【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術屬于數(shù)控機床能量異常檢測，公開了一種數(shù)控機床加工過程能量序列異常檢測方法。
技術介紹
1、數(shù)控銑床作為高能量加工設備，其能量部件眾多且系統(tǒng)結(jié)構復雜。在生產(chǎn)條件的不確定性下，加工過程常出現(xiàn)異常能量消耗。此外，數(shù)控銑床由于系統(tǒng)結(jié)構復雜性易導致級聯(lián)故障，即使某一部件故障率低，規(guī)模效應使整體故障率呈指數(shù)增長，進而導致能量異常。這種異常消耗通常伴隨巨大能量損失和加工質(zhì)量損失。
2、能量全序列異常（簡稱序列異常）是指數(shù)控銑削過程中某能量序列整體呈現(xiàn)異常。這可能是由于設備故障、刀具問題、加工參數(shù)、操作員失誤或其他系統(tǒng)性的異常引起的。數(shù)控銑削過程能量序列異常又分為序列長度異常和序列功率異常。序列長度異常表現(xiàn)為能量序列的長度相較于標準能量序列的長度延長或縮短，而序列功率異常表現(xiàn)為能量序列在功率維度相較于標準能量序列的功率變化增高或降低。因此，綜合考慮序列異常，對能量序列進行進一步細致的分析是必要的。
3、然而，現(xiàn)有研究大多關注加工參數(shù)、刀具參數(shù)對能量的影響并進行優(yōu)化，傳統(tǒng)的能量監(jiān)測與控制方法也主要在單工件能量超過控制界限時報警，但無法實時檢測加工過程中的能量異常；此外，常見的異常檢測算法在應對數(shù)控機床加工過程中能量序列中的爬坡和下坡數(shù)據(jù)時，容易受到干擾，導致檢測的準確性和穩(wěn)定性不足。
技術實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術存在的問題，本專利技術提出了一種數(shù)控機床加工過程能量序列異常檢測方法。
2、本專利技術采用以下的技術方案：
3、一種數(shù)控機床加工過
4、s1：獲取數(shù)控機床加工過程目標工件的標準能量序列。
5、s2：尋找s1得到的標準能量序列中的爬坡集合與下坡集合并進行處理，得到處理后的能量序列。
6、s3：基于高斯混合聚類算法將能量序列劃分為k類標準能量序列。
7、s4：獲取數(shù)控機床加工過程目標工件的待檢測能量序列，尋找待檢測能量序列中的爬坡集合與下坡集合并進行處理，得到處理后的能量序列。
8、s5：基于高斯混合聚類算法將能量序列劃分為成k類待檢測能量序列。
9、s6：基于動態(tài)時間規(guī)整算法對k類待檢測能量序列與對應的k類標準能量序列進行對齊。
10、s7：計算每類能量序列的功率異常因子與長度異常因子；判斷每類能量序列是否異常，若能量序列的功率異常因子或長度異常因子大于設定的異常閾值，則判定該能量序列為異常。
11、優(yōu)選地，?s1中所述的標準能量序列是指在理想的加工條件下，由熟練的操作工按照標準作業(yè)指導書加工目標工件，測得此時的能量序列即為目標工件的標準能量序列，，其中表示時刻，表示功率。
12、優(yōu)選地，?所述s2具體包括以下步驟：
13、s2.1：若能量序列x中的能量點滿足，則將其標記為峰值pv。
14、若能量序列x中的能量點滿足，則將其標記為谷值vv。
15、若能量序列x中的能量點滿足，則將其標記為爬坡值cv。
16、若能量序列x中的能量點滿足，則將其標記為下坡值dv。
17、其中，將標準能量序列的第一個能量點標記為峰值，最后一個能量點標記為谷值。
18、s2.2：標記單個或連續(xù)不間斷的爬坡值組成的集合為爬坡集合，記為，具體計算公式為：
19、；
20、；
21、和分別代表起始索引和終止索引。
22、標記單個或連續(xù)不間斷的下坡值組成的集合為下坡集合，記為，具體計算公式為：
23、；
24、。
25、對爬坡集合內(nèi)的能量點進行賦值處理，具體賦值公式為：
26、。
27、對下坡集合內(nèi)的能量點進行賦值處理，具體賦值公式為：
28、。
29、s2.3：最終得到處理后的能量序列。
30、優(yōu)選地，所述s3具體包括以下步驟：
31、s3.1：初始化高斯混合模型的參數(shù)；
32、、、分別表示高斯混合模型中每個高斯成分的權重、均值和協(xié)方差矩陣。
33、s3.2：依據(jù)當前的高斯混合模型參數(shù)，計算能量序列中的能量數(shù)據(jù)屬于h類的后驗概率，具體計算公式為：
34、；
35、代表第h個成分的高斯分布。
36、s3.3：利用后驗概率更新高斯混合模型中每個高斯成分的權重、均值和協(xié)方差矩陣，具體計算公式為：
37、；
38、；
39、。
40、s3.4：將劃分到相應的能量序列，假定每個能量數(shù)據(jù)的歸類為，能量數(shù)據(jù)的分類公式可以表達為：
41、。
42、優(yōu)選地，s4中尋找待檢測能量序列中的爬坡集合與下坡集合并進行處理的過程與s2的過程相同，得到的處理后的能量序列；高斯混合聚類算法將能量序列劃分為成k類待檢測能量序列的過程與s3的過程相同。
43、優(yōu)選地，s6具體包括以下步驟：
44、s6.1：其中一類標準能量序列為，與這類標準能量序列對應的待檢測能量序列為；
45、令；，其中，，。
46、s6.2：初始化參數(shù)，引入以下三個限制條件：
47、邊界性：；
48、單調(diào)性：；
49、連續(xù)型：；
50、其中，代表能量序列中第w個點的索引，代表能量序列中第w個點的索引。
51、s6.3：距離矩陣表示當前能量點的距離，，累積距離矩陣表示當前能量點的距離與能夠到達該能量點的最小鄰近能量點的累積距離之和；使用嵌套循環(huán)遍歷分類后的待檢測能量序列和標準能量序列的所有元素。
52、s6.4：計算得到標準能量序列與對應的待檢測能量序列的相似性度量距離；
53、。
54、s6.5：得到最優(yōu)對齊路徑集合為，為最優(yōu)對齊路徑集合中的任意一條連接待檢測能量序列上的點與對應的標準能量序列上的點的路徑。
55、優(yōu)選地，s7具體包括以下步驟：
56、s7.1：構建功率異常因子，記為，具體計算公式為：
57、；
58、式中，表示第條對齊路徑上標準能量序列上的功率值；表示第條對齊路徑上待檢測能量序列上的功率值。
59、s7.2：設定標準能量序列的長度為，待檢測能量序列的長度為，構建能量序列長度異常因子，記為，具體計算公式為：
60、。
61、s7.3：設定功率閾值，如果功率異常因子大于功率閾值，則表示待檢測能量序列功率異常；相反，待檢測能量序列功率正常；設定能量序列的固定長度閾值，如果能量序列長度異常因子大于長度閾值，則表示待檢測能量序列長度異常；相反，表示待檢測能量序列長度正常。
62、與現(xiàn)有技術相比，本專利技術技術方案的有益效果是：
63、本專利技術提供了一種數(shù)控機床加工過程能量序列異常檢測方法，通過結(jié)合尋找能量序列中的爬坡集本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種數(shù)控機床加工過程能量序列異常檢測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的一種數(shù)控機床加工過程能量序列異常檢測方法，其特征在于，S1中所述的標準能量序列是指在理想的加工條件下，由熟練的操作工按照標準作業(yè)指導書加工目標工件，測得此時的能量序列即為目標工件的標準能量序列，，其中表示時刻，表示功率。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種數(shù)控機床加工過程能量序列異常檢測方法，其特征在于，所述S2具體包括以下步驟：
4.根據(jù)權利要求3所述的一種數(shù)控機床加工過程能量序列異常檢測方法，其特征在于，所述S3具體包括以下步驟：
5.根據(jù)權利要求2所述的一種數(shù)控機床加工過程能量序列異常檢測方法，其特征在于，S4中尋找待檢測能量序列中的爬坡集合與下坡集合并進行處理的過程與S2的過程相同，得到的處理后的能量序列；高斯混合聚類算法將能量序列劃分為成k類待檢測能量序列的過程與S3的過程相同。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種數(shù)控機床加工過程能量序列異常檢測方法，其特征在于，S6具體包括以下步驟：
7.根據(jù)權利要求6所述
...【技術特征摘要】
1.一種數(shù)控機床加工過程能量序列異常檢測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的一種數(shù)控機床加工過程能量序列異常檢測方法，其特征在于，s1中所述的標準能量序列是指在理想的加工條件下，由熟練的操作工按照標準作業(yè)指導書加工目標工件，測得此時的能量序列即為目標工件的標準能量序列，，其中表示時刻，表示功率。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種數(shù)控機床加工過程能量序列異常檢測方法，其特征在于，所述s2具體包括以下步驟：
4.根據(jù)權利要求3所述的一種數(shù)控機床加工過程能量序列異常檢測方法，其...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：賈順，厲昌俊，楊揚，李淑宇，曹全垚，李宗澍，安通通，孟偉，孫啟軒，于淼森，王尚，
申請(專利權)人：山東科技大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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