[發明專利]一種基于小波分析的磨削加工工況檢測系統及其方法

有效

• 申請號: 201010132142.5
• 申請日: 2010-03-25
• 公開（公告）號: CN101819119A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 楊京;徐水竹;程建春;劉翔雄
• 申請（專利權）人: 南京大學;昆山華辰機器制造有限公司
• 主分類號: G01N3/58
• 分類號: G01N3/58;G01H17/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及機械加工領域的一種檢測方法，具體說是一種基于小波分析的磨削加工 工況檢測方法。

背景技術

在機械加工中，磨削加工是一種重要的加工方法，而磨削車床是實施這一加工辦法 的主要工具。隨著科技的發展，計算機輔助控制的磨削車床(以下簡稱數控磨床)逐步 得到運用。數控磨床是根據預先設定的計算機指令，按照加工圖紙完成工件的加工，大 大提高了加工效率和加工精度。

但是，目前的數控磨床仍然需要較為熟練的工人操作，并由操作人員來根據工作經 驗判斷刀具和加工工件是否接觸，以及刀具(即砂輪)是否鈍化、工件是否灼傷或有裂 紋等異常狀態。由于人為因素的存在，加工效率和質量常常受到影響，并可能造成工件 和刀具不必要的損毀。

發明內容

本發明所解決的技術問題是為了減少磨削加工中的人為判斷因素，提供一種基于小 波分析的磨削工況檢測系統及該系統的檢測方法，其可以對加工工況進行實時判斷，保 證加工質量，提高加工效率，減少工件和刀具的損毀。

一種基于小波分析的磨削工況檢測系統，其包括傳感器信息采集模塊、工況與聲發 射頻段功率的對應表模塊和工況智能判斷輸出模塊；其中：

傳感器信息采集模塊，由聲發射傳感器構成，聲發射傳感器安裝在磨床上，并與工 件和刀具的接觸點不超過1米的距離，用于采集加工時的現場聲發射信號，再分別將聲 發射信號傳遞給工況與聲發射頻段功率的對應表模塊以及工況智能判斷輸出模塊；

工況與聲發射頻段功率的對應表模塊，用來存放標準工況與聲發射頻段標準功率強 度的對應關系；

工況智能判斷輸出模塊，用于確定當前加工工況。其根據工況與聲發射頻段功率強 度對應表，對輸入的聲發射信號進行小波變換分析，獲得各頻段的功率強度，并和標準 工況的聲發射信號進行對比擬合，輸出磨削工況參數。

上述基于小波分析的磨削工況檢測系統采用的方法為，硬件部分包括傳感器信息采 集模塊、工況與聲發射頻段功率的對應表模塊和工況智能判斷輸出模塊；其中傳感器信 息采集模塊包括安裝在磨床及工件上的聲發射傳感器；

該方法的步驟為：

1)首先由聲發射傳感器按照預設的采樣頻率f_s實時采集加工現場的聲發射信號。 根據理論分析可知，磨削固體聲致的發聲范圍在50KHz～300KHz，本方法中f_s的取值為 1MHz。聲發射信號序列用X_t向量標記，X_t(1)表示t時刻開始第1個采樣點，X_t(i)為第 i個采樣點，i＝1……N，N為采樣序列長度；然后傳感器信息采集模塊將t時刻采集到 的數據X_t向量傳遞給工況智能判斷輸出模塊；

2)工況與聲發射頻段功率的對應表模塊中設定有標準工況，并預先采集標準工況 所對應的各種磨削加工時的聲發射信號X_st，通過小波變換分析方法獲得各頻段的標準功 率強度P_st，構建標準工況-聲發射頻段標準功率強度P_st的對應關系表；

3)工況智能判斷輸出模塊對步驟1)中實時采集的聲發射信號X_t進行小波變換分 析后，獲得當前聲發射信號各頻段的功率強度P_t；根據P_t和預設的工況與聲發射頻段功 率對應表中的P_st進行匹配，利用RMS算法計算擬合誤差值，當擬合誤差值小于0.01時， 即認定當前工況為該預設工況，相應的Y_t(i)設置為1；當擬合誤差大于所給定范圍時， 則進行下一個工況的比較，遍歷對應表的前三行仍未尋找到相匹配的工況時，則不進行 任何操作。

上述步驟2)中標準工況與聲發射頻段標準功率強度的對應關系采用如下設置步驟；