[发明专利]三元叶轮粗加工过程中牛鼻铣刀破损检测系统

摘要

本发明包括三元叶轮粗加工过程中声发射信号采集装置和牛鼻铣刀破损定量分析模块。声发射信号采集装置是由声发射传感器、传感器夹具、前置放大器、声发射采集卡、便携工控机、AEwin数据采集软件组成。声发射传感器通过传感器夹具固定在待加工的叶轮上，然后通过前置放大器、声发射采集卡将模拟信号放大并转换成数字信号传送给便携工控机，然后由AEwin软件进行信号显示与数据存储。牛鼻铣刀破损定量分析模块对采集得到的声发射信号进行处理并对牛鼻铣刀破损状态进行定量分析。

主权项

1.一种三元叶轮粗加工过程中牛鼻铣刀破损检测系统，其特征在于：该三元叶轮粗加工过程中牛鼻铣刀破损检测系统包括三元叶轮粗加工过程中声发射信号采集装置和牛鼻铣刀破损定量分析模块两部分；声发射信号采集装置包括声发射传感器、前置放大器、声发射采集卡、工控机；声发射传感器通过传感器夹具固定在待加工的叶轮上，然后通过前置放大器、声发射采集卡将模拟信号放大并转换成数字信号传送给工控机，然后进行信号显示与数据存储；牛鼻铣刀破损定量分析模块是通过对采集得到的声发射信号进行处理并对牛鼻铣刀破损进行定量分析，具体过程如下：首先对采集得到的声发射信号进行预处理，判断是否为牛鼻铣刀铣削三元叶轮的信号并剔除干扰信号；按照式（1）对采用小波基对信号进行三层小波包分解:W0(t)=φ(t)=2Σk∈Zφ(2t-k)W1(t)=ψ(t)=2Σk∈Zgkφ(2t-k)W2n(t)=2Σk∈ZhkWn(2t-k)W2n+1(t)=2Σk∈ZgkWn(2t-k)---(1)]]>式中{h_k}_k∈Z和{g_k}_k∈Z是正交镜像滤波器，φ(t)和ψ(t)分别是尺度函数和小波基函数，通过φ(t)、ψ(t)、{h_k}_k∈Z、{g_k}_k∈Z在固定尺度下定义一组正交小波包的函数W_2n(t)和W_2n+1(t)，即递推函数{W_n(t)}_n∈Z；根据正常牛鼻铣刀和破损牛鼻铣刀加工三元叶轮时声发射信号的频谱差异，选择差异较大的频带，根据此频带选择小波包分解后的子信号进行包络处理，即对分解后的子信号x(t)进行希尔伯特变换，式（2）为希尔伯特变换公式：x^(t)=H[x(t)]=h(t)*x(t)=∫-∞∞x(τ)h(t-τ)dτ=1π∫-∞∞x(τ)t-τdτ---(2)]]>式中x(t)为实信号,为x(t)的希尔伯特变换结果，H(t)=1/πt为系统的脉冲响应，τ为延迟时间；对式（2）得到包络信号进行傅里叶变换得到傅里叶频谱，在此定义在傅里叶频谱中牛鼻铣刀转频处的幅值A₀与铣刀刀片的通过频率处的幅值A₁的比值为牛鼻铣刀破损量T_wear，如式（3）所示：Twear=A0A1---(3)]]>式中A₀为主轴转频频率处傅里叶谱对应的幅值，A₁为刀片通过频率处傅里叶谱对应的幅值，通过频率为牛鼻铣刀上的刀片通过叶轮某点的频率，即主轴转频与刀片数的乘积。