制造行業(yè)的智能制造轉(zhuǎn)型,將使得新一代信息技術(shù)與傳統(tǒng)制造業(yè)的進(jìn)一步融合,在未來的工廠環(huán)境中,各類傳感器將源源不斷地采集與設(shè)備相關(guān)的監(jiān)測(cè)信號(hào)。而刀具作為制造行業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備,其磨損會(huì)影響著產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)的效率,因此刀具磨損狀態(tài)的識(shí)別、刀具磨損量以及刀具的剩余壽命的預(yù)測(cè),對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率具有重要的意義。針對(duì)上述問題,本文研究如何利用刀具狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)刀具磨損量和刀具剩余壽命,主要研究內(nèi)容有:（1）研究了刀具狀態(tài)監(jiān)測(cè)信號(hào)的預(yù)處理,包括去除空值、檢測(cè)并去除離群值、去除多項(xiàng)式趨勢(shì)。（2）從時(shí)域特征提取、頻域特征提取、時(shí)頻域特征提取三個(gè)方面研究了刀具狀態(tài)監(jiān)測(cè)信號(hào)的特征提取方法,在時(shí)域方面將信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特征信息作為信號(hào)的時(shí)域特征,在頻域方面通過幅值譜、功率譜分析提取信號(hào)的頻域特征,在時(shí)頻域方面則應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（Empirical Mode Decomposition,EMD）提取信號(hào)的時(shí)頻域特征。（3）考慮到多重假設(shè)檢驗(yàn)作為特征選擇方法存在錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)率（False Discovery Rate,FDR）高的風(fēng)險(xiǎn),引入Benjamini-Yekutieli方法作為特征選擇方法,既保... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

論文整體框架

第二章 特征提取和分析 內(nèi)刀具的磨損組成的數(shù)據(jù)集 = {( 1, 1), ( 2, 2), , ( , )}，目的是對(duì)于一個(gè)新的時(shí)間段內(nèi)的傳感器信號(hào) +1，可以根據(jù)建立的預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)刀具的磨損量 +1及刀具剩余壽命 +1。由于采集到的數(shù)據(jù)不能直接用于訓(xùn)練刀具的磨損和剩余壽命預(yù)測(cè)模型，因此還需對(duì)這些信號(hào)特征進(jìn)行特征提取和特征選擇，從而利用本文提出的預(yù)測(cè)模型進(jìn)行刀具磨損和剩余壽命的預(yù)測(cè)。具體的特征提取和特征選擇方法將在 2.3 和 2.4 節(jié)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

第二章特征提取和分析27表2-3實(shí)驗(yàn)切削參數(shù)主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)給速度進(jìn)給量切削寬度切削深度采樣頻率冷卻條件10400RPM1555mm/min0.001mm0.125mm0.2mm50kHz干切實(shí)驗(yàn)中分別測(cè)量了X軸、Y軸、Z軸三個(gè)方向的切削力和振動(dòng)信號(hào)，以及一個(gè)測(cè)量聲發(fā)射信號(hào)，共計(jì)7種刀具狀態(tài)監(jiān)測(cè)信號(hào)。由于此實(shí)驗(yàn)中采用的是6mm三齒球頭硬質(zhì)合金銑刀，每一個(gè)刀齒可以視為一把刀具，因此對(duì)于實(shí)驗(yàn)中的每一把刀具，可以得到三組刀具的磨損量，分別對(duì)應(yīng)一個(gè)刀齒。實(shí)驗(yàn)采取了6把獨(dú)立的三齒球頭硬質(zhì)合金銑刀c1，c2，c3，c4，c5，c6，共進(jìn)行了6次銑削實(shí)驗(yàn)，每把刀具對(duì)應(yīng)一次實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)都進(jìn)行了315次走刀，刀具這315次走刀中均是從新刀狀態(tài)加工到超過磨損極限，包含了其全生命周期數(shù)據(jù)。由于只有刀具c1，c4，c6有對(duì)應(yīng)的后刀面磨損量，故本論文在后續(xù)的研究中只考慮這三把刀具。實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)集結(jié)構(gòu)為，刀具c1，c4，c6的每一次走刀都存儲(chǔ)到表格文件中，每個(gè)表格有7列數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)采集的7種傳感器信號(hào)，而行數(shù)則在22萬左右。刀具c1，c4，c6的每一次走刀后測(cè)量的后刀面磨損量分別存放到一個(gè)表格文件中，每個(gè)表格有三列數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)三個(gè)刀齒，行數(shù)為315，對(duì)應(yīng)315次走刀后的后刀面磨損量。在使用PHM2010銑削實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集的文獻(xiàn)中，有將三個(gè)刀齒的平均磨損量作為整體刀具的磨損量的文獻(xiàn)，如圖2-2所示的三把刀具的平均磨損曲線，也有將三個(gè)刀齒的最大磨損量作為整體刀具磨損量的文獻(xiàn)，如圖2-3所示，這里選取三個(gè)刀齒的平均磨損量作為整體刀具的磨損量。圖2-2三把刀具的平均磨損曲線圖2-3三把刀具的最大磨損曲線本節(jié)主要根據(jù)2.2節(jié)、2.3節(jié)、2.4節(jié)的數(shù)據(jù)處理過程對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，的所有的


本文編號(hào)：3096675