基于监测信号小波及双谱特征变化的孔系钻削质量一致性检测

摘要

随着制造技术的发展，具有钻削参数一致的高精度孔系类零部件应用日益广泛。孔系钻削质量一致性检测是保证孔系类零部件质量的关键环节。本文以实现孔系钻削质量一致性检测控制中所应该解决的关键问题为主线，在钻削监控平台搭建、监测信号预处理、特征提取、特征融合及模式识别等方面进行了相关研究。
　　(1)钻削监控平台搭建和信号采集与预处理。采用三向振动加速度传感器和声发射传感器构建钻削监测平台，采集钻削过程监测信号，并对监测信号进行预处理以消除工频干扰。
　　(2)钻削监测信号分析及其特征提取。一方面，采用小波分析方法提取监测信号频域能量特征，另一方面，应用双谱分析手段获取监测信号双谱特征。分析监测信号特征可发现，双谱特征可表示信号的高斯特性，监测信号频域能量特征和双谱特征变化与孔系钻削质量波动之间存在有机联系。
　　(3)基于监测信号特征融合聚类的孔系钻削质量一致性检测。以监测信号频域能量特征、双谱幅值均值特征构建孔系钻削过程监测信号特征矩阵，采用模糊C均值聚类技术、基于ReliefF加权聚类方法、基于雷达图可视化聚类方法分析孔系钻削质量的分布规律；将各聚类分析结果与人工质量检测结果进行比较，评估聚类结果有效性。
　　采用上述研究方法，本文成功地分析了24个钻孔钻削加工质量一致性。本文研究结论表明采用监测信号特征融合聚类可有效地分析孔系钻削质量一致性，在一定程度上可实现孔系零部件质量一致性检测。该方法可克服传统孔系零部件质量检测采用人工抽样检测所存在漏检、有损检测等缺陷，为实现高精度孔系零部件钻削质量一致性检测控制提供新方法和理论基础。

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第1章 绪 论

1.1 孔系钻削质量一致性检测控制研究现状

1.2基于传感器信号的钻削质量检测控制关键技术

1.3论文主要研究内容及来源

第2章 钻削过程监测信号的采集及预处理

2.1 钻削实验设计及分析

2.2 孔系钻削过程监测信号描述

2.3 监测信号傅里叶频域分析

2.4 振动监测信号工频滤波

2.5 本章小结

第3章 监测信号小波能量特征变化与孔系钻削质量波动分析

3.1 监测信号小波能量特征提取的相关理论基础

3.2 钻削过程声发射信号小波能谱系数分析

3.3钻削过程振动信号小波包频带能量分析

3.4 本章小结

第4章 监测信号双谱特征变化与孔系钻削质量波动分析

4.1高阶统计分析概述

4.2基于钻削监测信号高斯分布特性的研究假说

4.3 钻削监测信号双谱特征提取

4.4 本章小结

第5章 孔系钻削监测信号特征融合聚类研究及应用

5.1 孔系钻削监测信号特征融合

5.2 孔系钻削监测信号特征聚类分析

5.3 基于ReliefF加权的孔系钻削监测信号特征FCM聚类

5.4 基于雷达图的孔系钻削监测信号特征可视化聚类

5.5 孔系钻削监测信号特征聚类结果评价

5.6本章小结

第6章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果