[發(fā)明專利]一種加工零件表面振紋缺陷檢測方法

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• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112395809A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張小明;曹樂;丁漢;夏崢嶸;陶建民;楊擁萍;楊濱濤
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué);中國航發(fā)貴州黎陽航空動力有限公司
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06K9/62;G06F111/04;G06F119/14
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發(fā)明公開了一種加工零件表面振紋缺陷檢測方法，包括：測量零件當(dāng)前加工過程中刀具沿機床水平和垂直方向的加速度響應(yīng)信號，將加速度響應(yīng)信號中的刀通諧波分量濾除后，提取加速度響應(yīng)信號中反映加工失穩(wěn)強度的小波熵特征，記為振動特征；將振動特征輸入到預(yù)訓(xùn)練好的顫振檢測模型中，對當(dāng)前用于加工零件的弱剛性加工系統(tǒng)的顫振狀態(tài)進行判斷；若為顫振狀態(tài)，則零件當(dāng)前加工表面存在振紋缺陷。且本發(fā)明每加工完一個零件后，根據(jù)當(dāng)前顫振檢測模型的準確度，在已有顫振檢測模型的基礎(chǔ)上采用增量學(xué)習(xí)的方式，利用不斷積累的實測振動信息，逐步淘汰掉一些會對判別精度產(chǎn)生不良影響的信息，以提升顫振檢測模型的準確度，加工表面振紋缺陷的檢測精度較高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于加工缺陷檢測領(lǐng)域，更具體地，涉及一種加工零件表面振紋缺陷檢測方法。

背景技術(shù)

零件的表面振紋缺陷決定著零件服役性能和疲勞壽命。表面振紋是加工過程中刀齒振動位移復(fù)刻在零件表面上的印跡。振紋缺陷往往是由于加工振動中存在顫振引起的，顫振特征與振紋缺陷特征在頻率分布上會表現(xiàn)出很高的相似性。因此，可以從加工振動信號中提取出與振紋缺陷特征相似的顫振信息作為是否存在振紋缺陷的判斷依據(jù)。

在加工過程中，加工顫振的準確判斷為及時避免加工表面的惡化、降低工件表面粗糙度提供了條件。然而現(xiàn)有的顫振狀態(tài)的判斷指標往往來源于對已有加工工藝數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)和挖掘，通過采用不同的信號分析技術(shù)闡明如何從原始切削力、振動信號中有效提取顫振成分，并基于所提取的顫振成分信息訓(xùn)練模型對加工系統(tǒng)的狀態(tài)進行檢測，這些技術(shù)無一例外的都需要事先掌握顫振的頻率信息；然而在加工過程中由于工件材料的去除以及刀具磨損的加劇，顫振頻率及其出現(xiàn)的工況都會隨著系統(tǒng)的退化發(fā)生改變，使得顫振檢測模型發(fā)生參數(shù)漂移，模型檢測精度逐漸降低，從而無法對加工系統(tǒng)的顫振狀態(tài)進行準確判斷，即無法對加工表面振紋缺陷進行精確檢測。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種加工表面振紋缺陷檢測方法，其目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)由于在加工過程中工件材料的去除以及刀具磨損引起顫振檢測模型發(fā)生參數(shù)漂移，從而導(dǎo)致表面振紋缺陷檢測準確率較低的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提供了一種加工零件表面振紋缺陷檢測方法，包括以下步驟：

S1、測量零件當(dāng)前加工過程中刀具沿機床水平和垂直方向的加速度響應(yīng)信號，將加速度響應(yīng)信號中與表面振紋缺陷無關(guān)的刀通諧波分量濾除后，提取加速度響應(yīng)信號中反映加工失穩(wěn)強度的小波熵特征，記為振動特征；

S2、將上述振動特征輸入到預(yù)訓(xùn)練好的顫振檢測模型中，對當(dāng)前用于加工零件的弱剛性加工系統(tǒng)的顫振狀態(tài)進行判斷；若為顫振狀態(tài)，則零件當(dāng)前加工表面存在振紋缺陷；

其中，顫振檢測模型為機器學(xué)習(xí)模型；每加工完一個零件，將該零件整個加工過程中所得到的各加工表面的振紋檢測結(jié)果進行統(tǒng)計，得到該零件表面的振紋檢測結(jié)果，并將該零件表面的振紋檢測結(jié)果與標準振紋質(zhì)檢結(jié)果進行對比，得到振紋缺陷檢測精度，即顫振檢測模型的準確度；若顫振檢測模型的準確度小于預(yù)設(shè)精度閾值，則根據(jù)該零件的標準振紋質(zhì)檢結(jié)果，對該零件整個加工過程中的振動特征所對應(yīng)的加工系統(tǒng)的顫振狀態(tài)進行標注后，以該零件整個加工過程中的振動特征為輸入，對應(yīng)的標注為輸出，增量訓(xùn)練顫振檢測模型，并對顫振檢測模型的參數(shù)進行更新，修正工件材料去除以及刀具磨損所引起的顫振檢測精度的變化。

進一步優(yōu)先地，上述顫振檢測模型的訓(xùn)練方法包括：

S01、建立弱剛性加工系統(tǒng)的動力學(xué)方程，根據(jù)動力學(xué)方程得到加工系統(tǒng)中不同切削參數(shù)下刀具沿機床水平和垂直方向的加速度響應(yīng)信號后，從中提取不同切削參數(shù)下的振動特征，并分別標注各振動特征所對應(yīng)的顫振狀態(tài)；

S02、以不同切削參數(shù)下的振動特征為輸入，對應(yīng)的標注為輸出訓(xùn)練機器學(xué)習(xí)模型，得到顫振檢測模型；