[发明专利]刀具磨损状态在线监测的深度核极限学习机方法及系统

说明书

本发明公开了一种刀具磨损状态在线监测的深度核极限学习机方法及系统,首先通过多个传感器采集刀具在不同磨损状态下的多通道信号；其次通过RS232端口将信号输送到DSP中进行信号处理，计算其多个统计特征参数；然后构造数据驱动的深度核函数，将样本信号映射到深度核空间，形成训练样本并存储在RAM中；最后在线监测时，计算采集到的多通道信号的特征，并映射到深度核空间形成测试样本与存储在RAM中的训练样本同时输入到极限学习机中进行分类，输出当前信号所处的磨损状态，实现刀具磨损状态在线监测。

技术领域

本发明涉及制造过程监测领域，特别涉及一种刀具磨损状态在线监测的深度核极限学习机方法及系统。

背景技术

随着现代制造业的不断发展，制造系统的自动化程度直接影响着企业生产效益，而数控机床的自动化程度是多数制造系统的组成部分。刀具作为数控机床最易受损的部件之一，其磨损程度与产品质量和生产效率密切相关。据统计，由于刀具破损而导致机床停机占机床总停机时间的近20％。因此，对刀具的磨损状态进行实时监测，以便提早发现异常状态是十分有价值和现实意义的。

由于通过直接测量法测量刀具磨损状态难以实现在线监测，故越来越多的学者专注于间接测量法的研究。在产品加工过程中，单一的传感器所采集与刀具磨损有关的信息具有局限性。为了增强传感器信息在各种状态下的可靠性，减少不确定性，有必要用多传感器来取代单一的传感器。然而，用分类器进行分类时，不同物理场信号所适合的核函数不同，使用单个简单核进行映射并不合理。近年来，关于多核学习方法的研究越来越多，包括分层核学习方法(HKL)、基于Boosting的多核组合模型学习方法、基于半定规划 (SDP)的多核学习方法等。本发明通过构造数据驱动的深度核函数，可以得到数据源最佳的核函数组合。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足,提供了一种刀具磨损状态在线监测的深度核极限学习机方法及系统。

为了达到上述目的，本发明提供了一种刀具磨损状态在线监测的深度核极限学习机方法,包括以下步骤：

S1、模型训练；具体步骤如下：

S11、通过传感器采集多个通道刀具磨损状态相关的信号；

S12、通过时域和频域分析，根据步骤S11中所采集到的信号计算其多个统计特征参数；

S13、构造数据驱动的深度核函数；

S14、通过步骤S13中所构造的深度核函数将各数据映射到深度核k_MKL空间，形成训练样本集X_tr；

S2、在线监测；具体步骤如下：

S21、通过传感器实时采集多个通道刀具磨损状态相关的信号；

S22、通过时域和频域分析，根据步骤S21中所采集到的信号计算其多个统计特征参数；

S23、将各数据映射到模型训练中构造的数据驱动深度核k_MKL空间，形成测试样本集X_te；

S24、将训练样本集X_tr、测试样本集X_te及刀具磨损状态输入到极限学习机中，实现刀具磨损状态分类。

进一步设置是所述的步骤S11具体包括：

采集刀具在不同磨损状态时的多通道信号(X_j,Y_j)，共有J类物理场，以第j类物理场为例，其时域信号数学形式为

X_j＝x_ij(n)