FMS中刀具寿命可靠性及刀具磨损在线监视的研究

在全自动化生产系统中(如 FMS,CIMS),要求系统具有高度的可靠性,因而对刀具磨损的工况监视,就成为重要问题之一。本文从柔性制造系统的要求出发,阐明了刀具寿命可靠性和刀具磨损在线损监视的必要性,介绍了有关刀具磨损在线辨识的理论与方法,实验证明所提出的刀具磨损状态辨识的方法是适用的。     

用单板机实现批量切削加工中的刀具补偿和质量管理

针对批量切削加工中的刀具磨损和质量管理问题，本文给出了用单板机进行刀具补偿控制的硬件、软件设计；并提出了用^-X图、R图进行质量管理的单板机实现。     

监视过程均值变化的残差控制图检测能力分析

对过程实施统计质量控制的基本假设前提是观测值彼此独立,但实际工作中经常出现过程的观测值存在自相关的现象.若自相关过程的残差满足独立同分布条件,对残差实施控制图监视是解决自相关过程控制的方法之一.应用检测能力指数和平均运行长度两种衡量指标,分析了自相关过程由时间序列模型AR(1)描述时,残差控制图对过程均值变化的检测能力.结果表明,残差EWMA(φ≤1-λ)控制图对过程均值小偏移较灵敏,当φ<0时,残差EWMA控制图对过程均值大偏移的检测能力略差于残差Shewhart控制图.     

基于机器视觉的刀具磨损检测技术

针对当前国内外刀具磨损检测的缺点和存在的问题,设计了基于机器视觉的刀具磨损检测方案,分析了刀具磨损检测的原理和识别过程,并结合图像处理的方法,采用自适应中值滤波对刀具图像进行平滑去噪,进一步得到刀具的二值化图像,再采用Canny边缘检测技术提取刀具轮廓信息.最后提出基于人工神经网络的刀具磨损检测算法.     

可加工陶瓷材料ZrO2/CePO4钻削刀具的磨损

通过ZrO2/CePO4陶瓷的钻削实验,研究刀具磨损特性,分析各因素对刀具磨损的影响.分别应用硬质合金和高速钢钻头对制备的可加工陶瓷ZrO2/CePO4进行钻削加工.通过主后刀面的磨损测试和电镜观察,考察ZrO2/CePO4钻削中的刀具磨损形态、过程以及刀具材料、刀具角度、冷却条件对刀具磨损的影响.结果表明,高速钢刀具因磨损严重,不适于ZrO2/CePO4陶瓷的钻削.可加工陶瓷ZrO2/CePO4钻削过程中,硬质合金钻头的磨损主要包括3种形态:主后刀面磨损、第一副后刀面磨损和横刃磨损.与低碳钢比较,钻削ZrO2/CePO4陶瓷时硬质合金刀具的磨损速度增长较快,冷却条件对刀具磨损的影响显著.刀具材料和冷却条件是影响ZrO2/CePO4陶瓷钻削刀具磨损的主要因素.     

盾构切削混凝土刮刀受力和磨损的离散元数值模拟研究

随着城市隧道建设过程中盾构切削混凝土基础案例逐渐增多,研究盾构刮刀在切削混凝土过程中的受力和磨损对于保障盾构安全高效掘进、拓宽盾构机适用范围意义重大.在前期试验的基础上,利用离散元软件EDEM,对刮刀切削混凝土过程进行了数值模拟,研究了刀具参数（刀具前角、刀具后角、刀具形状）、试件强度、切削深度和切削速度对刀具受力的影响,并基于Archard模型探讨了刀具的磨损情况.计算结果表明,刀具前角越大,刀具受力越小;刀具后角和形状对其受力影响较小;试件强度、切削深度和切削速度越大,刀具的受力越大.数值计算得到的刀具切削力平均值与室内试验结果总体上有很好的一致性.刀具磨损情况最为严重的部位是刀尖;刀具前、后角越大,刀具磨损越严重;刀具磨损随切削深度、试件强度、切削速度的增大而增大.研究成果可为盾构刮刀设计和选型提供参考.     

支持向量机的刀具磨损状态监测

为了监测刀具磨损状态,建立了一个基于功率传感器的刀具磨损状态监测系统.提出了一种基于主成分分析(PCA)与C-支持向量机(C-SVM)相结合的刀具磨损状态监测模型.通过功率传感器采集切削过程中的电流和功率信号,采用PCA对采集的参数进行特征提取,选择对刀具磨损状态影响最大的主成分作为C-SVM的输入样本,实现对刀具磨损状态的准确识别.通过数控车床切削实验表明,即使在较少的样本条件下,该方法仍然有效,并与反向传播(BP)神经网络进行了性能比较.     

超高强度钢高速切削工艺参数优化

针对超高强度钢高速铣削过程中刀具磨损严重的问题,采用金属陶瓷刀具对超高强度钢进行高速铣削试验,从而建立刀具磨损速率的预测模型.以切削速度、进给量和轴向切深3个切削工艺参数作为设计变量,以刀具磨损速率最小和切削效率最高作为优化目标,基于遗传算法对切削工艺参数进行优化,获得了最优切削工艺参数组合.     

刀具磨损的信号功率谱分析与监视

本文在试验的基础上,分析了切削过程中切削力与刀架振动加速度信号的功率谱及其它有关特征物理量之间的变化规律,提出了以功率谱的第一主峰频率对刀具磨损进行在线监视的方法。试验表明,该方法检测简单、结果可靠。     

高速铣削TC6钛合金的刀具磨损机理

通过物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（ CVD）涂层硬质合金刀具对α+β相钛合金TC6进行高速铣削加工,研究了PVD与CVD刀具在铣削TC6钛合金过程中的刀具磨损形态和磨损机理.结果表明：在相同的切削条件下,PVD涂层刀具后刀面磨损量更小,刀具寿命更长,更适合TC6钛合金的加工.其前刀面主要发生黏结磨损和氧化磨损,后刀面则为边界磨损,由于前刀面黏结磨损和后刀面边界磨损对切削刃的弱化作用,使得主切削刃发生了微崩刃.CVD涂层刀具寿命较短,其前刀面主要发生初期微崩刃和随之而来的月牙洼磨损以及黏结磨损;后刀面则为磨粒磨损,失效形式为涂层剥落.     

同时监控过程均值和方差漂移的VSI EWMA平均损失控制图设计

结合WLE控制图和VSI EWMA控制图,提出了基于田口损失函数下的可变抽样区间的EWMA控制图（简称VSI EWMA平均损失控制图）,它是一种在抽样区间可以变化的条件下能够同时检测过程均值和方差漂移的控制图;同时构造的新控制图通过添加控制限区分漂移类型,即在过程失控状态下区分是过程均值发生了漂移还是方差发生了漂移,或者两者都发生了漂移.通过与FP EWMA平均损失控制图及X-～S控制图进行比较,得出新构造的控制图对过程漂移具有更好的敏感性.     

连续搅拌釜式反应器出口浓度的在线质量控制

讨论在仅有ＣＳＴＲ出口浓度的离线分析数据时，出口浓度的控制问题，提出了一种集成过程控制和统计过程的方法，对浓度度进行控制，同时作出离线分析值的ＥＷＭＡ控制图，对过程进行监控。仿真表明，过程的稳态性能得到显著改善。     

控制图和EWMA控制图的灵敏性分析

在统计过程控制中通过分析X控制图,指出X图虽然对监测过程大波动非常灵敏,但对过程均值小漂移却不敏感,若结合使用判异规则,将导致虚发警报概率的增加。通过仿真数据图形化,分析了EWMA图的灵敏性,并与X图进行比较,结果表明EWMA图对监测过程小漂移比X图更灵敏,而X图对均值大偏移反应比较灵敏;两种控制图如互为补充,共同用于监测过程波动更有效。     

具有可变抽样区间的Poisson INAR(1)EWMA控制图

研究了监测带有泊松数的一阶取整数值自相关过程所用的指数加权滑动平均控制图,并对此控制图进行了可变抽样区间设计。利用马尔科夫链方法计算其平均报警时间,计算结果表明,在参数取值相同的情况下,VSI图的平均报警时间总是比FSI图小一些,即所设计的动态指数加权滑动平均控制图比固定抽样区间的控制图有更好的监控效果。     

基于Bootstrap方法的分布未知情况下的小波动过程质量控制

讨论了在质量特性分布未知的情况下对小批量生产过程中产生的较小异常波动进行监控的一种Bootstrap WV-EWMA控制图设计方法.首先引入赋权方差法将任意未知分布转换为两个正态分布,由此构造WV-EWMA控制图.然后通过对有限样本进行多次随机有放回抽样的Bootstrap方法对未知分布的集中和离散程度进行较为有效的统计估计,由此建立能够对分布未知的小批量过程进行质量监控的Bootstrap WV-EWMA方法.以平均运行长度ARL（average run length）为监控效率的衡量指标,提出了这种小波动控制图方法的优化参数设计方案,并通过与已有的方法进行对比说明这种方法的有效性.     

基于主成分分析的EWMA图对单只股票短期交易的监控

针对影响单只股票短期交易价格的诸多风险因素及投资者如何做出投资决策的问题,以美股中的美国航空为例,采用主成分分析法和EWMA控制图结合的方案,对控制图检测出的异常点给予分析.并与Shewhart单值控制图和多元T方控制图进行对比.结果表明:所用方法可以更有效地对单只股票短期交易进行预警和监控.     

建立以游程论为基础的控制图判断准则

控制图是统计质量管理的基本工具。运用控制图的重要问题在于弄清工艺波动是否归因于随机干扰。但这只能间接地从过程的非随机状态即控制图上点子的非随机排列来加以判断。通常基于多项分布建立起来的判断准则,由于忽视了点子出现顺序的信息,检出异常原因的能力很低。Schewhavt,Mostel-ler,Swed 和 Eisenhart 对此曾有所改进,但仍然丢掉了许多信息。作者在本文中试图阐明运用游程论判断控制图的优越性,并基于不同种类不同长度游程数的概率函数建立一套非随机状态的判断准则。对于同样的显著水平,按照这套准则,一般可以用比传统方法较小的样本及早揭示可能的异常原因。     

用Matlab实现智能圆图

介绍了微波技术中实现智能圆图的必要性、工具软件的优点和圆图构成原理。详细地阐述了智能圆图的实现过程，包括图形用户界面（GUI）、史密斯圆图、智能计算和演示动画的实现，给出了用程序生成的史密斯圆图、等反射系数圆以及阻抗点和输入阻抗点位置的图形。并且得出结论－用Matlab工具软件可以开发出多种智能软件。     

网络流的层次化分析及其在蠕虫早期检测中的应用

在NetFlow的基础上定义了2种新的网络流：主机层网络流和区域层网络流，并提出了相应的流量特征刻画方法．该定义从主机层和网络层对网络流量进行抽象，实现了底层网络流信息的合并，在不损失关键流量特征的前提下，可大大缩减网络流记录的数量．采用指数加权移动平均控制图模型对所提取的网络流特征进行预测和估计，并结合网络蠕虫的传播特征给出了一种网络蠕虫的早期检测方法．实验结果表明，所提检测方法可以准确地检测到蠕虫在局域网内的早期传播，进而为控制蠕虫传播赢得了宝贵的时间。