外文翻譯--使用一種新的光譜分析方法對刀具進(jìn)行故障檢測 中文版【優(yōu)秀】.doc

使用一種新的光譜分析方法對刀具進(jìn)行故障檢測文摘:本文給出了基于動態(tài)力在頻域和時頻域的銑削刀具故障監(jiān)控調(diào)查。一個新的數(shù)據(jù)分析技術(shù),探求希爾伯特-黃變換(HHT),用于分析這個過程頻域和時頻域。這種技術(shù)與韋爾奇功率譜的方法傳統(tǒng)基于傅里葉變換(FT)的頻率域的方法很相似。這種方法也包括非線性和非平穩(wěn)性的切削過程。這種方法旨在跟蹤主要峰的頻率和時間頻率域(HHT)。主要工具的出現(xiàn)打破指示器是新的頻率刀具故障。希爾伯特-黃變換的分析技術(shù)涵蓋了物理性質(zhì)的切削過程。切割過程中并不像對待理論的過程,這是顯而易見的的震蕩頻率在基本頻率的刀具。刀具的發(fā)展是顯而易見的結(jié)果了。關(guān)鍵詞:刀具故障、光譜分析、銑削過程監(jiān)控,探求希爾伯特-黃變換1.說明數(shù)控機(jī)床不能檢測刀具在網(wǎng)上的方式。因為一個破碎的工具可能會繼續(xù)運轉(zhuǎn)而沒被檢測到.因為錯誤是由損壞的工具在工作材料成本將提高,產(chǎn)品質(zhì)量也會降低。降低材料成本,防止切割工具損壞,檢測技術(shù)的一種無人駕駛、在線刀具破損檢測系統(tǒng)是很重要的。刀具磨損監(jiān)測被廣泛研究通過許多不同的方法。主要有兩種方法利用傳感技術(shù)檢測。刀具破損:一種是直接法,措施和評估的體積變化的工具,另一種是間接法,測量切削參數(shù)的操作過程。在切削過程中斷和在冷卻劑液體存在一個刀具的條件下。直接過程的缺點是明顯的。傅里葉變換(FT)及其改性短時間。傅里葉變換研究日益廣泛，為了檢測銑刀刀具磨損或刀具破損。該方法的缺限導(dǎo)致了由于切割過程的性質(zhì)，假設(shè)處理過的數(shù)據(jù)嚴(yán)格線性和平穩(wěn)是不可能的。另一個缺點是英國金融時報諧波作為一個多個基本頻率,這使得它很難識別真正的頻率。傅里葉變換演示只局限于頻域。研究刀具可能方向是磨損過程，刀具提供了小波變換打破,但假設(shè)的線性數(shù)據(jù)對小波變換使得它難以可靠分析動態(tài)切削力信號在監(jiān)控切削過程。探求希爾伯特-黃變換(HHT)的新方法提出了用于時間序列分析。這個方法克服了的非線性和非平穩(wěn)性的時間序列數(shù)據(jù)集的不足。這種方法成功的應(yīng)用于許多時域分析中:結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測,振動、演講、生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用,等等。希爾伯特-變換包括兩個基本步驟:信號分解用于經(jīng)驗?zāi)Ｊ椒纸?EMD),它實際上是一個二元濾波器組,和瞬時頻率計算。2.實驗方法2.1刀具磨損識別工具磨損通常由一系列的過程引起的。刀具磨損會逐漸發(fā)生并導(dǎo)致嚴(yán)重的故障。可能發(fā)生的逐漸磨損附著力、耐磨、或擴(kuò)散,它可能會出現(xiàn)在兩個方面:在一個工具的正面或在它側(cè)面。工具面與芯片接觸的地方產(chǎn)生的碎屑。側(cè)面磨損,另一方面,通常歸因于工具和工件材料之間的摩擦。一般來說,增加切削速度，加快在接觸區(qū)溫度的升高,從而大大減少了工具的的壽命。銑削切削過程是指定的密集接觸工具和刀具工件,并會導(dǎo)致刀具磨損和刀具破損。上述過程適用于改變刀具的幾何工具。切牙歸納出切削力的波動部分作為一個受迫振動的結(jié)果。變更(刀具磨損或工具打破)切削幾何可以觀察到光譜分析。物理本質(zhì)的銑刀刀具磨損會忽略以下這部分研究。2.2希爾伯特-黃變換理論的分析方法上面給出的使用傳統(tǒng)的方法例如傅里葉和小波變換是有局限性的。最近的研究5,6帶來了一種新方法對于非線性和非平穩(wěn)數(shù)據(jù)。HHT被證明能夠執(zhí)行好這些類型的數(shù)據(jù)。HHT已成功申請了許多關(guān)于非線性和非平穩(wěn)數(shù)據(jù)的解決方案。這個表示在頻率和時頻域利用其它轉(zhuǎn)換。重要的是在切割過程中可能歸因于特定時間。EMD方法的基本原則是HHT。使用(EEMD)方法,任何復(fù)雜的數(shù)據(jù)集可以分解到一個有限的和經(jīng)常小數(shù)量的組件:一個收集的固有模態(tài)函數(shù)(IMF)。IMF代表一個一般簡單的振蕩模式作為一個對應(yīng)簡諧函數(shù)。為了避免模式中的各個組件之間的混合,白噪音的給定的值被添加到研究信號(這個過程被稱為EEMD)中。根據(jù)定義,IMF是任何函數(shù)相同數(shù)量的極值和零交叉,被規(guī)定為對稱歸零5,6。EMD的過程如下:(a)識別極小值和極大值；(b)連接局部最小值和最大值使用樣條；(c)找到(m1)的上部和底部信封識別的意思。這個的意思是指定m1和數(shù)據(jù)間的第一個元素h1：(1)在第二個篩選過程中,h1被視為數(shù)據(jù),然后(2)這個篩選過程可以重復(fù)k次,直到h1k是一個IMF,這是h1(k1)m1k=h1k；然后它被指定為c1=h1k,第一個IMF數(shù)據(jù)分量。檢查如果h1k是IMF,以下條件必須滿足(5、6):(a)數(shù)量的極值和零交叉是小于等于1的；(b)平均值上(和極大值聯(lián)系在一起)和較低(和最小值聯(lián)系在一起)是在每一點上的零。第一個IMFc1是減去原始信號r1=sc1。這種差異被稱為殘余R1?，F(xiàn)在視為新的信號和接受同樣的篩選過程。分解過程最后停止當(dāng)殘余rn成為單調(diào)函數(shù)或一個函數(shù)只有一個極值沒有任何更多的IMF可以提取。分解原始信號到n個模型和一個殘余R1然后通過(3)另一個步驟是將希爾伯特變換進(jìn)行分解。每個組件都有其希爾伯特變換Yi，(4)圖1通過使用各種方法分析切削力信號:(a)原始數(shù)據(jù)集；(b)傅里葉變換的信號；(c)小波變換；(d)HHT的原始信號用希爾伯特變換,分析信號定義為(5)其中(6)并且(7)在這里,a(t)是瞬時振幅和(t)相函數(shù)和瞬時頻率(8)在表面上的希爾伯特變換每個元素,原始數(shù)據(jù)可以表示為真正的部分R在下面的形式：(9)希爾伯特譜定義后,邊際光譜可以被定義為：(10)邊際譜提供了一個每個頻率值衡量的總振幅(或能量)的。這個光譜代表累積振幅在整個數(shù)據(jù)跨度在概率上的意義。HHT的所有細(xì)節(jié)參考文獻(xiàn)5和6傅里葉變換、小波和HHT可以展示人工信號。信號對應(yīng)的切削力x軸(Fig.1(a)。切割條件對應(yīng)于測試1表1給出；測試1在表1中給出；一個低碳的鋼是考慮切削力仿真。常量的切削力仿真采用參考8。陳述的比較(圖1(b)、(c),(d)是給定的時頻域,對比結(jié)果真實信號(圖1(a)在頻率域比較。圖1(b)顯示了在時頻表示使用傅里葉變換(圖1