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      機械加工建模傳感器增強技術(shù)淺談

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      機械加工建模傳感器增強技術(shù)淺談

      摘要:以機械加工傳感器為研究對象,分析了其建模的思想和增強技術(shù),以此增強了機械加工傳感器模型的可靠性。

      關(guān)鍵詞:機械加工;傳感器;建模;增強技術(shù)

      引言

      隨著社會的進步、經(jīng)濟的發(fā)展及科學(xué)技術(shù)水平的提高,為機械加工生產(chǎn)效率提供了可靠的保障,進而利于生產(chǎn)成本的控制及生產(chǎn)效益的增多。在實際加工過程中,機械加工建模扮演著重要的角色,它有效預(yù)測了機械加工的性能,改進了機械加工工藝。在實際建模過程中,預(yù)測目標(biāo)受諸多因素的影響,此時可結(jié)合預(yù)測目標(biāo)和影響因素間的關(guān)系,構(gòu)建適合的預(yù)測模型。但機械加工的數(shù)量眾多,種類豐富,加工過程各異,因此,各變量間的關(guān)系難以明確。在此情況下,機械加工建模僅考慮輸入輸出變量間的關(guān)系,很難有效構(gòu)建金屬切削加工模型,進而制約著制造技術(shù)的推廣,降低實效性與適用性。與此同時,在建模研究過程中,對實驗數(shù)據(jù)的要求相對較高,不僅要具備一定的數(shù)量,還要擁有一定的質(zhì)量,此時的數(shù)據(jù)難以從文獻資料或?qū)嶒炑芯恐蝎@取。因此,需要生產(chǎn)實踐,以保證所有數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可靠性,同時通過實驗驗證模型的可用性,最后,仍需要大量的離線實驗,進而實現(xiàn)對建模數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)。

      1機械加工傳感器建模的思想簡介

      針對機械加工傳感器建模而言,其基本思想為黑箱建模,此方法是指將復(fù)雜的研究對象看作為一個黑箱,借助傳感器對其輸入與輸出的狀態(tài)進行檢測,同時采用人工智能手段,構(gòu)建輸入與輸出二者間變量的關(guān)系,最終將為研究對象提供一個描述模型。與此同時,傳感器將對研究對象展開實時的檢測,如:輸入與輸出狀態(tài),結(jié)合二者的變化情況,以此進一步修正模型。根據(jù)相關(guān)文獻報道可知,現(xiàn)有的機械加工預(yù)測模型與傳感器實時檢測相配合后,有效、全面地掌握了機械加工的輸入與輸出狀態(tài),通過對二者的分析,為原有模型的改進提供了可靠的依據(jù),而及時修正后,模型預(yù)測能力也進一步增強。在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建機械加工模型過程中,應(yīng)關(guān)注傳感器的正確選取,同時也要豐富信號處理方法,以此保證切削加工狀態(tài)的準(zhǔn)確判斷,使加工過程狀態(tài)與距離希望特性大小及趨勢等相關(guān)內(nèi)容的預(yù)測效果將更加顯著[1]。在構(gòu)建機械加工模型時,應(yīng)根據(jù)解決方案,選擇適合機床裝備的傳感器及相關(guān)的信息輸入設(shè)備,以此保證信息搜集的全面、及時與高效。此時,機械加工中涉及的影響因素及其與預(yù)測目標(biāo)間的關(guān)系均被忽略,而將機械加工看作為一個黑箱,此時僅對其黑箱的輸入和輸出給予高度關(guān)注即可,而二者狀態(tài)均可通過傳感器實現(xiàn)全方位的檢測。在對產(chǎn)品進行首次加工過程中,應(yīng)根據(jù)國家的相關(guān)規(guī)定,如:以公用的加工數(shù)據(jù)為依據(jù)設(shè)置初始加工條件,并且將具體加工狀態(tài)及輸出值借助傳感器進行檢測,同時反饋至原始模型;此后,原始模型借助文獻報道中所顯示的數(shù)據(jù),做成相應(yīng)的估計常值;最后,在明確傳感信息的條件下,逐漸改進原始模型。在對產(chǎn)品進行二次加工過程中,應(yīng)結(jié)合改進模型,對切削數(shù)據(jù)進行計算。此時的反復(fù)循環(huán),使模型憑借加工信息進行了不斷地完善,進而模型的預(yù)測能力也將進一步增強。

      2機械加工傳感器建模的增強技術(shù)

      對于機械加工模型而言,其中應(yīng)用傳感器所構(gòu)成的增強模型,提高模型的預(yù)測能力,具體表現(xiàn)在以下兩方面,一方面,構(gòu)建模型的主要目的是對性能指標(biāo)的數(shù)值及其趨勢等進行預(yù)測,此時的性能指標(biāo)主要來自于機械加工的輸入值與機械加工系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài),但通過研究分析可知,普遍的當(dāng)前狀態(tài)難以獲取,因此,所構(gòu)建的機械加工模型也缺少科學(xué)性與適用性。但在機械加工時利用傳感器,此時其獲取的檢測信號便是當(dāng)前狀態(tài)的結(jié)果,因此,在建模過程中,應(yīng)用傳感器是必要的。在實際建模時,應(yīng)注意傳感器選擇的適合性與信號處理方法的準(zhǔn)確性,以此保證機械加工當(dāng)前狀態(tài)的及時與準(zhǔn)掌握。另一方面,在信息時代,機械加工數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用日漸普遍與廣泛,但其缺點較為明顯,即:昂貴的價格及較差的準(zhǔn)確性等,同時其最為顯著的不足是,難以實現(xiàn)準(zhǔn)確的模型系數(shù)校準(zhǔn),為了充分發(fā)揮機械加工數(shù)據(jù)庫的作用,保證模型系數(shù)校準(zhǔn)的高效與準(zhǔn)確,需要利用傳感器,輸出標(biāo)定的預(yù)測模型[2]。例如:以某機械加工預(yù)測模型為研究對象,同一個加工過程的預(yù)測輸出與傳感器檢測試劑輸出分別為P和S,其中S為實時加工的最新顯示,因此,它包含眾多關(guān)于該加工過程的響應(yīng)信息。此時,為了確定模型的修正值,應(yīng)選擇適合的方法,而模型的系數(shù)集,其初值應(yīng)有靜態(tài)的加工數(shù)據(jù)庫進行設(shè)置。通過對機械加工研究可知,其對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)ANN的應(yīng)用較為普遍,通常情況下,選用名義加工輸入值或傳感器檢測信號特征,也可能將二者結(jié)合以此作為輸入值,此方法雖然應(yīng)用效果顯著,但其確定也不容忽視,即:每個感知過程均為一個獨立事件。因此,為了彌補上述方法的不足,可借助預(yù)測模型,以此加速模型的感知過程,同時感知系統(tǒng)的穩(wěn)定性也將進一步增強[3]。將上述方法通過實驗研究顯示,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)ANN的學(xué)習(xí)系統(tǒng)LN引入后,將傳感器檢測功能與模型學(xué)習(xí)能力有機地結(jié)合,保證了模型預(yù)測精度的增強。對于此模型而言,MDB屬于簡單的加工數(shù)據(jù)庫,將名義輸入值分別加入到加工系統(tǒng)、加工預(yù)測模型與學(xué)習(xí)系統(tǒng)LN中,此時學(xué)習(xí)系統(tǒng)輸入端存在三項輸入,即:名義輸入值、預(yù)測模型輸出與傳感器輸出,此后利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)理論,選取給以的學(xué)習(xí)模型,并訓(xùn)練多項輸入信息,進而獲得系統(tǒng)增強模型的預(yù)測輸出[4]。

      3結(jié)語

      在機械加工建模過程中融入傳感器,它促進模型預(yù)測能力的增強,同時簡化建模的環(huán)節(jié)和降低建模的難度。本文主要分析了機械加工傳感器的建模思想,闡述了機械加工傳感器建模的增強技術(shù),相信機械加工傳感器建模的可靠性與適應(yīng)性將不斷增強。

      參考文獻

      [1]仲作陽.微機械諧振器的能量耗散機理與復(fù)雜動力學(xué)特性研究[D].上海:上海交通大學(xué),2014.

      [2]汪延成.仿生蜘蛛振動感知的硅微加速度傳感器研究[D].杭州:浙江大學(xué),2010.

      [3]鄭永.基于時柵傳感器的精密蝸輪副動態(tài)檢測技術(shù)研究[D].合肥:合肥工業(yè)大學(xué),2011.

      [4]肖傳明.精密臥式加工中心的綜合動態(tài)精度設(shè)計與應(yīng)用[D].北京:北京工業(yè)大學(xué),2013.

      作者:葉婷 單位:西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院

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