一种磨削加工颤振的检测方法

摘要

一种磨削加工颤振检测方法，首先对测得的振动信号进行分段、加窗处理；然后，分别对每段信号进行最小熵解卷积滤波处理，消除传播路径对颤振特征信号的影响；接下来，通过无偏自相关序列计算，消除突发性干扰信号；最后，使用峭度指标对颤振特征信号进行量化，设置颤振阈值，通过颤振阈值跟量化后的颤振特征信号进行比较，确定磨床的颤振状态，本发明方法具有通用性和抗干扰性，颤振阈值不受加工设备，加工参数以及测试信号中突发性信号的影响，适合磨削颤振在线检测，可在机床企业推广使用，符合智能机床发展需求，具有广泛的应用前景。

主权项

一种磨削加工颤振的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，在磨床的砂轮架上安装一个加速度传感器；步骤二，利用数据采集设备和加速度传感器，实时采集加速度传感器测得的振动信号x(t)，其中，t代表时间；步骤三，对振动信号x(t)进行分段、加窗处理，得到振动信号x(t₁)，x(t₂)，…，x(t_m)，其中，t₁，t₂，…，t_m分别代表分段、加窗处理后信号所在的时间序列，m代表分段的段数；步骤四，使用Ralph Wiggins的最小熵解卷积滤波方法对分段、加窗处理后的振动信号x(t₁)，x(t₂)，…，x(t_m)分别进行解卷积处理，得到解卷积后信号y(t₁)，y(t₂)，…，y(t_m)，最小熵解卷积滤波方法的实现步骤如下：①初始化一个输入信号的滤波器系数设置②计算输入信号的Toeplitz自相关矩阵X₀，计算公式为：其中，N代表输入信号x向量的长度，L代表Toeplitz自相关矩阵X₀的行数；③计算输出信号计算公式为其中，代表自相关矩阵X₀的转置矩阵，N代表y向量的长度；④重新计算输入信号的滤波器系数计算公式为：其中，n代表y向量中的第n个离散点，N代表y向量的长度；⑤通过迭代方法，迭代计算②～④步骤，迭代结束的条件为：连续两次输出信号的峭度指标之差小于0.01，其中，峭度指标的计算公式为：|·|代表绝对值运算，代表平均值运算；⑥将第⑤步中的最后一组输出信号记为最小熵解卷积滤波方法的输出结果；步骤四，使用无偏自相关序列的计算公式，分别计算解卷积后信号y(t₁)，y(t₂)，…，y(t_m)的无偏自相关序列，得到R(τ₁)，R(τ₂)，…，R(τ_m)，无偏自相关序列的计算公式为：其中，n代表y向量中的第n个离散点,τ代表无偏自相关序列中的第τ个离散点,无偏自相关序列的长度为2N‑1；步骤五，分别截取无偏自相关序列R(τ₁)，R(τ₂)，…，R(τ_m)中长度为的一段信号，并分别计算每段信号的峭度指标，得到峭度指标序列K₁，K₂，…，K_m，其中，无偏自相关序列R中τ的取值范围为步骤六，磨床未发生颤振时，通过上述五个步骤得到的无偏自相关序列R(τ₁)，R(τ₂)，…，R(τ_m)都不存在明显冲击特征，其峭度指标K₁，K₂，…，K_n的值都靠近3；而磨床发生颤振时，通过上述五个步骤得到的无偏自相关序列R(τ₁)，R(τ₂)，…，R(τ_m)都存在明显冲击特征，其峭度指标K₁，K₂，…，K_m的值都大于4；因此设置一个初始的颤振阈值T＝4，如果计算得到的峭度指标序列K₁，K₂，…，K_m中任何一个值大于设置的颤振阈值，那么判定该磨削过程发生颤振。