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机械设计制造及其自动化 · 论文精读

增材制造、数控加工、数字孪生与智能制造
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全部论文

Complete Archive · 15
大模型视觉数控

数控加工中基于少样本视觉语言模型的 G 代码与人机界面(HMI)联合校验

Few-Shot VLM-Based G-Code and HMI Verification in CNC Machining
让视觉语言模型(VLM)同时「看」G 代码文本和机床 HMI 屏幕截图,用少量示例(few-shot)引导,学会发现程序错误、代码残缺与机床状态不一致。
arXiv:2512.11296 · 2025年12月12日(v1) · Yasaman Hashem Pour, Nazanin Mahjourian,
01
神经网络数控加工

CNC-Net:面向数控加工操作的自监督学习——让神经网络自己学会「怎么把毛坯加工成目标零件」

CNC-Net: Self-Supervised Learning for CNC Machining Operations
不给任何人工标注的加工步骤,让神经网络只看着目标 3D 模型,一步步自己算出铣削/钻孔的刀具半径与路径坐标,把「数控编程」变成「自监督学习」。
arXiv:2312.09925 · 2023年12月15日(v1) · Mohsen Yavartanoo, Sangmin Hong, Reyhane
02
机器人智能制造增材制造

加工过程三维偏差映射与缺陷监测(3D-DM2)——面向高生产率机器人增材制造

In-process 3D Deviation Mapping and Defect Monitoring (3D-DM2) in High Production-rate Robotic Additive Manufacturing
边打印边扫描:把正在生长的零件实时重建成三维模型,与「近净参考模型」逐点对比生成偏差图,自动分割并跟踪缺陷区域,为及时干预和补偿铺路。
arXiv:2511.05604 · 2025年11月6日(v1) · Subash Gautam, Alejandro Vargas-Uscategu
03
机器人智能制造增材制造

数字孪生同步:把仿真强化学习智能体与实时机器人增材制造控制连接起来

Digital Twin Synchronization: Bridging the Sim-RL Agent to a Real-Time Robotic Additive Manufacturing Control
先在 Unity 虚拟世界里把机器人「训练好」(SAC 强化学习),再通过 ROS2 实时同步到真实机器人 Viper X300s——用分层奖励结构解决训练慢、不稳定、易卡局部最优的问题。
arXiv:2501.18016 · 2025年1月29日(v1) · Matsive Ali, Sandesh Giri, Sen Liu, Qin
04
预测数据刀具监测

基于过程集成单传感器方法的数据驱动铣削刀具磨损预测

Data-driven tool wear prediction in milling, based on a process-integrated single-sensor approach
只在刀柄里装一个加速度传感器,用振动信号(时域 + 频域特征)训练深度学习模型预测刀具磨损——只用 4 把刀的寿命数据,ConvNeXt 模型就能达到 99.1% 的识别准确率。
arXiv:2412.19950 · 2024年12月27日(v1) · Eric Hirsch, Christian Friedrich(德国,获 SC
05
预测神经网络数控

数控车削刀具磨损预测:基于超声麦克风阵列与卷积神经网络(CNN)

Tool Wear Prediction in CNC Turning Operations using Ultrasonic Microphone Arrays and CNNs
用 32 路超声麦克风阵列「听」车削声(0 kHz 到 60 kHz),波束成形去噪后用 CNN 预测硬质合金刀片的剩余使用寿命(RUL),在 350 个工件上误差最大仅 6%。
arXiv:2406.08957 · 2024年6月13日(v1) · Jan Steckel, Arne Aerts, Erik Verreycken
06
预测加工刀具监测

车削加工中刀具磨损预测的可解释人工智能(XAI)

Explainable AI for tool wear prediction in turning
用随机森林做刀具「可用/失效」二分类(准确率 92.31%),再用沙普利准则回答「到底哪个传感器特征说了算」——结果:刀具温度最关键。
arXiv:2308.08765 · 2023年8月17日(v1) · Saleh Valizadeh Sotubadi, Rui Liu, Vinh
07
数控加工

运动旋转圆锥的包络面刻画及其在数控加工中的应用

Characterizing envelopes of moving rotational cones and applications in CNC machining
证明了一件事:用圆锥铣刀「侧刃加工」时,刀具扫出来的包络面能不能精确贴合设计曲面,由一个非线性偏微分方程(PDE)刻画;三阶接触(超密切)能实现无穿透的高精度加工,可用于刀具选型与路径规划初始化。
arXiv:2001.01444 · 2020年1月6日(v1) · Mikhail Skopenkov, Pengbo Bo, Michael Ba
08
智能制造增材制造控制

智能增材制造的基础:给 3D 打印文件加上语义层,让打印过程像控制系统一样自我修正

Foundations of Intelligent Additive Manufacturing
把「零件要满足的规格」以语义层形式写进 3D 打印文件,让打印过程变成带反馈律的闭环控制——边打印、边评估、边修正。
arXiv:1705.00960 · 2017年4月18日(v1) · Kévin Garanger, Eric Feron, Pierre-Loïc
09
数据注塑

工业注塑成型合成数据提取的进展

Advancements in synthetic data extraction for industrial injection molding
真实注塑数据又贵又难采集?那就用仿真「造」数据——把模拟生产循环生成的合成数据按比例混进训练集(最多 30%),让 LSTM 质量分类模型更鲁棒。
arXiv:2511.08117 · 2025年11月11日(v1) · Georg Rottenwalter, Marcel Tilly, Christ
10
焊接

扩散焊接过程在多晶尺度下的界面穿越高保真建模

High-fidelity modeling of interface crossing in the diffusion welding process at the polycrystalline scale
扩散焊的焊缝质量取决于晶界能不能「穿过」原界面消失掉——本文用水平集方法做 2D 全场微观组织仿真,并给出两种界面穿越的测量模型。
arXiv:2507.20635 · 2025年7月28日(v1) · Camille Godinot, Emmanuel Rigal, Frédéri
11
预测深度学习焊接

迈向基于深度学习的焊接过程在线质量预测系统

Towards a Deep Learning-based Online Quality Prediction System for Welding Processes
用电流/电压等焊接过程数据训练深度学习模型,在线预测焊缝质量——四阶段流水线:多传感器数据管理→自编码器特征工程→循环神经网络质量预测→持续学习应对工艺漂移。
arXiv:2310.12632 · 2023年10月19日(v1) · Yannik Hahn, Robert Maack, Guido Buchhol
12
深度学习数据焊接

迈向工业焊接过程的缺陷检测:深度学习与数据增强

Toward Fault Detection in Industrial Welding Processes with Deep Learning and Data Augmentation
把 TensorFlow 的目标检测模型迁移到激光焊接焊缝质量检测上,发现「适度」数据增强能明显提升 IoU 与召回率,而增强过头反而让性能变差。
arXiv:2106.10160 · 2021年6月18日(v1) · Jibinraj Antony, Florian Schlather, Geor
13
数据

汽车工业电阻点焊过程数据的函数型聚类方法

Functional clustering methods for resistance spot welding process data in the automotive industry
把每个焊点的「动态电阻曲线」当作一整条函数数据直接聚类,绕开有争议的手工特征提取,在 538 条真实曲线(菲亚特研究中心)上发现聚类与电极磨损状态紧密相关。
arXiv:2007.09128 · 2020年7月17日(v1) · Christian Capezza, Fabio Centofanti, Ant
14
预测刀具监测

面向刀具状态监测的多状态诊断与预测框架(带特征学习)

A Multi-State Diagnosis and Prognosis Framework with Feature Learning for Tool Condition Monitoring
先用代价敏感深度信念网络(ECS-DBN)诊断刀具处于哪个磨损状态,再按状态切换到对应退化模型预测磨损量——在真实枪钻数据集上准确率和鲁棒性都优于多种流行机器学习方法。
arXiv:1805.00367 · 2018年4月30日(v1) · Chong Zhang, Geok Soon Hong, Jun-Hong Zh
02

推荐阅读路线

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TIER 01

入门

数据与 AI 主线,零基础可读。先建立「预测问题长什么样」的直觉。

TIER 02

进阶

储能、市场与调度优化,需要一点运筹思维,配合高数线代食用。

TIER 03

硬核

电力电子与系统稳定,打好电路与电机基础后再啃,收益最大。

03

两周听力计划

Two-Week Plan