[发明专利]一种基于多传感器的振动切削加工诊断系统及方法

权利要求书

1.一种基于多传感器的振动切削加工诊断方法，其特征在于，所述基于多传感器的振动切削加工诊断方法包括：

步骤一，对基于多传感器的振动切削加工诊断系统进行供电；利用具有GM(1，N)模型的声音传感器检测切削过程产生的噪声数据；

步骤二，利用测量器根据振幅、振动频率、进给量、切削速度测量切削力数据；利用操作按键对切削设备进行控制操作；

步骤三，对振动切削加工参数进行设定；利用判断程序根据性能参数来确定对应的切削数据是否合理；利用去噪程序对数控切削过程刀轨数据的去噪处理；

步骤四，利用超声信号发生器的输出频率经功率放大器放大后，送至内设微型稳压器的超声换能器，超声换能器将输入的电信号转换成机械振动，激励刀具产生垂直于切削方向的横向超声振动；

步骤五，利用削切刀片对工件进行削切操作；利用具有十字线灰度图像清晰度改进模型的显示器对检测的噪声数据、削切力数据、参数设定数据信息进行显示；

所述步骤一采用具有GM(1，N)模型的声音传感器检测切削过程产生的噪声数据，采取GM(1，N)模型对声音传感器进行建模处理，实现声音传感器的校正补偿，传感器的灰色GM(1，N)模型及对应的白化方程为：

其中，k＝1，2，3，…，n’，a为模型的发展系数，b为灰作用量，表达数据间的变化情况；

所述步骤四利用内设微型稳压器的超声换能器将输入的电信号转换成机械振动，稳压器中两个运放，均采用负反馈电路，且带隙电压基准电路的输出经过输出放大器的跟随结构直接输出，稳压器输出电压V_OUT和偏移ΔV_OUT：

其中R2/R3为带隙电压基准电路中的电阻比，V_EB1和V_EB2为NPN三极管Q1和Q2的发射极－基极电压，ΔV_IN1|diff和ΔV_IN2|diff分别为两级运放的输出电压偏移。

2.如权利要求1所述的基于多传感器的振动切削加工诊断方法，其特征在于，所述步骤五中利用具有十字线灰度图像清晰度改进模型的显示器对检测的噪声数据、削切力数据、参数设定数据信息进行显示；由灰度图像十字线区域清晰度模型算法进行改进，显示屏的显示由m×n个像素构成，像素灰度值矩阵B(I，J)，其中0≤I≤m-1，0≤J≤n-1；

十字线灰度图像最大灰度值B_max，最小灰度值B_min，灰度差值的1/2用B_dif表示：

根据十字线灰度图像清晰度计算理论模型，设灰度图像的清晰度为C，得到的十字线灰度图像清晰度改进模型为：

3.一种实现权利要求1所述基于多传感器的振动切削加工诊断方法的基于多传感器的振动切削加工诊断系统，其特征在于，所述基于多传感器的振动切削加工诊断系统包括：

供电模块，与主控模块连接，用于为基于多传感器的振动切削加工诊断系统进行供电；

噪声检测模块，与主控模块连接，用于通过声音传感器检测切削过程产生的噪声数据；

切削力测量模块，与主控模块连接，用于通过测量器根据振幅、振动频率、进给量、切削速度测量切削力数据；

操作模块，与主控模块连接，用于通过操作按键对切削设备进行控制操作；

主控模块，与供电模块、噪声检测模块、切削力测量模块、操作模块、加工参数设定模块、数据判断模块、数据去噪模块、超声模块、切削模块、显示模块连接，用于通过单片机控制各个模块正常工作；

加工参数设定模块，与主控模块连接，用于设定振动切削加工参数；

数据判断模块，与主控模块连接，用于通过判断程序根据性能参数来确定对应的切削数据是否合理；

数据去噪模块，与主控模块连接，用于通过去噪程序对数控切削过程刀轨数据的去噪处理；

超声模块，与主控模块连接，用于通过超声信号发生器的输出频率经功率放大器放大后送至超声换能器，超声换能器将输入的电信号转换成机械振动，激励刀具产生垂直于切削方向的横向超声振动；

切削模块，与主控模块连接，用于通过削切刀片对工件进行削切操作；

显示模块，与主控模块连接，用于通过显示器显示检测的噪声数据、削切力数据、参数设定数据信息。

4.一种应用权利要求1～2任意一项所述基于多传感器的振动切削加工诊断方法的信息数据处理终端。