【摘要】：在銑削過程中,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。因此很有必要對銑刀的破損進行檢測,一旦發(fā)現(xiàn)就及時采取換刀等措施,避免帶來更大的損失。由于銑削過程中的振動信號能夠較好的反映出銑刀的狀態(tài),因此本文采用基于振動傳感器的間接檢測方法,在加工過程中對銑刀進行實時的破損檢測。本文還提出基于永磁擾動傳感器的直接檢測方法,可以在未銑削的加工間歇進行銑刀破損檢測,也可以對間接檢測的結(jié)果進行二次判斷,減少誤判率。在基于振動傳感器的銑刀破損的檢測方法中,采集機床主軸X、Y、Z三個方向的振動信號,本文提出采用變分模態(tài)分解對信號進行分解,提取各模態(tài)的中心頻率和能量作為模態(tài)特征。進一步結(jié)合提取的時域、頻域特征和小波包分解的能量特征,采用基于隨機森林模型的特征選擇方法選出重要的特征。采用支持向量機和集成學習模型對選擇的特征進行訓練,并結(jié)合K折交叉驗證和網(wǎng)格搜索的方法確定模型的最優(yōu)參數(shù)。對比兩種模型發(fā)現(xiàn)集成學習方法的隨機森林模型具有較高的預測準確率。在基于永磁擾動傳感器的檢測方法中,提出了基于倍頻頻段能量的特征提取方法,提取轉(zhuǎn)頻的各倍頻對應頻段的能量值。并進一步提出了基于倍頻頻段能量熵的檢測模型,實驗表明,該方法可以對銑刀破損進行檢測并達到了較好的效果。針對本文的銑刀破損檢測方法開發(fā)了相應的銑刀破損檢測軟件,該軟件具有數(shù)據(jù)采集、時域和頻域示波、特征值顯示、指令信息顯示、銑刀破損檢測和狀態(tài)顯示、數(shù)據(jù)保存、截圖等多種功能。
【圖文】：

本章主要基于振動傳感器進行銑刀破損的檢測。首先，進行試驗系統(tǒng)的設計，分析切削因素對振動信號的影響，然后對振動信號進行時域和頻域特征、小波包能量特征、基于 VMD 模態(tài)特征的提取，并進行特征融合，采用基于隨機森林的特征選擇方法對特征進行選擇，最終采用支持向量機模型和集成學習模型進行訓練和銑刀破損的識別，并對比了兩種模型的性能。3.1 試驗系統(tǒng)設計基于振動傳感器的試驗系統(tǒng)如圖 3-1 所示，主要包括數(shù)控機床主體、工件、銑刀、3 向振動（加速度）傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、PC 機等。數(shù)控機床主軸帶動銑刀旋轉(zhuǎn)，工作臺帶動工件進行 X 向的進給運動，往返地進行順銑和逆銑加工。振動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 向分別對應于機床的 Z、Y、X向，獲取切削過程中地主軸振動信號，通過數(shù)據(jù)采集卡將信號傳入 PC 機，并在 PC機上對信號進行實時的顯示和檢測。

實驗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)進行短時間的銑削加工。正常銑刀破損銑刀圖 3-2 正常和破損銑刀YTRAN3263A2 型號的3向振動加速度傳感器，其標定值為 頻率范圍為 0-10kHz ，傳感器如圖 3-3 所示。采用 NI USB-采集卡進行采集數(shù)據(jù)，，采樣頻率的范圍為 0-50kHz，采集卡如圖
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TG714;TG115.28;TP212

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

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

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

3 張龍圖;;公路設施管理中無破損檢測方法的應用及重要性分析[J];廣東科技;2007年05期

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

5 王亞莉;超聲波在已建結(jié)構(gòu)非破損 微破損檢測中的應用[J];西南工學院學報;2002年01期

6 周平;劉儉英;文友先;;基于支持向量機的鴨蛋破損檢測技術(shù)[J];農(nóng)業(yè)機械學報;2008年01期

7 丁幼春;陳紅;熊利榮;;計算機視覺技術(shù)在花生仁表皮破損檢測中的應用[J];糧油加工;2007年08期

8 齊曉娜;姜海勇;;基于機器視覺的蠟質(zhì)巢礎的破損檢測系統(tǒng)[J];安徽農(nóng)業(yè)科學;2011年12期

9 李清泉;鄒勤;張德津;;利用高精度三維測量技術(shù)進行路面破損檢測[J];武漢大學學報(信息科學版);2017年11期

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

相關會議論文 前3條

1 鄧浚獻;鄧峰;;裝卸料機上的燃料破損檢測裝置[A];中國核科學技術(shù)進展報告（第三卷）——中國核學會2013年學術(shù)年會論文集第2冊（鈾礦冶分卷、核能動力分卷（上））[C];2013年

2 鄧浚獻;鄧峰;;燃料儲存池邊的燃料破損檢測系統(tǒng)[A];中國核科學技術(shù)進展報告（第三卷）——中國核學會2013年學術(shù)年會論文集第2冊（鈾礦冶分卷、核能動力分卷（上））[C];2013年

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

相關重要報紙文章 前1條

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

相關博士學位論文 前1條

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

相關碩士學位論文 前10條

1 王向陽;基于振動和永磁擾動傳感器的銑刀破損檢測關鍵技術(shù)研究[D];華中科技大學;2019年

2 高潔;三維路面破損檢測與特征值計算應用系統(tǒng)[D];長安大學;2019年

3 王立春;基于無人機航拍的公路標線提取與破損檢測的研究與實現(xiàn)[D];南京航空航天大學;2018年

4 閆長新;基于神經(jīng)網(wǎng)絡的蛋品破損檢測[D];福州大學;2002年

5 李巍;公路破損檢測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D];河北大學;2010年

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

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

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

9 惠斌;基于機器視覺的禽蛋破損檢測系統(tǒng)[D];中南大學;2012年

10 張東升;車載式路面破損檢測照明系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D];長安大學;2015年

本文編號：2686558