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多传感器信息融合技术在铣削过程监测中的应用研究

作　者: 朱晓岭
导　师: 王细洋
学　校: 南昌航空大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 高速铣削 刀具磨损 状态监控 D-S证据理论 信息融合
分类号: TG54
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


金属高速铣削过程中,刀具状态的变化易引起加工精度变化、加工效率下降等问题,进而造成制造成本上升、产品质量下降等不利影响。本文进行了基于振动与声发射信息融合的铣削过程刀具状态监测技术的研究,借助于振动传感器和宽带声发射传感器等信号检测元件,利用多传感器信息融合技术对高速铣削加工过程中刀具磨损情况进行监测,具体的工作如下:1.分析金属铣削过程中刀具存在的状态及问题,确定出判断刀具磨损程度的划分依据,结合各传感器信号对刀具状态的评估状况,研究异质传感器信息融合基本理论,建立多传感器信息融合模型,并对模型加以适当分析。2.提出了一种基于D-S证据融合的多传感器信息融合算法,实现对刀具的磨损状态进行定量的评估,尽可能准确反映出铣削过程中刀具的磨损、破损的情况。3.利用基于虚拟仪器LabVIEW的多传感器信号采集系统,设计单因素试验法、正交试验法对高速铣削过程刀具磨损状态进行研究,结合Matlab对采集的多传感器信号进行时频域特征分析,实现根据振动信号复杂度和声发射信号特定频带能量等特征量对刀具磨损状态作出评估。4.完善基于虚拟仪器LabVIEW的振动-声发射监测系统,并验证振动-声发射信息融合在铣削过程中刀具状态监测的有效性及可靠性。实验表明:多传感信息融合技术在铣削过程监测中的应用研究,该技术具有对刀具状态检测灵敏度高、受切削条件的影响小等特点,完善了多传感器信息融合的理论,提高高速铣削生产效率和安全性,对铣刀状态的识别及刀具磨损程度的监测具有一定的准确性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 铣削过程检测技术研究概况  9-12
    1.1.1 刀具状态监控的研究现状  9-10
    1.1.2 信息融合检测技术的研究现状  10-12
  1.2 课题的研究目的和意义  12-13
    1.2.1 课题的研究目的  12
    1.2.2 课题的研究意义  12-13
  1.3 论文的主要内容  13-14
  1.4 本章小结  14-15
第2章 基于振动和声发射信息融合的模型  15-33
  2.1 振动信号检测原理  15-20
    2.1.1 铣削过程振动原理  15-16
    2.1.2 振动信号特征检测  16-17
    2.1.3 振动信号对刀具状态评估  17-20
  2.2 声发射信号检测原理  20-25
    2.2.1 铣削过程声发射原理  20-21
    2.2.2 声发射信号特征检测  21-25
    2.2.3 利用声发射信号对刀具状态评估  25
  2.3 基于振动和声发射的信息融合模型  25-31
    2.3.1 多传感器信息融合结构  25-27
    2.3.2 基于D-S 证据信息融合  27-30
    2.3.3 多传感器信息融合的算法  30-31
  2.4 模型分析  31
  2.5 本章小结  31-33
第3章 基于LabVIEW 的铣削过程监测系统  33-44
  3.1 软件开发平台  33
  3.2 监测系统的结构和功能  33-35
  3.3 采集存储模块  35-36
  3.4 离线分析系统  36-40
    3.4.1 单传感器离线分析模块  36-38
    3.4.2 多传感器离线分析模块  38-40
  3.5 系统检测监测模块  40-43
    3.5.1 在线监测模块  40-42
    3.5.2 监测系统诊断识别结果  42-43
  3.6 本章小结  43-44
第4章 铣削过程刀具状态检测实验  44-59
  4.1 实验硬件设备选择  44-48
    4.1.1 加工工件及刀具选择  44-45
    4.1.2 传感器选择及安装位置  45-47
    4.1.3 采集卡选择及参数设置  47-48
  4.2 实验方法与步骤  48-50
    4.2.1 实验方法  48-49
    4.2.2 实验步骤  49-50
  4.3 实验分析与结论  50-58
    4.3.1 振动信号分析  50-55
    4.3.2 声发射信号分析  55-57
    4.3.3 传感器信息融合诊断  57-58
  4.4 本章小结  58-59
第5章 总结与展望  59-61
  5.1 总结  59-60
  5.2 展望  60-61
参考文献  61-65
致谢  65

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属切削加工及机床 > 铣削加工及铣床
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