[发明专利]一种基于CEEMDAN-IFTC-PSR的刀具振动信号处理方法有效

专利信息
申请号: 202210873176.2 申请日: 2022-07-22
公开(公告)号: CN115446662B 公开(公告)日: 2023-10-10
发明(设计)人: 万烂军;陈科宇;李园园;李长云;王志兵 申请(专利权)人: 湖南工业大学
主分类号: B23Q17/09 分类号: B23Q17/09;G06F18/25
代理公司: 广州粤高专利商标代理有限公司 44102 代理人: 杜梅花
地址: 412000 湖*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 ceemdan iftc psr 刀具 振动 信号 处理 方法
【权利要求书】:

1.一种基于CEEMDAN-IFTC-PSR的刀具振动信号处理方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1.基于信息物理系统(Cyber-Physical System,CPS)框架收集的三轴传感器振动信号,并对振动信号进行预处理,生成刀具振动信号样本集;

S2.对刀具振动信号样本集进行CEEMDAN分解生成IMF分量,运用t检验方法各IMF分量均值并判别IMF分量是高频分量还是低频分量;

S3.基于区分出的高频分量和低频分量提出一种Improved Fine-to-CoarseReconstruction(IFTC)算法重构融合从分量池中随机选取出的分量进行融合,得到n个样本子集Yn(t),其中包含高频数据Yn,1(t)和低频数据Yn,2(t);

S4.运用C-C方法计算得到Phase Space Reconstruction(PSR)参数相关因子,并将Yn(t)中的高频数据Yn,1(t)运用相空间重构成Zn,1(t),低频数据Yn,2(t)重构为Zn,2(t)。

2.根据权利要求1所述的基于CEEMDAN-IFTC-PSR的刀具振动信号处理方法,其特征在于,步骤S1包括以下步骤:

S11.利用CPS系统中的X、Y、Z三轴振动传感器收集刀具加工过程中振动信号;

S12.对该刀具振动信号进行数据预处理,得到刀具从开始进行正常加工程序,直到刀具寿命终止时完整的振动信号已处理文件;

S13.将该完整的振动信号文件,依照五分钟内采集到的振动信号为一个切片,将其切分成k个样本,每个样本中含有X、Y、Z轴三维振动信号即对应标签得到的振动信号样本集,即,

Xorigin=[A1,A2,A3,…,Ak] (1)

Ak=[Vibration_x,Vibration_y,Vibration_z,label] (2)

其中,Xorigin为刀具的振动信号样本集,Ak为对应样本,Vibration_x为刀具在x轴的振动信号,Vibration_y为刀具在y轴的振动信号,Vibration_z为刀具在z轴的振动信号,label为对应样本在整个刀具寿命标签。

3.根据权利要求2所述的基于CEEMDAN-IFTC-PSR的刀具振动信号处理方法,其特征在于,步骤S12中数据预处理包括对缺失值进行插入片段平均值、对离群异常值利用3σ准则对其进行修正。

4.根据权利要求3所述的基于CEEMDAN-IFTC-PSR的刀具振动信号处理方法,其特征在于,对数量级相差巨大的情况,对其进行纯线性变化使其变换后的结果按比例伸缩到[0,1]之间。

5.根据权利要求2所述的基于CEEMDAN-IFTC-PSR的刀具振动信号处理方法,其特征在于,步骤S13中将刀具振动信号样本集Xorigin中样本Ak所采集振动信号的时间段的中值,再统一除以刀具总寿命,得磨损比,以磨损比作为振动信号样本的寿命标签label。

6.根据权利要求2所述的基于CEEMDAN-IFTC-PSR的刀具振动信号处理方法,其特征在于,步骤S2将刀具振动信号样本集Xorigin中样本Ak,分解为2n个IMF分量,并通过t统计量检验各IMF分量的均值与零的绝对值,绝对值小的n个IMF分量为高频IMF分量,其余n个分量为低频IMF分量。

7.根据权利要求6所述的基于CEEMDAN-IFTC-PSR的刀具振动信号处理方法,其特征在于,所述IMF分量的数量为6个,绝对值小的3个IMF分量为高频IMF分量,其余分量为低频IMF分量。

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