基于鉆削力和噪聲信號的HMM鉆頭磨損監(jiān)測技術研究.pdf

1、隨著MC和FMS等自動化制造裝備的發(fā)展，刀具切削狀態(tài)監(jiān)測成為實現(xiàn)加工過程自動化的一項關鍵技術，研究和開發(fā)刀具磨損、破損狀態(tài)監(jiān)測技術具有重要的意義。論文以鉆削過程為研究對象，對鉆頭磨損狀態(tài)監(jiān)測中鉆削力和噪聲信號的特征提取和刀具狀態(tài)識別等進行了系統(tǒng)的理論分析與實驗研究，建立了以鉆削力和加工噪聲作為監(jiān)測信號的HMM鉆頭磨損監(jiān)測實驗系統(tǒng)。 分析討論了基于STFT、小波及小波包變換的非平穩(wěn)信號處理方法，對鉆削過程中的鉆削力及噪聲信號與鉆頭磨損狀態(tài)

2、之間的關系進行了研究，發(fā)現(xiàn)信號在時頻域中的能量分布狀態(tài)與鉆頭磨損具有很強的相關關系，根據(jù)小波包分頻帶能量監(jiān)測理論，獲得了鉆削力信號和噪聲信號的小波包能量譜，實現(xiàn)了鉆頭磨損監(jiān)測特征提取。 從分形的觀點出發(fā)，研究了小波變換與分形理論的內(nèi)在聯(lián)系，提出一種以小波作為標尺來定義分維數(shù)的思想，建立了一種以信號的絕對和作為度量參數(shù)的小波分維數(shù)，通過對整個鉆削過程鉆削力和噪聲信號小波分維數(shù)的研究，探討其變化規(guī)律與刀具磨損之間的關系。結果表明：運用小波分

3、維數(shù)可更加有效地刻畫信號的本質(zhì)特征，鉆削過程鉆削力和噪聲信號小波分維數(shù)的變化與鉆頭磨損之間表現(xiàn)出密切的相關性，采用該方法可有效地實現(xiàn)鉆頭磨損狀態(tài)的監(jiān)測。 將HMM引入到鉆頭磨損監(jiān)測中，對鉆頭磨損監(jiān)測HMM建立中的模型結構、參數(shù)初始化及矢量量化等進行了比較詳細的研究，建立了基于小波包能量譜的HMM鉆頭磨損監(jiān)測實驗系統(tǒng)，對鉆頭磨損狀態(tài)監(jiān)測效果進行了實驗研究。結果表明：選取的監(jiān)測信號及其特征與刀具狀態(tài)之間具有強相關性，HMM監(jiān)測模型能有效反映