[发明专利]一种基于信号频谱分析的磨削表面纹理曲线在线监测方法

权利要求书

1.一种基于信号频谱分析的磨削表面纹理曲线在线监测方法，其特征在于，所述表面纹理曲线在线监测方法包括如下步骤：

步骤一，进行磨削数据采样实验，获取磨削力信号和表面纹理曲线，建立二者之间的映射模型；

步骤二，将磨削力信号进行漂移补偿、低通滤波和离散傅里叶变换（DFT），提取幅频曲线特征值；

步骤三，将表面纹理曲线进行拼接和DFT，提取幅频曲线特征值；

步骤四，使用磨削力信号预测表面纹理幅频曲线的最大值和均值；

步骤五，使用卡方分布密度函数和指数衰减函数，模拟表面纹理的幅频曲线；

步骤六，对模拟的表面纹理幅频曲线进行反离散傅里叶变换，得到磨削表面纹理的预测曲线。

2.如权利要求1所述的一种基于信号频谱分析的磨削表面纹理曲线在线监测方法，其特征在于，所述步骤一中，每组加工参数下，使用Kistler测力仪线上实时采集加工过程中的磨削力信号，使用Time3200粗糙度测量仪线下采集对应参数下的表面纹理曲线；对采集到的磨削力信号和表面纹理曲线进行DFT操作，得到各自对应的幅频曲线；建立磨削力信号幅频曲线最大值表达表面纹理幅频曲线最大值的映射模型、磨削力信号幅频曲线均值表达表面纹理幅频曲线均值的映射模型。

3.如权利要求1所述的一种基于信号频谱分析的磨削表面纹理曲线在线监测方法，其特征在于，所述步骤二中，随着电荷在电缆中累积，使得加工过程中采集到的磨削力信号会产生轻微漂移，因此需要对信号进行漂移补偿；依据非磨削加工过程中的力信号，对其执行DFT操作，查看其频率分布，以此为基准设置低通滤波值，进行噪声去除；移除砂轮与工件非充分接触时的磨削阶段力信号，保留充分接触时的磨削阶段力信号；对充分接触工件的磨削力信号执行DFT操作，并提取其幅频曲线最大值和均值。

4.如权利要求1所述的一种基于信号频谱分析的磨削表面纹理曲线在线监测方法，其特征在于，所述步骤三中，同一磨削加工参数下，工件表面纹理曲线的获取并非同一位置，为全面综合衡量工件表面纹理形状，需对采集到的表面纹理曲线进行拼接；将最大粗糙度和最小粗糙度对应的表面纹理曲线去掉，将其余四组表面纹理曲线的峰谷值均值作为基准，每组表面纹理曲线峰谷值的均值与基准值作比较，确定出每组表面纹理曲线的整体偏移距离；随后将偏移后的四组表面纹理曲线进行拼接，视为本组磨削参数下的表面纹理曲线；最终对该表面纹理曲线执行DFT操作，获取其幅频曲线最大值和均值。

5.如权利要求1所述的一种基于信号频谱分析的磨削表面纹理曲线在线监测方法，其特征在于，所述步骤四中，基于所述步骤一中的映射模型，可实现磨削力信号到表面纹理幅频曲线的最大值和均值转化。

6.如权利要求1所述的一种基于信号频谱分析的磨削表面纹理曲线在线监测方法，其特征在于，所述步骤五中，基于映射模型实现的表面纹理幅频曲线最大值和均值预测，再借助卡方分布密度函数和指数衰减函数，可模拟出表面纹理的幅频曲线。

7.如权利要求1所述的一种基于信号频谱分析的磨削表面纹理曲线在线监测方法，其特征在于，所述步骤六中，对模拟而生的表面纹理幅频曲线执行IDFT操作，即可获取表面纹理的预测曲线，实现从在线监测到的磨削力信号到表面纹理曲线的在线监测过程。