基于多傳感器融合的微晶剛玉砂輪磨削性能在線檢測系統(tǒng)的研究.pdf

1、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

2、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

3、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

4、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