發(fā)布時間：2018-03-30 01:18

  本文選題：多傳感器融合　切入點：在線檢測系統(tǒng)　出處：《山東大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：磨削加工作為一種常用的精密和超精密加工工藝,是決定工件加工精度和表面質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一,在實際生產(chǎn)中占據(jù)著重要的地位。面對小批量、多品種、高質(zhì)量的產(chǎn)品生產(chǎn)需求,對砂輪和磨削工藝參數(shù)的選用要求越來越高,這與砂輪磨削性能的檢測息息相關(guān)。而由于磨削加工的復(fù)雜性與磨削性能評價指標(biāo)的多樣性,采用單個傳感器無法滿足在線檢測的要求,基于多傳感器融合的在線檢測已成為智能加工的必然發(fā)展方向。本文基于激光測微儀、多分量測力儀、聲發(fā)射傳感器和功率計,借助LabVIEW的開發(fā)平臺和MATLAB的工具包設(shè)計開發(fā)了一套多傳感器融合系統(tǒng),完成了信息融合各流程的自動處理,實現(xiàn)了包括砂輪磨損狀態(tài)的在線識別、磨削工件表面粗糙度和磨削比的在線預(yù)測在內(nèi)的砂輪磨削性能的在線檢測。對于多傳感器融合的在線檢測系統(tǒng),針對多個傳感器提取的特征種類眾多的問題,提出了采用基于主成分分析的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信息融合算法(PCA-ANN),通過提取的特征的關(guān)聯(lián)性采用主成分分析降維,然后經(jīng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)完成信息的表達。該算法減少了提取的特征的冗余信息,加快了系統(tǒng)的運行速度,提升了系統(tǒng)在線檢測的精度。針對在線檢測系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā),本文通過FFT頻譜、功率譜和小波包分析等方法對信號進行頻域和時頻域的分析,根據(jù)分析結(jié)果選定信號時頻域段落進行基于統(tǒng)計量的特征提取,獲取與砂輪磨削性能有關(guān)的信號特征,之后對照磨削性能表征量通過PCA-ANN方法完成特征融合和信息表達。以此流程在LabVIEW平臺根據(jù)信號分析、特征提取、磨削性能表征量提取的方法和信息融合算法的原理,完成了整套系統(tǒng)的具體編程開發(fā)。通過微晶剛玉砂輪磨削淬硬20CrMnTi工件的樣本實驗,對提取的特征與砂輪磨削性能表征量進行分析。避免了磨削加工時功率信號存在延遲的影響,提出了融合系統(tǒng)提取的特征對磨削加工工藝的指導(dǎo)作用,驗證了系統(tǒng)選用特征的有效性.并通過對系統(tǒng)進行測試與調(diào)試,證明了 PCA-RBF方法在本領(lǐng)域的優(yōu)異性,設(shè)計開發(fā)的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的砂輪磨損狀態(tài)在線識別,高精度的磨削加工工件表面粗糙度和磨削比的在線預(yù)測。
[Abstract]:Grinding, as a common precision and ultra-precision machining technology, is one of the key factors to determine the machining accuracy and surface quality of workpiece, and occupies an important position in practical production. The requirement of high quality product production, the selection of grinding wheel and grinding process parameters is more and more high, which is closely related to the grinding performance testing. However, because of the complexity of grinding processing and the diversity of grinding performance evaluation index, The on-line detection based on multi-sensor fusion has become the inevitable development direction of intelligent machining. This paper is based on laser micrometer, multi-component dynamometer, acoustic emission sensor and power meter. With the help of LabVIEW development platform and MATLAB toolkit, a set of multi-sensor fusion system is designed and developed. The automatic processing of each flow of information fusion is completed, and the on-line recognition of grinding wheel wear state is realized. On-line inspection of grinding wheel grinding performance, including on-line prediction of grinding workpiece surface roughness and grinding ratio. An artificial neural network information fusion algorithm based on principal component analysis (PCA) is proposed. The correlation of extracted features is reduced by principal component analysis (PCA). Then the information is expressed by artificial neural network. The algorithm reduces the redundant information of extracted features, speeds up the running speed of the system, and improves the accuracy of on-line detection. In this paper, FFT spectrum, power spectrum and wavelet packet analysis are used to analyze the signal in frequency domain and time-frequency domain. According to the analysis results, the time-frequency segment of the signal is selected for statistical feature extraction. The signal features related to grinding performance of grinding wheel are obtained, and then the feature fusion and information expression are completed by PCA-ANN method compared with the grinding performance characterization. The process is based on signal analysis and feature extraction in LabVIEW platform. The method of extracting the characteristic quantity of grinding performance and the principle of information fusion algorithm have been completed. The sample experiment of grinding hardened 20CrMnTi workpiece with microcrystalline corundum grinding wheel is carried out. The feature extraction and grinding performance characterization of grinding wheel are analyzed. The influence of delay in power signal in grinding process is avoided, and the guiding effect of feature extraction by fusion system on grinding process is put forward. By testing and debugging the system, the PCA-RBF method is proved to be excellent in this field. The system designed and developed can realize the on-line identification of grinding wheel wear state with high precision. High precision on-line prediction of workpiece surface roughness and grinding ratio.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP212;TG743

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本文編號：1683713