基于小波变换与均值滤波的成形力信号处理研究.pdf

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1、２０１４年３月机床与液压Ｍａｒ２０１４第４２卷第５期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ４２Ｎｏ５ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ１００１－３８８１２０１４５０１６基于小波变换与均值滤波的成形力信号处理研究蔡改贫，廖强，姜志宏，李龙茂（江西理工大学机电工程学院，江西赣州３４１０００）摘要：成形力是渐进成形过程的重要参数，针对渐进成形力的检测过程中成形力信号含有脉冲干扰、白噪声等混合噪声，提出将小波变换与均值滤波相结合的去噪方法。描述了基于小波变换与均值滤波相结合的算法步骤，针对成形力信号对小波

2、阈值去噪参数选取进行了研究，并通过实验对比说明了该方法的可靠性与有效性。关键词：渐进成形；小波变换；均值滤波中图分类号：ＴＨ１６；ＴＰ３９１文献标识码：Ａ文章编号：１００１－３８８１（２０１４）５－０５６－４ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＩｎｃｒｅｍｅｎｔａｌＦｏｒｍｉｎｇＦｏｒｃｅＳｉｇｎａｌｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＢａｓｅｄｏｎＷａｖｅｌｅｔＴｒａｎｓｆｏｒｍａｎｄＭｅａｎＦｉｌｔｅｒｉｎｇＣＡＩＧａｉｐｉｎ，ＬＩＡＯＱｉａｎｇ，ＪＩＡＮＧＺｈｉｈｏｎｇ，ＬＩＬｏｎｇｍａｏ（ＪｉａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ

3、Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＧａｎｚｈｏｕＪｉａｎｇｘｉ３４１０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒｍｉｎｇｆｏｒｃｅｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌｆｏｒｍｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌｆｏｒｍｉｎｇｆｏｒｃｅｉｎｃｌｕｄｅｓｍｉｘｅｄｎｏｉｓｅｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｐｕｌｓｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅａｎｄｗｈｉｔｅｎｏｉｓｅｉｎｔｈｅｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌｆｏｒｍｉｎｇｆｏｒｃｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｏｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍ，ａｄｅ

4、ｎｏｉｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍａｎｄｍｅａｎｆｉｌｔｅｒｉｎｇｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｓｔｅｐｓｏｆｔｈｅｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍａｎｄｍｅａｎｆｉｌｔｅｒｉｎｇｗｅｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄ，ｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｗａｖｅｌｅｔｔｈｒｅｓｈｏｌｄｄｅｎｏｉｓｉｎｇｆｏｒｆｏｒｍｉｎｇｆｏｒｃｅｓｉｇｎａｌｗｅｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔ

5、ｙａｎｄｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｍｅｔｈｏｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌｆｏｒｍｉｎｇ；Ｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍ；Ｍｅａｎｆｉｌｔｅｒｉｎｇ板材渐进成形工艺具有不需要模具、成形周期短、比，便于进行信号的分析研究。制造成本低等特点，因此它在板材塑性成形领域具有小波阈值去噪原理是利用信号与噪声在小波变换广泛应用前景［１－３］。成形力信号的获取及分析是研究各尺度下不同的特性，将含噪信号进行多层小波分渐进成形规律的重要内容，它与工艺参数及成形质量解，保留分解出来的低频系数，对高频系数采用阈值的关系密不可分。由

6、于成形力检测是一个动态过程，进行阈值化处理，低于阈值的系数将变成零，高于阈信号在数据采集、转换、传输的过程中极易受到周围值的系数将保留或进行缩小处理。最后将得到的小波环境的干扰，使得采集的信号包含真实信号与噪声两系数进行重构，这样就使信噪分离，得到去噪后的信部分，不利于渐进成形规律的分析。传统的去噪方法号。对于含混合噪声的非平稳信号去噪效果不太理想。２基于小波变换与均值滤波相结合的去噪方法目前小波阈值去噪主要是针对高斯白噪声进行研均值滤波算法简单，计算速度快，对随机干扰以究的，在成形力检测过程中，还混合着其他噪声，如及脉冲干

7、扰等噪声都有一定的滤除效果，并且可以适脉冲噪声、机械噪声等，环境比较复杂，因此对于这当减少噪声误差，便于信噪分离。而小波变换具有很种情况，仅仅利用小波阈值去噪方法对这些混合噪声好的时频局部分析能力以及多分辨率特性，而且对白的滤除效果不佳。针对这种情况，文中将防脉冲干扰噪声具有很好的去噪效果，因此将这两种方法结合处平均滤波与小波阈值去噪相结合处理混合噪声。理成形力信号，不仅可以充分发挥各自优势，很好地１小波阈值去噪原理去除混合噪声，而且可以深入分析信号成分及特征。假设数据长度为Ｎ的成形力真实信号被污染，基于均值滤波与小波阈值去

8、噪的成形力信号去噪步骤其信号模型可表示为：及实现方法如下：Ｘｎ＝ｆｎ＋σｅｎ（１）（１）将成形力原始信号进行平均滤波处理。均其中：Ｘｎ为含噪数据，σ为其方差，ｅｎ为噪声。去值滤波处理是对连续Ｎ次的采样数据ｆ（ｘｉ）进行累加，噪的问题是将真实信号与噪声信号分离开，提高信噪然后对这些数据求平均