基于谐波特征和GA—SVM的刀具状态监测.pdf

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1、工艺与检测Techn0yand基于谐波特征和GA—SVM的刀具状态监测陈泽宇(广州铁路职业技术学院，广东广州510430)摘要：刀具状态的监测是实现机械加工自动化重要的一环。为了有效地捕捉刀具的状态信息。提出了一种基于谐波特征和GA-SVM(遗传一支持向量机)相结合的刀具状态监测方法。该方法运用小波变换提取AE信号的谐波特征信息，作为支持向量机的输入参数，GA寻找SVM建立刀具状态模型的最优参数。通过训练建立模型。结果表明，该方法能有效监测刀具磨损状态。关键词：刀具磨损AE信号GA—SVM谐波特征中图分类号：TH16；TG65文献标识码：ATool-w

2、earSmonitoringbasedonharmonicfeaturesandGA-SVMCHENZeyu(GuangzhouInstituteofRailwayTechnology，Guangzhou510430，CHN)Abstract：Tool-wearSmonitoringplaysanimportantpartinautomaticmachiningprocesses．Inordertoon—linemonitortoolwear，acombinedapproachofcharacteristicharmonicsandGA—SVM(Gen

3、eticAlgorithm—SupportVectorMachine)inon-linemonitortoolwearisused．HarmonicfeaturesofAEsignalsisex—tractedfirstlybywavelettransform，whichwasusedasaninputofSVM，andthenGAisusedtofindtheoptimizedparameterofSVMtobuildthemodeloftoolconditionthroughtraining．Theexperimentresultsshowedth

4、atthemodelcaneffectivelymonitorthetoolcondition．Keywords：Tool—wear；AESignals；GA-SVM；HarmonicFeatures在机械自动化加工中，刀具状态监测有利于提高是一个时频的局域变换，能通过伸缩和平移等功能从机械的加工质量及加工效率，降低加工成本，因此监测信号获得细化的信息。故本文提出了基于小波变换提刀具状态是现代化加工技术的重要课题Ⅲ1J。目前，监取谐波特征和GA—SVM的方法，进行刀具状态监测，测刀具状态的常用方法有直接监测和间接监测，直接运用小波变换提取谐波特征，采用

5、遗传算法优化支持监测主要用于监测刀具切削力参数；间接监测用于监向量机的参数选取，来建立刀具状态监测模型。测加工中的振动、声发射(AE)、电动机电压电流等参1谐波特征数。文献[2]中研究表明，在金属切削过程中，刀具的摩擦、切削和断裂时会产生机械波，此即为AE信号。1．1小波变换AE信号包含加工过程丰富信息，是典型的非平稳信设(t)∈L(R)，L(R)表示平方可积的实数空号。采用AE信号作为监测信号，有灵敏度高，响应速间，即能量有限的信号，其傅立叶变换为()。当度快等优点，是近年发展起来的检测方法，已经应用于(O9)满足相容性条件时：多种监测上。c』d∞<

6、。。(1)目前，谐波特征实际上指的是信号中各次谐波的幅值和相位，通常采用傅里叶变换及其改进算法。然称(t)为一个基函数。对于连续的情况，小波函而AE信号为非平稳信号，傅里叶(Fourier)变换总是数为假设信号是周期性的，所以通过傅里叶变换进行谐波‰)=砂()(2)特征监测是不准确的。与Fourier变换相比，小波变换广东省高等职业技术教育研究会课题(GDGZ1．55)T0l0gyandTest'r艺与检测满足条件a>O且a，b∈R。其中变量a为伸缩因min1lI+C∑(+s)(5)子，反映某一个特定基函数的尺度；b为平移因子，表示基函数沿坐标轴的平移

7、。对于信号n)，其小波rY—w。(Xi)]一b≤占+变换为约束{[W·()]+b—Y≤占+L占≥0，i=1，2，⋯，f(口，b)：10l儿)()dt(3)，JⅡR再构造Lagrange函数求解，根据Wolfe对偶规则式中，(，)为小波系数。随着尺度的增大，相互转化为凸二次规划问题：l正交的小波基的空间分辨率愈高，从而提高时频分辨1率。其逆变换为警一寺(—)(aj一)[(Xi)，()]一f(t)=1J』1(a,b)lf，()d。d6(4)∑(+)+∑Yi(+OZ)(6)1．2谐波特征检测谐波的定义是信号进行傅里叶变换或小波变换，约束』(—-)=0得到与基

8、函数频率相同的分量，这部分的分量被称为ta，∈[0，C]信号在该次频率上的谐波。理论上，一个信