[發(fā)明專利]基于滾道表面輪廓的滾珠絲杠副磨損狀態(tài)識別方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202210969305.8 | 申請日： | 2022-08-12 |
| 公開（公告）號： | CN115205512A | 公開（公告）日： | 2022-10-18 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 周長光;王立東;翟光鈺;馮虎田;歐屹 | 申請（專利權(quán)）人： | 南京理工大學(xué) |
| 主分類號： | G06V10/20 | 分類號： | G06V10/20;G06V10/44;G06V10/774;G06V10/34;G06V10/764;G06N3/12;G06N5/00;G06N20/10;G01B21/20 |
| 代理公司： | 南京理工大學(xué)專利中心 32203 | 代理人： | 朱炳斐 |
| 地址： | 210094 江*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 滾道 表面 輪廓 滾珠 絲杠副 磨損 狀態(tài) 識別 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種基于滾道表面輪廓的滾珠絲杠副磨損狀態(tài)識別方法，包括：采集三個位置滾珠絲杠副絲杠滾道表面輪廓曲線，并對輪廓進行去除形狀及高斯濾波處理；綜合統(tǒng)計分析、遞歸分析以及分形分析方法提取滾道表面輪廓的主要特征，構(gòu)建混合特征集合；通過隨機森林法評估特征集合中每個特征的重要性，選取出包含95％信息的特征構(gòu)建新的特征集合；建立基于遺傳算法優(yōu)化的支持向量機模型，利用兩個滾道位置的混合特征集訓(xùn)練模型，根據(jù)遺傳算法尋找最佳參數(shù)c和g；利用訓(xùn)練好的模型實現(xiàn)滾道位置磨損狀態(tài)識別。本發(fā)明方法不僅可以克服傳統(tǒng)上根據(jù)振動信號等手段識別滾珠絲杠副磨損狀態(tài)存在的噪聲干擾的缺點，而且該方法實用、便捷、精確度高、誤差小。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于滾珠絲杠副技術(shù)領(lǐng)域，特別是基于滾道表面輪廓的滾珠絲杠副磨損狀態(tài)識別方法。
背景技術(shù)
滾珠絲杠副由于其好的定位精度以及承載性能而在數(shù)控機床中廣泛使用。滾珠絲杠作為機床系統(tǒng)的主要傳動機構(gòu)，其磨損會導(dǎo)致滾珠絲杠副性能不斷退化，甚至造成機床損壞危及人的生命安全，因此能夠精準判斷滾珠絲杠副的磨損狀態(tài)顯得尤為重要。
目前關(guān)于滾珠絲杠副磨損狀態(tài)識別都是通過采集滾珠絲杠副運轉(zhuǎn)過程中的振動信號并提取其特征進而實現(xiàn)磨損狀態(tài)識別，然而該方法容易受到噪聲等的干擾，造成預(yù)測結(jié)果較差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種基于滾道表面輪廓的滾珠絲杠副磨損狀態(tài)識別方法，解決滾珠絲杠副磨損狀態(tài)識別不夠精確的技術(shù)問題。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：滾珠絲杠副運行過程中的磨損狀況可以通過滾道表面輪廓的變化反映出來，因此本發(fā)明提出了基于滾道表面輪廓的滾珠絲杠副磨損狀態(tài)識別方法。該方法不僅能克服現(xiàn)有手段的缺點，而且具有實用、便捷、精確度高、誤差小等優(yōu)點，為滾珠絲杠副的磨損狀態(tài)識別提供了一種新方法。
一種基于滾道表面輪廓的滾珠絲杠副磨損狀態(tài)識別方法，所述方法包括以下步驟：
步驟1，采集三個滾道位置處滾珠絲杠副絲杠滾道表面輪廓曲線，并對輪廓進行去除形狀以及高斯濾波處理；
步驟2，確定滾珠絲杠副磨損狀態(tài)，將其作為標簽；
步驟3，綜合統(tǒng)計分析、遞歸分析以及分形分析方法提取滾道表面輪廓的主要特征，包括粗糙度、最大峰谷高度、均方根、遞歸律、分形維數(shù)以及多重分形譜寬，構(gòu)建帶標簽的混合特征集合；
步驟4，評估混合特征集合中每個特征的重要性，之后根據(jù)重要性對混合特征集中的特征進行降序排列，提取包含原始信息超過P％的前m個特征構(gòu)建新的混合特征集合；
步驟5，建立基于遺傳算法優(yōu)化的支持向量機模型，對所述新的混合特征集合進行歸一化處理并提取兩個滾道位置的混合特征集，之后導(dǎo)入建立的模型中進行訓(xùn)練，根據(jù)遺傳算法選取最佳懲罰因子c和核函數(shù)參數(shù)g，完成模型的訓(xùn)練；
步驟6，將另一個滾道位置的混合特征集導(dǎo)入訓(xùn)練好的模型實現(xiàn)該滾道位置磨損狀態(tài)識別，并將其與真實狀態(tài)比較，獲取模型的準確性；
步驟7，針對待識別的滾珠絲杠副，執(zhí)行步驟1、步驟3至步驟4，獲得其不帶標簽的混合特征集合，之后利用訓(xùn)練好的模型識別滾珠絲杠副的磨損狀態(tài)。
進一步地，步驟1具體包括：
選取勻速運行區(qū)域絲杠的三個滾道位置，對其進行刻痕標記處理；
將滾珠絲杠副置于磨損試驗臺，在滾珠絲杠副運轉(zhuǎn)前30萬轉(zhuǎn)時，每隔3萬轉(zhuǎn)停止試驗臺并拆下滾珠絲杠副，通過Taylor Hobson輪廓儀對其三個滾道位置進行表面輪廓曲線采集；在滾珠絲杠副運轉(zhuǎn)30萬轉(zhuǎn)后，每隔6萬轉(zhuǎn)停止試驗臺并拆下滾珠絲杠副杠進行一次表面輪廓曲線采集；
通過高斯濾波對表面輪廓曲線進行平滑處理，之后采取五次多項式方法對平滑處理后的曲線進行去除形狀操作，最終導(dǎo)出所需的滾道表面輪廓曲線。
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