将电梯厅门呈立式姿势，空箱通过箱体上线输送机输送至箱体定位输送机进行定位，再由装箱机器人抓取厅门并将其装入空箱内，该系统自动完成空箱的上线、定位以及厅门装箱，实现电梯厅门装箱的自动化。结果 根据箱子宽度的不同，装箱成功率也有所不同，成功率最小为95.5%，最大为100%，均满足要求。结论 该系统在保证电梯厅门装箱效率的前提下，大大降低了工人的劳动强度，提高了系统的自动化程度。
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  基于WINCC的条形码自动比对控制系统设计

  傅雪磊, 郭栋, 王柏雄, 王文昌, 何红, 陶海东, 李萌, 朱代辉

  . 2017, (5): 152-156.

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  目的 设计一套应用于包装生产线的比对控制系统，达到简化控制流程、保证控制的精度与速度的目的。方法 首先对系统的结构组成进行设计，然后设置硬件之间的通讯连接，最后建立数据库和编写比对程序，并通过实例对系统进行测试和对操作流程进行说明。结果 该系统借助WINCC工控组态软件和SQL数据库系统可实现对生产线上产品以50 个/min的速度对条形码信息进行准确读取和反馈给PLC去执行相应的操作。结论 由于系统的组成硬件个数少、软件结构简单，所以可靠性高、维护方便、操作简单灵活，对不同的自动化生产线有很强的适应性。
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  基于PLC和触摸屏的马口瓶装箱机控制系统设计

  胡兵, 王小娟

  . 2017, (5): 157-161.

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  目的 为解决马口铁瓶番茄汁装箱过程的实时监控和可视化运行，提出基于PLC和触摸屏的马口瓶装箱机控制方法。方法 在详细分析马口瓶番茄汁装箱机的工作流程的基础上，以S7-200PLC为控制器，实现对拾取箱板、装箱和胶装等3个工位的电气控制，进行气动原理设计、PLC编程设计和变频器参数设置；以TPC7062K触摸屏为人机交互界面，实现对运行过程的实时监控，完成监控系统设计，并系统调试。结果 系统运行稳定、可靠，能够实时监控各个工位的参数变化，自动统计装箱数量。在纸箱尺寸标准、无折叠、变形的情况下，系统能够完成5 箱/min的装箱工作，装箱合格率达到100%。结论 系统的应用满足了控制要求，提高了自动化程度和生产效率，节省了人力成本，具有良好经济效益。
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  基于改进遗传算法求解钢卷包装线平衡问题

  章志康, 张含叶

  . 2017, (5): 162-166.

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  目的 针对某企业钢卷包装生产线效率低的问题，采用改进遗传算法对其进行求解。方法 采用自适应改变交叉概率和变异概率，当种群适应度趋于一致时，增大交叉概率和变异概率；当种群适应度相差较大时，采用较小的交叉概率和变异概率。结果 优化后的包装生产线平衡率达到88.46%，改进后的包装生产线具有更好的平衡结果。结论 所采用的改进遗传算法可以有效地求解单品种钢卷包装生产线平衡问题。
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  基于DSP的定量包装控制系统设计

  闫茹, 安改娣, 焦建

  . 2017, (5): 167-170.

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  目的 为提高定量称量包装机的包装速度和包装精度，设计一种高精度的称量包装控制系统。方法 介绍定量称量包装机的机械结构以及工作原理，在此基础上设计一种以触摸屏和基于DSP为核心的定量称量包装控制系统，并详细论述基于DSP和触摸屏的硬件结构。在硬件结构的基础上，开发与之配套的定量称量包装的控制系统软件。结果 称量包装的最大相对误差不超过±0.6%。结论 该控制系统提高了定量称量包装机的精度、可靠性和可操作性。
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  基于PLC和触摸屏的胶囊印字系统设计

  聂琼, 伍永豪, 陶杰

  . 2017, (5): 171-177.

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  目的 研究胶囊印字机的自动控制系统及人机界面的印字方案，从而实现胶囊自动印字控制系统的设计，完成胶囊印字和检测的全自动工业过程。方法 从胶囊印字这一工业过程控制对象出发，基于PLC和触摸屏技术，制定胶囊印字机胶囊印字控制系统的总体方案设计，对胶囊印字这一工业过程进行控制，并且计数显示结果。结果 该控制系统简单易操作、可靠稳定性好，极大地提高了生产效率和产品合格率，通过测试最大生产效率可高达70 000粒/小时，合格率高达99.95%以上。结论 设计出的胶囊印字系统可以实现胶囊上料、印字、废品检测和剔除、计数、出料的工业过程控制。经触摸屏操作可手动、自动控制工业过程，具有产量数、装箱数、合格数、废品数的计数限值设定和清零、报警等功能。
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  基于SIFT的NSCT域抗几何攻击水印算法

  陈青, 王飞

  . 2017, (5): 178-182.

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  目的 针对基于尺度不变特征变换(SIFT)的抗几何攻击图像水印算法在图像匹配时容易产生误匹配，影响提取水印的鲁棒性，提出一种改进的SIFT图像水印算法。方法 先对载体图像进行两级非下采样Contourlet变换(NSCT)，利用中间值量化算法把水印信息嵌入低频系数的方向子带中。图像匹配时利用广义霍夫变换删除误匹配特征点对，提高匹配精度。根据筛选后的特征点匹配对估算几何失真参数，对含水印的载体图像进行几何校正并提取水印，从而实现水印的抗几何攻击。结果 实验数据表明对原始特征点匹配对进行筛选后,至少提高了6.8%的匹配精度，提取水印的NC值平均达到0.9以上。结论 文中提出的改进算法不仅对几何攻击和常规信号攻击均具有较好的鲁棒性，还能保证水印的不可见性。
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  区域特征耦合DS证据理论的图像融合算法

  范晖, 夏清国, 乌伟

  . 2017, (5): 183-189.

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  目的 提高融合图像视觉质量。方法 提出区域多特征与改进的DS证据理论规则的聚焦图像融合算法。首先，引入二代Curvelet变换，对源图像进行分解，获取图像的粗尺度系数、细尺度系数；然后，根据区域中粗尺度系数的绝对值，构造最大值融合规则，完成粗尺度系数的融合；再联合区域方差、信息熵以及区域能量等特征，提取细尺度层的区域特征，并通过定义概率约束条件，改进DS证据理论的融合规则，增强DS合成规则的可信度，对图像的细尺度系数进行有效融合，使得融合图像保留更多的细节信息；最后，通过逆Curvelet变换完成图像的融合。结果 与当前的图像融合算法相比，在对聚焦图像融合时，文中算法的融合图像具有更丰富的细节信息，其视觉质量更高，且融合时耗较短。结论 所提算法考虑了像素之间的互相关性，进一步优化了图像融合质量，可用于遥感探测与包装印刷检测等领域。
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  基于小波细节能量的印刷墨斑评价方法及应用

  郭凌华, 张欣亚, 刘国栋, 刘明磊, 方湖

  . 2017, (5): 190-193.

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  目的 针对印刷墨斑的评价和测量，构建基于小波细节能量的印刷墨斑评价方法及模型。方法 以铜版纸印刷品的印刷墨斑为例，利用图像小波去噪后的细节能量求和作为印刷墨斑的评价指标，与人眼视觉评价体系做相关性分析，对比两者的评价结果。结果 构建的小波细节能量墨斑模型比传统COV模型具有较高的精确度。传统模型的相关系数为0.2009，经小波细节能量处理后的相关系数最小为0.5256，相关系数得到明显提高。结论 小波细节能量模型能够作为一种有效的方法代替人眼视觉进行印刷墨斑的评价与分析。
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  基于QR码和矩阵映射的强鲁棒性信息加密技术

  孙业强, 王晓红

  . 2017, (5): 194-199.

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  目的 为了避免传统加密算法直接将图像信息作为明文加密及加密图像含有明文图像信息而带来被破解的风险，提出一种将伪明文图像加密嵌入宿主图像传输的强鲁棒性信息加密技术。方法 首先对明文图像彩色QR码和伪明文图像进行初步加密，然后通过加性原则构造出两者之间的映射矩阵，最后基于小波变换和奇异值分解将加密后的伪图像嵌入到载体图像中。结果 仿真结果表明，该算法具有较高的安全性及强大的抗攻击能力。结论 算法通过将QR码作为明文图像建立与伪图像之间的关系，并将伪图像加密嵌入宿主图像传输，不仅有效地避免了明文被破解的风险，还具有较强的抗噪声、压缩、裁剪和旋转等恶意攻击能力，表明该加密算法具有良好的安全性和稳健性。
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  结合复小波域和空间总变分的无参考图像清晰度评价

  邵雪, 曾台英, 汪祖辉

  . 2017, (5): 200-204.

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  目的 针对频域和空域相结合的清晰度评价方法耗时太长、与主观评价一致性不高等问题，提出结合复小波域和空间总变分的感知清晰度评价方法。方法 采用低通滤波的方法将原始图像再模糊，得到其参考图像；在复小波域上采用局部相位一致性计算原始图像和参考图像的清晰度图，在空间域上采用总变分计算原始图像和参考图像的清晰度图；分别将原始图像以及参考图像各自的2幅清晰度图进行几何加权平均，得到2幅整体的感知清晰度图；计算2幅感知清晰度图的相似性，得到原始图像的感知清晰度值。结果 在LIVE数据库上的SROCC值达到0.9476，CC值达到0.9483，一幅测试图所耗时间为6.003 s。结论 实验证明文中算法的评价性能较优，相较同样结合频域和空域的评价方法计算复杂度降低，耗时较少，更加符合人眼视觉主观感知清晰度。
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  霍夫变换耦合蚁群优化图像边缘提取算法

  何拥军, 余爱民, 曾文权

  . 2017, (5): 205-210.

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  目的 为解决图像边缘提取方法中由于噪声浸染导致边缘定位精确度降低、边缘信息丢失和虚假边缘等不足，提出基于霍夫变换（HT）耦合蚁群优化（ACO）图像边缘的提取方法。方法 对输入图像进行霍夫变换，消除噪声和线段间隔对图像边缘的影响；计算图像像素梯度和像素圆形邻域统计均值的差值，构建二者之间的权重函数，并作为蚁群的信息素和启发信息；利用蚁群优化算法，引导蚁群搜索图像边缘，完成图像边缘提取。结果 实验表明，与当前边缘提取技术相比，文中算法具有更高的提取精度与效率，可获取完整、细节丰富的边缘，有效地降低了噪声影响。结论 所提算法具有较强的抗噪性能，能进一步改善边缘提取精度，能够较好地用于包装条码识别与图像处理领域。
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  喷墨打印快速制备光子晶体结构色

  辛智青, 张敏, 李修, 徐艳芳, 李风煜, 李路海

  . 2017, (5): 211-215.

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  目的 研究实现玻璃基底上快速制备光子晶体结构色的方法及条件。方法 结合喷墨打印聚苯乙烯微球(PS)乳液与墨滴自组装技术。首先乳液法合成PS乳液，然后将其配制成墨水，优化基底润湿性、基底温度、打印次数等打印条件，使PS粒子呈规则排列，最后采用光纤光谱仪、色度计对打印的结构色进行表征。结果 采用含质量分数为10%PS的墨水并添加乙二醇作为保湿剂，在基底温度为45 ℃时，实现一次打印得到结构色。光谱反射曲线主反射峰在400 nm处，对应的反射率为83%，LCH分别为38.55, 25.16, 272.8。结论 通过一次打印PS乳液可快速得到结构色，克服了传统竖直沉积方法耗时耗材的缺点。结构色制备具有简单、显色独特、耐老化性优良等优点，可用于包装、防伪等领域。
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  电流体动力学近场直写射流成形的数值模拟

  戴姚波, 张礼兵, 黄风立, 左春柽, 吴婷

  . 2017, (5): 216-221.

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  目的 研究电流体动力学近场直写的射流成形机理及其规律，探索电流体动力学近场直写射流成形的影响因素。方法 首先对电流体动力学近场直写的射流成形机理进行理论分析，并构建数学模型，然后以去离子水为溶剂配成质量分数为13%～17%的聚氧化乙烯作为模拟材料，采用有限元数值模拟方法进行仿真试验验证。结果 在电场力作用下，液滴会发生流变形成弯液面，随着电荷密度的增大，弯液面逐渐形成泰勒锥，当电荷密度进一步增加，电场力克服了液体表面张力，在泰勒锥顶端产生射流；电压、喷射高度和入口压力等工艺参数会影响射流形态。结论 电压越大或喷射高度越小，射流受到的电场力越大；入口压力越大，锥形越长；通过调整工艺参数可以改善射流形态；电流体动力学近场直写方法可实现聚合物溶液高分辨率的喷墨印刷。
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  印刷机套准系统耦合建模与控制器设计

  李健, 刘善慧

  . 2017, (5): 222-227.

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  目的 研究印刷机套准系统耦合建模及精密控制策略以减小套准误差。方法 根据印刷机套准系统工作机理建立多色套准系统的非线性耦合数学模型，并进行线性化改造，在所建立数学模型基础上设计基于PID的前馈套准误差控制策略，并将该策略控制效果与传统PID控制效果进行仿真对比。结果 在张力干扰下，套准误差由±20 μm减小到±0.8 μm；速度波动下，套准误差由±30 μm减小到±1.5 μm。结论 PID前馈控制策略能够显著减小套准误差，提高套准控制的精度。
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  基于字典统计耦合归一化多重距离的图像检索算法

  王荣芝, 王莉, 李佑婷

  . 2017, (5): 228-233.

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  目的 针对当前彩色图像检索技术容易受到色彩的干扰，使其鲁棒性不强等不足，提出一种字典统计耦合归一化多重距离的彩色图像检索算法。方法 首先将图像量化并转换成一维信号，然后引入字典统计，将一维信号进行字典编码，并计算编码后的图像多样值，在归一化字典距离的基础上嵌入字典编码图像的多样值，从而定义归一化多重距离(NMD)的相似度量准则，利用NMD对查询图像与数据库图像的多样值进行比较与识别，搜索出与查询图像具有相同特征的最相似图像，完成目标检索。结果 在COREL数据库的实验结果表明，相对于当前常用的检索技术，该检索算法具有更高的查准率和查全率，可对彩色图像完成精确检索，有效减低了色彩对检索性能的干扰。结论 文中算法具有较好的检索精度，能够较好地用于医疗、商标等领域的目标检索。
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  基于RL-MIS的废旧包装逆向回收过程的DP模型

  张于贤, 王晓婷, 黄鑫

  . 2017, (5): 234-238.

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  目的 研究动态回收环境下，如何确定使利润最大化的废弃包装回收量和回收价格，以及RL-MIS在废旧包装回收过程中的优化问题。方法 以RL-MIS为基础，从动态规划（DP）的角度研究回收量、回收价格与各参数之间的关系，构建新的废旧包装动态回收过程DP模型；根据Database提供的历史数据求得供给曲线方程作为验证方程，检验该动态回收模型的运行结果。结果 算例结果得到某种材料的废旧包装的每日最佳回收量为263.7 t，最佳回收价格为590.8 元/t。结论 结合动态模拟结果，表明该模型可在动态回收环境下模拟获得废旧包装回收量与回收价格的最佳解集。说明合理运用该DP模型可以有效提高废旧包装回收收益，并降低回收成本。
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  基于专利分析的袋包装技术

  汪凯, 张犁朦, 李更, 汪勇

  . 2017, (5): 239-245.

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  目的 分析近30年国内外袋包装技术专利的发展态势和专利特点，提出产业发展建议。方法 通过Incopat数据库检索1985—2015年袋包装技术专利，采用专利分析方法解读袋包装技术领域的国内外申请态势、国家分布等，分析国内外重点申请人的专利发展特点，掌握中国申请人的区域分布情况。结果 袋包装技术国外专利发展平缓，中国专利申请量近年来发展十分迅猛，全球专利申请人前10位虽然是国外企业，但优势不明显；已有中国企业在个别技术分支中进入10强。结论 针对分析的情况，建议政府管理部门引导资金扶持，推动建立产业联盟，使中国企业的技术实力和市场竞争力进一步提升。