[發(fā)明專利]一種小樣本下刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110735640.7
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113369993B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周余慶;支高峰;孫維方;孫兵濤;方鈺堃;楊圓;周潔;楊海
• 申請（專利權(quán)）人: 嘉興南湖學(xué)院;溫州大學(xué)
• 主分類號: B23Q17/09
• 分類號: B23Q17/09
• 代理公司: 重慶強大凱創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50217
• 代理人: 伍琴琴

1.一種小樣本下刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)進行機械加工實驗，使用三向加速度計采集多種刀具狀態(tài)下工件在三個方向上的振動信號X，獲得實驗樣本；

(2)對采集到的各通道振動信號X進行擴維，先計算振動信號X的自相關(guān)系數(shù)R_h，找出自相關(guān)系數(shù)最小對應(yīng)的滯后數(shù)作為重構(gòu)的延遲時間t；再用虛假最近鄰點法計算出嵌入維數(shù)m，進而將各通道一維振動信號X擴展為m維矩陣X’＝(X₁,X₂,......,X_m)^T；

(3)計算每個擴維后的信號中各列向量之間的歐式距離，對各個通道的振動信號數(shù)據(jù)進行編碼生成灰度距離圖；

(4)將每個通道的灰度距離圖疊加，生成彩色距離圖；

(5)將聚合后的彩色距離圖輸入到嵌入網(wǎng)絡(luò)中，嵌入網(wǎng)絡(luò)模塊中的卷積層對輸入的彩色距離圖像進行卷積使其變成一個深度更大的矩陣，再使用嵌入網(wǎng)絡(luò)模塊中的池化層減小圖像的尺寸，然后嵌入網(wǎng)絡(luò)模塊中的LeakyReLU激活函數(shù)和批處理歸一化提升訓(xùn)練的收斂速度，最后進入全連接層進行分類訓(xùn)練，實現(xiàn)對刀具狀態(tài)監(jiān)測。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小樣本下刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，還包括步驟(6)定期周期性在線采集機械加工過程中的振動信號，根據(jù)步驟(1)至步驟(5)刀具狀態(tài)進行分類識別。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種小樣本下刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，步驟(1)中利用信號數(shù)據(jù)采集分析儀和加速度計采集機械加工過程中的振動信號X。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種小樣本下刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，步驟(1)中使用三向加速度計采集5種刀具狀態(tài)下工件在三個方向上的振動時域信號。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種小樣本下刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，步驟(1)中，所述刀具狀態(tài)根據(jù)磨損面積分為：初始磨損、輕微磨損、穩(wěn)定磨損、劇烈磨損、失效。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種小樣本下刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，步驟(2)中，延遲時間t：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種小樣本下刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，步驟(2)中，m維矩陣X’＝(X₁,X₂,......,X_m)^T：

X₁＝{x₁,x_1+t,…,x_1+(m-1)t}

X₂＝{x₂,x_2+t,…,x_2+(m-1)t}

......

X_m＝{x_m,x_m+t,…,x_m+(m-1)t}。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種小樣本下刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，步驟(3)中，采用歐氏距離定義X’中各列向量之間的距離：d_i,j＝||x'(i)-x'(j)||，x’(i)表示X’第i列。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種小樣本下刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，步驟(4)中將每個通道的灰度距離圖疊加，生成彩色距離圖。