[發(fā)明專利]一種刀具剩余壽命預(yù)測方法、系統(tǒng)及計算機

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310511822.5
• 申請日: 2023-05-09
• 公開（公告）號: CN116214263A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周建民;王云慶;尹洪妍
• 申請（專利權(quán)）人: 華東交通大學(xué)
• 主分類號: B23Q17/00
• 分類號: B23Q17/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 季永杰

1.一種刀具剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

分別獲取若干個測試刀具的磨損通道信號組及與所述磨損通道信號組對應(yīng)的測試磨損度；

對所述磨損通道信號組進行無效值去除，以獲取有效磨損通道信號組；

去除所述有效磨損通道信號組的異常值，并對去除異常值后的所述有效磨損通道信號組進行降采樣，以獲取若干個樣本信號；

對所述樣本信號進行歸一化處理，以獲取測試輸入信號；

構(gòu)建DRSN-BiLSTM初始模型，通過所述測試輸入信號及所述測試磨損度，訓(xùn)練所述DRSN-BiLSTM初始模型，以獲取DRSN-BiLSTM實用模型；

于機床上獲取待測刀具的待測輸入信號，并將所述待測輸入信號作為輸入值輸入所述DRSN-BiLSTM實用模型，以獲取預(yù)測磨損度；

基于所述預(yù)測磨損度，獲取所述待測刀具的剩余壽命。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刀具剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于，所述分別獲取若干個測試刀具的磨損通道信號組及與所述磨損通道信號組對應(yīng)的測試磨損度的步驟包括：

采集若干個測試刀具于機床主軸坐標(biāo)系中X軸、Y軸及Z軸方向的測試刀具的切削力信號及振動信號；

采集若干個所述測試刀具加工過程中所產(chǎn)生的聲發(fā)射信號；

所述切削力信號、所述振動信號及所述聲發(fā)射信號形成磨損通道信號組；

基于若干個所述測試刀具于機床上的累計走刀次數(shù)，獲取與所述磨損通道信號組對應(yīng)的測試磨損度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的刀具剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于，所述測試磨損度的計算公式為：

，

其中，S表示測試磨損度，i表示第i次走刀，n表示累計走刀次數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刀具剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于，所述對所述磨損通道信號組進行無效值去除的步驟包括：

提取所述磨損通道信號組的上四分位值；

自所述磨損通道信號組的首部向所述磨損通道信號組的尾部方向搜索大于所述上四分位值的首個數(shù)據(jù)點，以標(biāo)定進刀信號點；

自所述磨損通道信號組的尾部向所述磨損通道信號組的首部方向搜索大于所述上四分位值的首個數(shù)據(jù)點，以標(biāo)定出刀信號點；

將所述進刀信號點及所述出刀信號點之間的數(shù)據(jù)匯總為有效磨損通道信號組，去除所述磨損通道信號組的無效值。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刀具剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于，所述去除所述有效磨損通道信號組的異常值的步驟包括：

將所述有效磨損通道信號組中n個樣本數(shù)據(jù)的長度之和設(shè)為滑動窗口的長度；

沿所述有效磨損通道信號組滑動所述滑動窗口，以將所述有效磨損通道信號組分隔為若干個窗口數(shù)據(jù)；

識別所述窗口數(shù)據(jù)中的異常值，并以上一個所述窗口數(shù)據(jù)的平均值替代所述異常值。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刀具剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于，所述樣本信號的歸一化處理公式為：

，

其中，表示樣本信號，表示測試輸入信號。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刀具剩余壽命預(yù)測方法，其特征在于，所述通過所述測試輸入信號及所述測試磨損度，訓(xùn)練所述DRSN-BiLSTM初始模型，以獲取DRSN-BiLSTM實用模型的步驟包括：

基于不同的所述測試刀具將所述測試輸入信號分隔為訓(xùn)練輸入集及測試輸入集；

基于不同的所述測試刀具將所述測試磨損度分隔為訓(xùn)練輸出集及測試輸出集；

將所述訓(xùn)練輸入集作為所述DRSN-BiLSTM初始模型的輸入值，并將所述訓(xùn)練輸出集作為所述DRSN-BiLSTM初始模型的輸出值訓(xùn)練所述DRSN-BiLSTM初始模型，以獲取所述DRSN-BiLSTM實用模型；

將所述測試輸入集作為所述DRSN-BiLSTM實用模型的輸入值，獲取所述DRSN-BiLSTM實用模型的輸出值，并將所述輸出值與測試輸出集進行比對，以驗證所述DRSN-BiLSTM實用模型。