[發(fā)明專利]用于切削質(zhì)量監(jiān)控的批量工步質(zhì)量一致性控制檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310588303.5
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN103605321A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周友行;謝賽元;張俏;毛美姣;周后明
• 申請（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué);周友行
• 主分類號: G05B19/406
• 分類號: G05B19/406
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于切削質(zhì)量監(jiān)控的批量工步質(zhì)量一致性控制檢測方法，屬于切削質(zhì)量監(jiān)控領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著制造技術(shù)的發(fā)展，為了降低生產(chǎn)成本、減輕產(chǎn)品重量和提高零部件的可靠性，具有切削參數(shù)一致的，高精度批量切削工步整體零部件越來越多，對批量切削工步質(zhì)量一致性控制與檢測提出了更高的要求。研發(fā)新的批量切削工步質(zhì)量一致性檢測控制理論和方法，符合企業(yè)的迫切需求，對機械學(xué)科基礎(chǔ)理論研究也具有重要意義。

近年來，基于多傳感器信號的批量切削監(jiān)控技術(shù)也迅速發(fā)展，尤其是國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于各種傳感器信號與加工表面質(zhì)量的相關(guān)研究，為在線監(jiān)測與控制批量切削工步質(zhì)量一致性提供了一條可行的途徑。雖然目前直接將切削過程監(jiān)控信號應(yīng)用到批量切削工步質(zhì)量一致性控制的理論研究還未見開展，但在切削過程監(jiān)測中獲得的多傳感器信號，它反應(yīng)了切削過程的各種狀態(tài)特征，其中必定隱含著工步質(zhì)量的相關(guān)信息。若能提出批量切削工步加工質(zhì)量波動與監(jiān)控信號特征變化的耦合機理，建立切削監(jiān)控過程信號特征與工步質(zhì)量表征參數(shù)間的映射關(guān)系，采用切削監(jiān)控信號特征來評價工步質(zhì)量，就可以解決批量切削工步加工質(zhì)量一致性控制檢測問題。

另一方面，隨著傳感器技術(shù)和切削監(jiān)控理論的飛速發(fā)展，批量工步切削過程中可獲得越來越多的監(jiān)測數(shù)據(jù)，激增的數(shù)據(jù)背后隱藏著許多重要的信息。監(jiān)控信號與切削質(zhì)量特征之間是一種非線性映射，僅靠單一信號特征量無法可靠完成批量切削質(zhì)量監(jiān)控任務(wù)，同時多個傳感器往往能夠提供信息互補、信息量巨大的監(jiān)控信號，通過對多傳感器信號信息的數(shù)據(jù)挖掘可以最大限度地發(fā)揮多傳感器的優(yōu)勢,利用信號特征融合技術(shù)進行信息綜合處理，獲得對被測對象一致性的可靠了解和解釋，以利于切削質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)做出正確的評估。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種信號分析結(jié)果與物理檢測結(jié)果吻合較好，方法可靠，實用性強的用于切削質(zhì)量監(jiān)控的批量工步質(zhì)量一致性控制檢測方法，既可實現(xiàn)在線的批量切削工步質(zhì)量一致性控制檢測，也可為批量切削加工質(zhì)量的人工檢測提供理論依據(jù)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種用于切削質(zhì)量監(jiān)控的用于切削質(zhì)量監(jiān)控的批量工步質(zhì)量一致性控制檢測方法，所述切削批量工步包括批量鉆削、車削、銑削、磨削工步，它是通過對切削過程中的聲發(fā)射和振動信號進行雙譜數(shù)據(jù)聚類的批量工步質(zhì)量一致性控制檢測，即采用聲發(fā)射傳感器和三向振動傳感器對批量切削過程進行監(jiān)控，基于切削過程聲發(fā)射和振動信號偏離高斯分布程度與切削加工質(zhì)量波動之間的耦合關(guān)系，通過采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對各工步監(jiān)測信號數(shù)據(jù)進行雙譜特征參數(shù)分析、特征參數(shù)計算、特征信息融合，然后采用基于ReliefF算法的特征加權(quán)模糊聚類分析進行數(shù)據(jù)評估分類，獲得批量切削過程中的各工步聲發(fā)射和振動信號偏離高斯分布的程度，然后對雙譜特征均值進行加權(quán)模糊聚類分析和評估分類，獲得批量切削工步質(zhì)量波動狀況，并對加工質(zhì)量進行分類比較，實現(xiàn)在線的批量切削工步質(zhì)量一致性控制檢測。

所述三向加速度振動傳感器固定在工件上，所述聲發(fā)射傳感器安裝在加工工件附近。

所述耦合關(guān)系是指在批量切削過程中，若工件材料均勻，切削狀態(tài)平穩(wěn)，各工步材料去除過程中的聲發(fā)射和振動信號表現(xiàn)形式將會一致，若視該信號為一個隨機過程，則信號總體上會呈現(xiàn)較強的規(guī)則性和平穩(wěn)性，滿足高斯分布或近似高斯分布，批量切削工步質(zhì)量一致性較好；若切削過程異常，切削工步過程局部聲發(fā)射和振動信號發(fā)生較大的突變，表現(xiàn)為一定的非平穩(wěn)性，信號會偏離高斯分布，且偏離程度與切削工步質(zhì)量成對應(yīng)關(guān)系。

所述雙譜特征參數(shù)包括信號的雙譜估計、雙譜切片和雙譜均值。

所述雙譜特征參數(shù)分析是采用雙譜特征參數(shù)來分析批量切削工步信號偏離高斯分布的程度。

所述雙譜特征均值進行加權(quán)模糊聚類分析和評估分類是指提取切削過程中多批次、多組傳感器信號進行雙譜估計，以各工步監(jiān)測信號的雙譜幅值均值、雙譜切片為特征，對批量工步切削情況下信號偏離高斯分布的程度進行了定量分析，然后采用基于ReliefF算法的特征加權(quán)模糊聚類分析批量切削工步各信號的雙譜幅值、均值，從而獲得批量切削工步質(zhì)量波動狀況。