[發明專利]一種基于粗糙集的數控機床兩軸聯動性能評估方法

有效

• 申請號: 201110434047.5
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN102539132A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 劉彈;徐光華;何倩倩;梁霖;羅愛玲;唐守德
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

技術領域

本發明涉及數控機床性能評估技術領域，具體涉及一種基于粗糙集的數控機床兩軸聯動性能評估方法。

背景技術

數控機床是一種重要的現代化機械制造裝備，數控機床廣泛地應用于航空、精密醫療設備、船舶、交通運輸等高技術產業的關鍵零部件的制造與加工，因此數控機床對一個國家高技術產業的發展具有舉足輕重的作用。而數控機床是一個復雜的動態系統，具有非線性、信息量龐大的特點，其運轉參數的動態變化與機床的性能密切相關，不僅能反映出數控機床機械運動系統和電器控制系統之間的性能匹配優化程度，還直接決定數控機床的工作精度。而數控機床的圓度測試表征機床的兩軸聯動動態性能，目前迫切需要研究基于數控系統本體信息的評估技術，以保證數控機床兩軸聯動性能評估的客觀性和準確性。

在對機床進行性能評估時，需要提取大量的特征。而各種特征參數的重要度是不同的有的甚至是冗余的，且性能下降在特征中的表現形式具有不唯一性，傳統的基于特征提取的評估方法在評估機床兩軸聯動性能的時候不能對各種特征參數進行有效的分類，無法解決上面的問題，不能快速準確的得到評估決策表，無法對機床的兩軸聯動性能進行準確評估。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種基于粗糙集的數控機床兩軸聯動性能評估方法，具有完全數據驅動，能夠在保持分類能力不變的前提下，無需任何先驗信息，就可從實際數據中得出系統的內在評估規則，從而實現對數控機床兩軸聯動性能的評估。

為了達到上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種基于粗糙集的數控機床兩軸聯動性能評估方法，具體步驟如下：

第一步，對數控機床進行標準圓度測試，記錄兩平移聯動軸的工作行程、光柵尺和編碼器的位置反饋以及聯動圓軌跡的誤差，形成聯動圓軌跡誤差圖譜；

第二步，在三個參數圓滯后、圓偏差以及半徑偏差對圓測試進行檢驗的基礎上，引入六個無量綱指標參數作為評價兩軸聯動性能的指標，六個無量綱指標分別為：波形指標、峰值指標、峭度指標、脈沖指標、裕度指標和偏斜度指標，其定義如下表所示：

表1無量綱指標的定義及特點

上述定義當中：x(t)為振動信號，T為周期，x_p為峰值，x_rms為均方幅值，為平均幅值，x_r為方根幅值，μ_x為均值，σ_x為標準差，α為偏斜度，β為峭度；

第三步，根據第二步得到的九個特征參數構建機床信息的初始決策表D，將上一步得到的九種特征參數作為構建決策表的條件屬性集，將數控機床聯動特性分為“優、良好、差”三個性能等級，判斷數控機床的性能等級并記錄下來作為決策表的決策屬性，從而得到兩軸聯動特性初始決策表D；

第四步，根據粗糙集理論對得到上述九個特征參數進行離散化處理，離散化采用基于統計量的多屬性離散化方法，在整個數據集范圍內尋找最優斷點，程序方法步驟如下：

輸入：由九個特征參數構建成的決策表D；

輸出：斷點集合P，被斷點離散化之后的決策表L；

1)P＝空集，L＝全體實例集合U；

2)根據計算每個屬性上候選斷點的Ameva統計量，具有最大Ameva值的為最佳斷點，其中