[发明专利]一种机械加工过程中颤振的监测方法

权利要求书

1.一种机械加工过程中颤振的监测方法，其特征在于,包括如下步骤：

S1、采集机械加工过程中与颤振相关的原始信号；

S2、针对所述原始信号，通过以设定的步长更新一个滑动窗口内的数据点，得到用于计算分析的信号段，其中所述步长指的是所述滑动窗口每次更新的数据点数，所述步长不大于所述滑动窗口的大小；

S3、使用分形算法计算所述滑动窗口内的所述信号段的分形维数；

S4、将计算出来的所述分形维数与识别阈值进行比较，以判断加工过程是否发生颤振；

步骤S2中，设置所述滑动窗口的大小为N个数据点，使用所述滑动窗口得到用于分形计算的信号段；

步骤S3中，对于所述滑动窗口里给定的数据点为p_i＝(x_i,y_i),i＝1,2,3…N，将信号波形沿水平方向和竖直方向进行拉伸或者压缩，伸缩系数分别为α和β，然后按照如下步骤计算所述滑动窗口内信号的分形维数：

(1)计算所述滑动窗口内每一个点距离第一个点的欧几里得距离，并选取最大距离作为信号波形的平面范围:

(2)计算所述滑动窗口内数据点构成的波形总长度L：

(3)针对所述滑动窗口内的N个数据点，数据点的间隔数为n，计算出所述滑动窗口内信号的分形维数FD：

(4)将计算出的分形维数与所述滑动窗口内最后一个点相对应，按此方式，除去最开始的N-1个数据点，其他的每个数据点都对应一个分形维数。

2.如权利要求1所述的机械加工过程中颤振的监测方法，其特征在于，所述滑动窗口的大小为100至10000个数据点的大小。

3.如权利要求1所述的机械加工过程中颤振的监测方法，其特征在于，所述分形算法还使用粗糙度多尺度提取算法、盒计数算法、Higuchi算法、KNN算法中的一种或多种的组合。

4.如权利要求1所述的机械加工过程中颤振的监测方法，其特征在于，步骤S3中，在计算所述分形维数之前，先对所述信号段的信号波形进行沿水平方向和竖直方向的拉伸或者压缩，伸缩系数分别为α和β，数据点(x_i，y_i)经过伸缩后坐标值变为(α·x_i，β·y_i)，i＝1，2，3…N，以使信号的水平方向和竖直方向的变化量相差在1-1000以内。

5.如权利要求1所述的机械加工过程中颤振的监测方法，其特征在于，所述识别阈值由前期试验得到，所述前期试验包括使用步骤S1至S3计算机械加工过程中的多个信号段的分形维数，并采用工件的表面形貌分析以及颤振信号特征分析方法识别加工过程的稳定状态、过渡状态和颤振状态中的一种或多种；依据识别的状态对各信号段的分形维数进行分类，再由直方图、概率分布、机器学习的一种或多种方式的组合确定所述识别阈值。

6.如权利要求5所述的机械加工过程中颤振的监测方法，其特征在于，所述识别阈值是一个数值，以区分稳定状态和颤振状态，或是多个数值，以区分稳定状态、过渡状态以及一种或多种不同程度的颤振状态。

7.如权利要求1所述的机械加工过程中颤振的监测方法，其特征在于，步骤S2至步骤S4的处理通过将数据传送到下位机、上位机、云端中的单一位置或分布到两个或更多个不同的位置进行处理。