【摘要】：在銑削過(guò)程中,由于切削因素、刀具和工件材料的影響,銑刀經(jīng)常發(fā)生脆性破損,影響加工的精度和效率。因此很有必要對(duì)銑刀的破損進(jìn)行檢測(cè),一旦發(fā)現(xiàn)就及時(shí)采取換刀等措施,避免帶來(lái)更大的損失。由于銑削過(guò)程中的振動(dòng)信號(hào)能夠較好的反映出銑刀的狀態(tài),因此本文采用基于振動(dòng)傳感器的間接檢測(cè)方法,在加工過(guò)程中對(duì)銑刀進(jìn)行實(shí)時(shí)的破損檢測(cè)。本文還提出基于永磁擾動(dòng)傳感器的直接檢測(cè)方法,可以在未銑削的加工間歇進(jìn)行銑刀破損檢測(cè),也可以對(duì)間接檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行二次判斷,減少誤判率。在基于振動(dòng)傳感器的銑刀破損的檢測(cè)方法中,采集機(jī)床主軸X、Y、Z三個(gè)方向的振動(dòng)信號(hào),本文提出采用變分模態(tài)分解對(duì)信號(hào)進(jìn)行分解,提取各模態(tài)的中心頻率和能量作為模態(tài)特征。進(jìn)一步結(jié)合提取的時(shí)域、頻域特征和小波包分解的能量特征,采用基于隨機(jī)森林模型的特征選擇方法選出重要的特征。采用支持向量機(jī)和集成學(xué)習(xí)模型對(duì)選擇的特征進(jìn)行訓(xùn)練,并結(jié)合K折交叉驗(yàn)證和網(wǎng)格搜索的方法確定模型的最優(yōu)參數(shù)。對(duì)比兩種模型發(fā)現(xiàn)集成學(xué)習(xí)方法的隨機(jī)森林模型具有較高的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率。在基于永磁擾動(dòng)傳感器的檢測(cè)方法中,提出了基于倍頻頻段能量的特征提取方法,提取轉(zhuǎn)頻的各倍頻對(duì)應(yīng)頻段的能量值。并進(jìn)一步提出了基于倍頻頻段能量熵的檢測(cè)模型,實(shí)驗(yàn)表明,該方法可以對(duì)銑刀破損進(jìn)行檢測(cè)并達(dá)到了較好的效果。針對(duì)本文的銑刀破損檢測(cè)方法開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的銑刀破損檢測(cè)軟件,該軟件具有數(shù)據(jù)采集、時(shí)域和頻域示波、特征值顯示、指令信息顯示、銑刀破損檢測(cè)和狀態(tài)顯示、數(shù)據(jù)保存、截圖等多種功能。
【圖文】：

本章主要基于振動(dòng)傳感器進(jìn)行銑刀破損的檢測(cè)。首先，進(jìn)行試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，分析切削因素對(duì)振動(dòng)信號(hào)的影響，然后對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行時(shí)域和頻域特征、小波包能量特征、基于 VMD 模態(tài)特征的提取，并進(jìn)行特征融合，采用基于隨機(jī)森林的特征選擇方法對(duì)特征進(jìn)行選擇，最終采用支持向量機(jī)模型和集成學(xué)習(xí)模型進(jìn)行訓(xùn)練和銑刀破損的識(shí)別，并對(duì)比了兩種模型的性能。3.1 試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于振動(dòng)傳感器的試驗(yàn)系統(tǒng)如圖 3-1 所示，主要包括數(shù)控機(jī)床主體、工件、銑刀、3 向振動(dòng)（加速度）傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、PC 機(jī)等。數(shù)控機(jī)床主軸帶動(dòng)銑刀旋轉(zhuǎn)，工作臺(tái)帶動(dòng)工件進(jìn)行 X 向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，往返地進(jìn)行順銑和逆銑加工。振動(dòng)加速度傳感器安裝在主軸外殼的下端一側(cè)，傳感器的 X、Y、Z 向分別對(duì)應(yīng)于機(jī)床的 Z、Y、X向，獲取切削過(guò)程中地主軸振動(dòng)信號(hào)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡將信號(hào)傳入 PC 機(jī)，并在 PC機(jī)上對(duì)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示和檢測(cè)。

實(shí)驗(yàn)所用的正常銑刀和破損銑刀各一把，如圖 3-2 所示，刀在大切削參數(shù)下加工獲得的，破損的尺寸約為 1mm，屬于損后可以繼續(xù)進(jìn)行短時(shí)間的銑削加工。正常銑刀破損銑刀圖 3-2 正常和破損銑刀YTRAN3263A2 型號(hào)的3向振動(dòng)加速度傳感器，其標(biāo)定值為 頻率范圍為 0-10kHz ，傳感器如圖 3-3 所示。采用 NI USB-采集卡進(jìn)行采集數(shù)據(jù)，，采樣頻率的范圍為 0-50kHz，采集卡如圖
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TG714;TG115.28;TP212

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王麗麗;;談現(xiàn)代化無(wú)破損檢測(cè)技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用[J];山西建筑;2014年14期

2 李榮連;;淺談公路工程中現(xiàn)代化無(wú)破損檢測(cè)技術(shù)[J];科學(xué)之友;2011年11期

3 張龍圖;;公路設(shè)施管理中無(wú)破損檢測(cè)方法的應(yīng)用及重要性分析[J];廣東科技;2007年05期

4 丁幼春;文友先;;鴨蛋蛋殼破損檢測(cè)方法及其發(fā)展趨勢(shì)[J];中國(guó)家禽;2007年06期

5 王亞莉;超聲波在已建結(jié)構(gòu)非破損 微破損檢測(cè)中的應(yīng)用[J];西南工學(xué)院學(xué)報(bào);2002年01期

6 周平;劉儉英;文友先;;基于支持向量機(jī)的鴨蛋破損檢測(cè)技術(shù)[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2008年01期

7 丁幼春;陳紅;熊利榮;;計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在花生仁表皮破損檢測(cè)中的應(yīng)用[J];糧油加工;2007年08期

8 齊曉娜;姜海勇;;基于機(jī)器視覺(jué)的蠟質(zhì)巢礎(chǔ)的破損檢測(cè)系統(tǒng)[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2011年12期

9 李清泉;鄒勤;張德津;;利用高精度三維測(cè)量技術(shù)進(jìn)行路面破損檢測(cè)[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版);2017年11期

10 陳新;;淺談路面無(wú)破損檢測(cè)方法及應(yīng)用現(xiàn)狀[J];低碳世界;2014年13期

相關(guān)會(huì)議論文 前3條

1 鄧浚獻(xiàn);鄧峰;;裝卸料機(jī)上的燃料破損檢測(cè)裝置[A];中國(guó)核科學(xué)技術(shù)進(jìn)展報(bào)告（第三卷）——中國(guó)核學(xué)會(huì)2013年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集第2冊(cè)（鈾礦冶分卷、核能動(dòng)力分卷（上））[C];2013年

2 鄧浚獻(xiàn);鄧峰;;燃料儲(chǔ)存池邊的燃料破損檢測(cè)系統(tǒng)[A];中國(guó)核科學(xué)技術(shù)進(jìn)展報(bào)告（第三卷）——中國(guó)核學(xué)會(huì)2013年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集第2冊(cè)（鈾礦冶分卷、核能動(dòng)力分卷（上））[C];2013年

3 張朝輝;王沁芳;吳海軍;楊江金;;商品混凝土強(qiáng)度現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試技術(shù)[A];2008中國(guó)商品混凝土可持續(xù)發(fā)展論壇暨第五屆全國(guó)商品混凝土技術(shù)交流大會(huì)論文集[C];2008年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 北京商報(bào)記者 謝佳婷;家具破損檢測(cè)模式將終結(jié)[N];北京商報(bào);2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 王芳;基于光技術(shù)的皮蛋蛋殼破損檢測(cè)方法研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王向陽(yáng);基于振動(dòng)和永磁擾動(dòng)傳感器的銑刀破損檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2019年

2 高潔;三維路面破損檢測(cè)與特征值計(jì)算應(yīng)用系統(tǒng)[D];長(zhǎng)安大學(xué);2019年

3 王立春;基于無(wú)人機(jī)航拍的公路標(biāo)線提取與破損檢測(cè)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];南京航空航天大學(xué);2018年

4 閆長(zhǎng)新;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的蛋品破損檢測(cè)[D];福州大學(xué);2002年

5 李巍;公路破損檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];河北大學(xué);2010年

6 朱珠;圖像處理技術(shù)在架空線路絕緣子破損檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D];江蘇大學(xué);2008年

7 楊杰;基于物聯(lián)網(wǎng)的輸送帶破損檢測(cè)系統(tǒng)[D];上海師范大學(xué);2013年

8 莫牧;基于單片機(jī)的雞蛋破損檢測(cè)系統(tǒng)研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2005年

9 惠斌;基于機(jī)器視覺(jué)的禽蛋破損檢測(cè)系統(tǒng)[D];中南大學(xué);2012年

10 張東升;車(chē)載式路面破損檢測(cè)照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];長(zhǎng)安大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2686558