[發(fā)明專利]一種零件質(zhì)量預(yù)測(cè)和評(píng)估優(yōu)化方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010799314.8
• 申請(qǐng)日: 2020-08-11
• 公開（公告）號(hào): CN111931307B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張開富;王炎;孫騰;駱彬;劉躍剛;許相杰;楊語
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/17
• 分類號(hào): G06F30/17;G06F30/20;G06N3/00;G06F111/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 張夢(mèng)澤

1.一種零件質(zhì)量預(yù)測(cè)和評(píng)估優(yōu)化方法，其特征在于，包括：

獲取訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)集；所述訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)集中包括多個(gè)零件信息數(shù)據(jù)集，所述零件信息數(shù)據(jù)集包括生產(chǎn)零件參數(shù)和零件質(zhì)量參數(shù)，所述生產(chǎn)零件參數(shù)包括刀具參數(shù)、工藝參數(shù)和機(jī)床參數(shù)；

根據(jù)切削機(jī)理建立響應(yīng)面經(jīng)驗(yàn)函數(shù)模型，并采用最小二乘法估計(jì)所述響應(yīng)面經(jīng)驗(yàn)函數(shù)模型的系數(shù)，得到擬合后的響應(yīng)面經(jīng)驗(yàn)函數(shù)；所述響應(yīng)面經(jīng)驗(yàn)函數(shù)模型反映切削規(guī)律與零件質(zhì)量偏離程度的關(guān)系；

根據(jù)所述擬合后的響應(yīng)面經(jīng)驗(yàn)函數(shù)，采用皮爾森相關(guān)系數(shù)公式計(jì)算零件質(zhì)量參數(shù)中關(guān)鍵參數(shù)的相關(guān)系數(shù)；所述關(guān)鍵參數(shù)的相關(guān)系數(shù)反映所述關(guān)鍵參數(shù)與擬合后的響應(yīng)面經(jīng)驗(yàn)函數(shù)值的相關(guān)性；所述關(guān)鍵參數(shù)包括切削深度、進(jìn)給量和切削速度；

將各個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的相關(guān)系數(shù)作為對(duì)角矩陣中主對(duì)角線上的元素，得到關(guān)鍵參數(shù)的權(quán)值矩陣；

將所述權(quán)值矩陣與SVR模型中的核函數(shù)進(jìn)行融合，得到權(quán)值高斯核函數(shù)，并根據(jù)所述權(quán)值高斯核函數(shù)建立零件質(zhì)量預(yù)測(cè)模型；

根據(jù)所述訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)集，采用粒子群算法與k-fold交叉驗(yàn)證方法對(duì)所述零件質(zhì)量預(yù)測(cè)模型中的參數(shù)進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的零件質(zhì)量預(yù)測(cè)模型；

獲取待預(yù)測(cè)零件信息數(shù)據(jù)，并將所述待預(yù)測(cè)零件信息數(shù)據(jù)輸入所述訓(xùn)練好的零件質(zhì)量預(yù)測(cè)模型，得到零件質(zhì)量特征；

判斷所述零件質(zhì)量特征是否符合質(zhì)量要求；若符合質(zhì)量要求，則輸出零件質(zhì)量合格指令；若不符合質(zhì)量要求，則對(duì)所述待預(yù)測(cè)零件信息數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的關(guān)鍵參數(shù)；

所述判斷所述零件質(zhì)量特征是否符合質(zhì)量要求，具體包括：

對(duì)所述零件質(zhì)量特征進(jìn)行劃分，得到一級(jí)質(zhì)量特征和二級(jí)質(zhì)量特征；所述一級(jí)質(zhì)量特征與零件質(zhì)量存在直接關(guān)系，所述二級(jí)質(zhì)量特征與零件質(zhì)量存在間接關(guān)系；

根據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，確定所述二級(jí)質(zhì)量特征的評(píng)價(jià)結(jié)果矩陣；其中，所述質(zhì)量評(píng)價(jià)準(zhǔn)則為根據(jù)零件的極限尺寸數(shù)據(jù)和尺寸公差得到的四個(gè)尺寸范圍，四個(gè)尺寸范圍分別對(duì)應(yīng)零件質(zhì)量的優(yōu)、良、合格和不合格四個(gè)級(jí)別；所述評(píng)價(jià)結(jié)果矩陣為1*4矩陣，所述評(píng)價(jià)結(jié)果矩陣中的元素依次對(duì)應(yīng)零件質(zhì)量的優(yōu)、良、合格和不合格四個(gè)級(jí)別，當(dāng)元素值為1時(shí)表示所述二級(jí)質(zhì)量特征在相應(yīng)尺寸范圍內(nèi)，當(dāng)元素為0時(shí)表示所述二級(jí)質(zhì)量特征不在相應(yīng)尺寸范圍內(nèi)；

獲取二級(jí)評(píng)價(jià)因素權(quán)重矩陣，將所述二級(jí)評(píng)價(jià)因素權(quán)重矩陣與所述二級(jí)質(zhì)量特征的評(píng)價(jià)結(jié)果矩陣的乘積確定為一級(jí)評(píng)價(jià)因素結(jié)果；

獲取一級(jí)評(píng)價(jià)因素權(quán)重矩陣，將所述一級(jí)評(píng)價(jià)因素權(quán)重矩陣與所述一級(jí)評(píng)價(jià)因素結(jié)果的乘積確定為質(zhì)量評(píng)估結(jié)果；所述質(zhì)量評(píng)估結(jié)果為1*4矩陣，所述質(zhì)量評(píng)估結(jié)果中的元素值依次對(duì)應(yīng)零件質(zhì)量的優(yōu)、良、合格和不合格四個(gè)級(jí)別；

將所述質(zhì)量評(píng)估結(jié)果中的最大元素值對(duì)應(yīng)的級(jí)別確定為零件質(zhì)量的級(jí)別；

判斷所述零件質(zhì)量的級(jí)別是否為優(yōu)，若為優(yōu)，則符合質(zhì)量要求，否則，不符合質(zhì)量要求。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的零件質(zhì)量預(yù)測(cè)和評(píng)估優(yōu)化方法，其特征在于，所述根據(jù)切削機(jī)理建立響應(yīng)面經(jīng)驗(yàn)函數(shù)模型，并采用最小二乘法估計(jì)所述響應(yīng)面經(jīng)驗(yàn)函數(shù)模型的系數(shù)，得到擬合后的響應(yīng)面經(jīng)驗(yàn)函數(shù)，具體包括：

根據(jù)如下公式建立響應(yīng)面經(jīng)驗(yàn)函數(shù)模型：

式中，Y表示響應(yīng)面經(jīng)驗(yàn)函數(shù)，y表示零件質(zhì)量實(shí)際值，A表示零件質(zhì)量目標(biāo)值，F(xiàn)表示切削力規(guī)律函數(shù)，T表示切削溫度規(guī)律函數(shù)，D_s表示切削位移規(guī)律函數(shù)，α₀…α₉均表示回歸系數(shù)；

將所述響應(yīng)面經(jīng)驗(yàn)函數(shù)模型中的F、T、D_s、FT、FD_s、TD_s、F²、T²、作為自變量，將所述響應(yīng)面經(jīng)驗(yàn)函數(shù)模型轉(zhuǎn)換為多元線性函數(shù)；

將所述訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)集代入所述多元線性函數(shù)后，采用最小二乘法估計(jì)所述回歸系數(shù)；

根據(jù)所述回歸系數(shù)得到擬合后的響應(yīng)面經(jīng)驗(yàn)函數(shù)。