本文關(guān)鍵詞：基于混沌理論的刀具磨損識別研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在金屬切削加工過程中,刀具會隨著切削時間增長而逐漸磨損。刀具磨損后將使得切削力增大,刀具與工件摩擦加劇,進(jìn)而影響加工精度和工件表面質(zhì)量。刀具磨損可能導(dǎo)致加工失效,甚至損壞機(jī)床,因此進(jìn)行刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測具有重要意義,尤其對于現(xiàn)代加工自動化程度越來越高的制造過程中,刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測顯得更為必要。金屬切削是一個復(fù)雜過程,刀具磨損受眾多因素影響,如切削參數(shù)、材料、機(jī)床以及環(huán)境條件等。對于金屬切削這一非線性系統(tǒng),刀具磨損會產(chǎn)生很多非平穩(wěn)信號,應(yīng)用在刀具磨損診斷方面常用的信號有振動信號、聲發(fā)射信號、力信號等。本文中主要選取刀具磨損聲發(fā)射信號作為采集信號類型,聲發(fā)射信號是一種高頻應(yīng)力波信號,切削時晶格滑移,剪切,摩擦都會產(chǎn)生與刀具磨損相關(guān)的聲發(fā)射信號。聲發(fā)射信號有較高頻率,通常達(dá)到50k Hz-1MHz,這在數(shù)據(jù)采集過程中通過高通濾波方法能有效地消除低頻信號的影響。文中依據(jù)正交試驗原理研究制定了合理的試驗方案,采集了不同條件下的刀具磨損聲發(fā)射信號。采集的聲發(fā)射信號往往是含有高頻噪聲,而且不知道噪聲水平,為了消除噪聲對信號分析的影響,文中采用了經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解與小波閾值結(jié)合的信號降噪處理方法。通過經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解能將復(fù)雜非線性非平穩(wěn)信號分解成若干單一頻率的固有模態(tài)函數(shù),將信號分解成從高頻到低頻的固有模態(tài)分量,然后通過引進(jìn)連續(xù)均方誤差準(zhǔn)則來判斷噪聲主導(dǎo)模態(tài),進(jìn)而進(jìn)行小波閾值去噪,通過計算信噪比改善量,發(fā)現(xiàn)文中方法去噪效果較好。然后對濾波后的信號,進(jìn)行相空間重構(gòu),充分挖掘系統(tǒng)蘊(yùn)含信息,進(jìn)行混沌序列分析。文中相空間重構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)延遲時間和嵌入維分別通過互信息法與CAO方法計算。重構(gòu)相空間后,繪制Lorenz系統(tǒng)與實測信號的吸引子,結(jié)果很直觀的體現(xiàn)了相圖結(jié)構(gòu)與刀具磨損量之間的變化關(guān)系。信號進(jìn)行混沌時間序列分析后,提取了表征系統(tǒng)內(nèi)部信息的混沌特征:關(guān)聯(lián)維數(shù)、最大Lyapunov指數(shù)、Kolmogorov熵,結(jié)果顯示刀具磨損聲發(fā)射信號具有混沌特性,隨著磨損量的增加,這三個特征量總體呈現(xiàn)增大趨勢。將相空間重構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)延遲時間與嵌入維數(shù)以及三個混沌特征組成主要的特征向量。將不同磨損階段,不同切削條件下的信號組合成訓(xùn)練樣本輸入到SVM支持向量機(jī)中進(jìn)行學(xué)習(xí),由測試樣本進(jìn)行驗證,結(jié)果顯示識別率達(dá)到90%以上,說明基于混沌特征與SVM能很好地實現(xiàn)刀具磨損狀態(tài)識別以及磨損量預(yù)測。
【關(guān)鍵詞】：刀具磨損 聲發(fā)射 信號去噪 相空間重構(gòu) 混沌 支持向量機(jī)
【學(xué)位授予單位】：東北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG71
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9
• 1.2 刀具磨損狀態(tài)識別技術(shù)的發(fā)展概況9-11
• 1.2.1 監(jiān)測信號的選擇10
• 1.2.2 表征刀具磨損狀態(tài)的特征提取10-11
• 1.2.3 模式識別技術(shù)11
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容11-13
• 第2章 刀具磨損與試驗系統(tǒng)13-23
• 2.1 刀具磨損13-15
• 2.1.1 刀具磨損形式13-14
• 2.1.2 刀具磨損機(jī)制14
• 2.1.3 刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)14-15
• 2.2 試驗系統(tǒng)配置15-18
• 2.2.1 聲發(fā)射信號15-16
• 2.2.2 系統(tǒng)主要硬件配置16-17
• 2.2.3 數(shù)據(jù)采集軟件17-18
• 2.3 試驗系統(tǒng)18-21
• 2.3.1 正交試驗法19-20
• 2.3.2 試驗步驟20-21
• 2.3.3 實測信號21
• 2.4 本章小結(jié)21-23
• 第3章 基于EMD-WAVELET的信號濾波處理23-32
• 3.1 經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解算法23-26
• 3.1.1 固有模態(tài)分量的FFT分析24-25
• 3.1.2 基于EMD的降噪分析25-26
• 3.2 小波閾值降噪26-27
• 3.3 經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解與小波閾值結(jié)合的降噪方法27-31
• 3.4 本章小結(jié)31-32
• 第4章 基于混沌的刀具磨損聲發(fā)射信號的特征提取32-46
• 4.1 混沌理論32-33
• 4.2 相空間重構(gòu)33-37
• 4.2.1 延遲時間的確定33-36
• 4.2.2 嵌入維數(shù)的確定36-37
• 4.3 吸引子相圖37-40
• 4.3.1 Lorenz方程吸引子38-40
• 4.3.2 實測信號的吸引子40
• 4.4 混沌特征提取40-45
• 4.4.1 關(guān)聯(lián)維數(shù)40-42
• 4.4.2 Lyapunov指數(shù)42-43
• 4.4.3 Kolmogorov熵43-44
• 4.4.4 構(gòu)建混沌特征向量44-45
• 4.5 本章小結(jié)45-46
• 第5章 基于SVM的刀具磨損狀態(tài)識別46-58
• 5.1 SVM概述46-50
• 5.1.1 統(tǒng)計學(xué)習(xí)理論46
• 5.1.2 支持向量機(jī)結(jié)構(gòu)46-48
• 5.1.3 二分類支持向量機(jī)48
• 5.1.4 支持向量機(jī)回歸48-50
• 5.2 LIBSVM工具箱50
• 5.2.1 LIBSVM工具箱簡介50
• 5.2.2 LIBSVM軟件的使用50
• 5.3 基于SVM的刀具磨損狀態(tài)分類識別50-57
• 5.3.1 特征歸一化50-52
• 5.3.2 參數(shù)優(yōu)化及識別預(yù)測52-57
• 5.4 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論58-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果64-65
• 致謝65-67

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1 楊平;淺談刀具磨損與刀具的使用壽命[J];重慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報;2005年04期

2 李國富;;刀具材料的合理選擇[J];科技資訊;2006年16期

3 單清亮;;論未來刀具材料的發(fā)展方向[J];黑龍江科技信息;2008年23期

4 ;刀具材料發(fā)展簡史[J];超硬材料工程;2009年01期

5 ;擴(kuò)、鉸聯(lián)合刀具[J];機(jī)床與工具;1956年18期

6 朱世和，高東;刀具配置的逐層優(yōu)化方法研究[J];中國機(jī)械工程;1995年S1期

7 朱世和，高東;實現(xiàn)刀具優(yōu)化配置的方法研究[J];組合機(jī)床與自動化加工技術(shù);1995年04期

8 趙秋榮;不同刀具材料的基本性能與評價[J];華北工學(xué)院學(xué)報;1995年01期

9 袁人煒,陳明;高速切削加工中刀具材料的選用[J];機(jī)械工程師;2000年02期

10 白保良;鈦合金的車削刀具[J];鈦工業(yè)進(jìn)展;2000年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 梁道宇;李炳新;;中國刀具歷史發(fā)展簡論[A];九省二區(qū)第三屆泛珠三角先進(jìn)制造論壇論文集[C];2006年

2 李友生;鄧建新;石磊;;加工鈦合金刀具材料的抗氧化性能研究[A];《硅酸鹽學(xué)報》創(chuàng)刊50周年暨中國硅酸鹽學(xué)會2007年學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2007年

3 張慶;;刀具材料的應(yīng)用和發(fā)展[A];第十五屆華東地區(qū)熱處理年會暨華東地區(qū)熱處理年會三十周年紀(jì)念活動論文摘要集[C];2006年

4 閆利平;;淺析刀具磨損[A];第十五屆全國汽車檢測技術(shù)年會論文集[C];2011年

5 劉戰(zhàn)強(qiáng);王遵彤;萬熠;艾興;;基于實例推理的刀具材料選擇系統(tǒng)的研究[A];制造業(yè)與未來中國——2002年中國機(jī)械工程學(xué)會年會論文集[C];2002年

6 鄧建新;曹同坤;艾興;;自潤滑刀具的設(shè)計及其減摩機(jī)理研究[A];2005年中國機(jī)械工程學(xué)會年會論文集[C];2005年

7 張曉饒;梁鑫;;提高油田井下鉆銑刀具效率及壽命的研究[A];2010全國機(jī)械裝備先進(jìn)制造技術(shù)(廣州)高峰論壇論文匯編[C];2010年

8 黃傳真;徐立強(qiáng);王隨蓮;劉增文;;金屬陶瓷刀具材料晶粒生長模型[A];2005年中國機(jī)械工程學(xué)會年會論文集[C];2005年

9 戚正風(fēng);任瑞銘;;國內(nèi)外刀具材料發(fā)展現(xiàn)狀[A];第九次全國熱處理大會論文集（一）[C];2007年

10 韓建華;宦鴻信;劉植群;;刀具鍍膜的進(jìn)展與對策[A];上海市真空學(xué)會成立20周年暨第九屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2005年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉峰;國產(chǎn)刀具要在高和專上下功夫[N];消費(fèi)日報;2006年

2 本報記者 楊明;龍頭企業(yè)喪失話語權(quán) 刀具行業(yè)誰主沉�。縖N];中國工業(yè)報;2005年

3 ;高效刀具：現(xiàn)代制造的另一個話語權(quán)[N];機(jī)電商報;2005年

4 本報記者 楊紅英;面對金融危機(jī) 國產(chǎn)刀具行業(yè)應(yīng)看到機(jī)遇[N];中國工業(yè)報;2008年

5 本報記者 賀延芳;“洋刀”搶灘,刀具大國如何鍛造中國“寶刀”？[N];中國知識產(chǎn)權(quán)報;2012年

6 劉戰(zhàn)強(qiáng) 作者系山東大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授、博導(dǎo);我們需要什么樣的刀具人才[N];機(jī)電商報;2005年

7 林朝平;應(yīng)大力推廣綠色刀具[N];中國工業(yè)報;2003年

8 張麗娜;洋刀霍霍中國刀企還要磨刀幾回？[N];消費(fèi)日報;2006年

9 炳楨;加快刀具關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用[N];中國工業(yè)報;2003年

10 太原東山煤礦有限責(zé)任公司 王志榮;自潤滑刀具材料研究[N];山西科技報;2006年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉欣;表面微織構(gòu)WC-10Ni_3Al刀具切削Ti6Al4V的磨損特性研究[D];華南理工大學(xué);2015年

2 郭宏;面向制造的刀具資源數(shù)據(jù)服務(wù)研究[D];北京理工大學(xué);2015年

3 馬利平;微細(xì)刀具脈沖磁場強(qiáng)化處理方法及機(jī)理研究[D];北京理工大學(xué);2015年

4 楊海東;高性能材料刀具及其切削性能研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

5 蘇永生;表面織構(gòu)刀具切削鈦合金的基礎(chǔ)研究[D];南京航空航天大學(xué);2015年

6 兀偉;納米刃口刀具制備及切削機(jī)理的研究[D];天津大學(xué);2014年

7 高宏力;切削加工過程中刀具磨損的智能監(jiān)測技術(shù)研究[D];西南交通大學(xué);2005年

8 王蘇安;面向全壽命周期管理的刀具直接標(biāo)識與信息追蹤技術(shù)研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

9 宋文龍;微池自潤滑刀具的研究[D];山東大學(xué);2010年

10 王立輝;全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)刀具磨損狀態(tài)的分析與識別[D];天津大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 江詠平;基于跨尺度的切削鈦合金刀具磨損機(jī)理研究[D];天津理工大學(xué);2015年

2 錢德成;基于MES的刀具選擇優(yōu)化及管理系統(tǒng)研究與開發(fā)[D];江南大學(xué);2015年

3 崔洪胤;微織構(gòu)刀具骨切削過程的仿真和試驗研究[D];天津理工大學(xué);2015年

4 于東民;玻璃纖維/碳纖維芳綸紙蜂窩板銑削實驗研究[D];集美大學(xué);2015年

5 王文凱;軸向車銑鈦合金刀具磨損機(jī)理的研究[D];沈陽理工大學(xué);2015年

6 黃亮;模具鋼金剛石切削時冷卻潤滑條件對刀具磨損影響的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

7 彭鑫榮;刀具材料及切削參數(shù)對木材切削表面質(zhì)量影響研究[D];南京林業(yè)大學(xué);2015年

8 陳碧沖;微織構(gòu)刀具的設(shè)計與切削性能試驗研究[D];北京理工大學(xué);2015年

9 劉豐文;刀具全生命周期信息管理技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2015年

10 李雪;陶瓷微細(xì)加工過程中的刀具磨損研究[D];大連理工大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：基于混沌理論的刀具磨損識別研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：426579