基于多传感器信息融合的外圆磨削加工过程监视
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
的最终 目的是利用 多传感器共 同联 合操作 的优势 ，来
片 出问题 ） 、软 件 故 障 （ 如系 统 软件 、应 用 软件 或
提 高整个传感器 系统的有效性 。可 以看 出， 息 融合 信 是一 个 多级别 、多 层次 的智 能化 信 息处 理过程 。多 源 信 息是 信息 融合 的加 工对 象 ，协 调优 化和 综 合处 理是信 息 融合 的核 心 。 目前信 息融 合 技术 虽然 在 目 标 识别 、医学诊 断等 领域 得 到 了广 泛 的应 用 ，但 在 故障诊 断领 域 ，这 一技 术 的应用 尚处于起 步 阶段 。 １ 加 工过 程 中传 感器 的监 测特 征
征 （ 故障模式 ） ，开展 了对 故障进行识别和定位控制方法 的研 究 。针对外 圆磨削过程 的监测系统，介绍 了一种基 于层次结构的信息融合故障诊断模型和框 图系统 。从原始信号中提取特征量，从各特征量 的相互作用关系 中制定 控 制决策 。实际应用效果表 明，基于 多传感器信息融合 的外 圆磨 削加 工过程监视 ，控制 系统 是有效 的。 关键 词 多传感器信息融合 结构模型 外 圆磨削 过程监控
一
定 准 则 下 将 各 种 传 感 器 在 空 间和 时 间上 的互 补
种 自动化 、高度 复杂 、高 度集 中 的系统 。其 加工
和冗 余信 息进 行分 析 、综合 、支 配和 使用 ，获 得对
工 况条 件 、类 型及 工件 等 因素 复杂 多变 ，故 障或 异 常 的随 机 性 大 、 类 型 多 。从 加 工过 程 变 化 的角 度 看 ，其变化可分 为突发 性、随机性 、缓变性 ３种 。从 控制系统的角度看，又可分为硬件故障 （ 如系统级、单
多数专家认为，多传感器信息融合是指对充分
利用 不 同时 问和不 同空 间的多 传感 器资 源 ，采 用计
单 一 工 况 或 工 况 变 化 不 频 繁 的 简 单 设 备 的 加工 过
程状 态监 测 。
算机技术对按 时间序 列获得 的多传感器观测信 息， 在
一
加 工过程 中的故 障分 析 ：现代机 械 制造系 统是
控 。通过 监测 到一 系 列机 、 电、液 、气 等状 态 变量 来 分析 和判 断 设备 的状态 及 故 障或异 常情 况 ，进 而
找 到 故 障 的 具 体位 置 ， 预 测 故 障 的 发 展 和 潜 在 危
应具备的功能如图 １ 所示。图中绘出了离散监测和 连续 监测 两种 监测 功 能 。离散 监测主 要 是指对 设备
４ ９
精密 制造 与 自动化 及加 工产 品的质量 。这 些信 息 的共 同特 征是 以模 拟
量 的形式 出现 的 。监控 系 统应 正确 地 使用和 分析 融
２ １ 年 第 ４期 ０１ 提 取 的特 征 信 息 进 行 综 合 分析 和 处 理 的 中间 层 次 融合 。它 既需 要数据 层 的融合 结果 ，同时 也需要 有 关诊 断对象 描述 的诊 断知识 的融 合结果 。诊断知 识 既包括 先验 的各种 知识 ，如基 于规 则的知 识 ，基 于 动 态模 型 的知识 ，基于故 障树 的知识 ，基 于神经 网 络 的知 识等 ，也包括 数据 采掘 系统得 到 的有关对 象
设 备 各 部 分 提 取 相 应 的 多 个 感 兴趣 的参 数 和 状 态 变量 ，然 后进行 综 合分 析 、判 断 ，从 而达 到 了准确
定位 故 障和 正确决 策 的 目的 。 多传 感器 监测 功 能：现产品的质量， 必 须 对 设 备 的 运 行 状 态 及 加 工 过 程 的 状 态 进 行 监
运行 过程 的状 态进 行监 测 ，其 离散状 态变 量包 括二 进制 的数 字控 制信 号 。如 系统层 和单 元层 的控 制信 息 及 通 信 信 号 ，数 控 系 统 和底 层 Ｐ Ｃ 的控 制 信 Ｌ 息 ，以及 机械 辅助 定位 机构 运行 状态 的开 关传 感器
险 ，以及 加 工质量 的变化 趋势 ，并 由此 确定 应采 取
其他相关软件出故障）和干扰故障 （ 如雷电干扰、电
压 突破 、瞬变 性 的 电磁 干扰 等 ）三 大类 型 。 由此可 见 ，对 于 现代制 造 系统 ，利用传 统 的单传 感 器 对 单 参 数 的监 测 与 诊 断 是无 法 满 足 需 求 的 。 必须 采用 多传 感器 的监 测和 多参 数 的综合 决策 方法 ，对 加工
精密 制造 与 自动化
２ １ 年第 ４ ０１ 期
基于 多传感器信 息融合 的外 圆磨削加工过程监视
赵 中敏
（ 淮海 工 学 院 工程 训 练 中心
摘 要
江苏连 云 港 ２ ２ ０ ） ２０ ５
多传感信息融合是一个多级别 、多层次的智能化信息处理过程 。为此，根据系统 的某些检测得到故障表
往数据的可靠性不高 ， 而且可能出现误报警或漏诊 的现 象 。这种 单传 感 器 、单 信 号 的方 法 只能适 用 于
以及其加工过程物理状态变量的传感信号，以及从 测 量 工 件 和 刀 具轮 廓 尺 寸 的传 感 器 中获 取 的几 何 数据等 。它们直接关系到设备加工过程 的正常运行
的相应 措施 和对 策 。
单传感器检测特征： 早期的监测系统一般只采 用 一种传 感 器来 测量 和处 理单 一信 号 ，由于 这种 监
测 方法 简单 ，虽然 也 能局部 地解 决某 些 问题 ，但 往
信号和一般 Ｉ 的信号等。这些信息的共同点是以 ／ ０
数字 量 的形式 出现 的 。连续 监测 是指 测量加 工 设备
元级 Ｃ ＮＣ系 统和 Ｐ Ｃ等 控制 装置 出错 或 电路 、芯 Ｌ
被测对象的一致解释与描述 ，进而实现相应 的决策
和 估 计 ，使 系 统 获 得 比它 的组 成 部 分 更 充 分 的信 息 。信 息 融 合 的 目的 是 基 于 各 传 感 器 分 别 观 测 信 息 ， 过对信 息的优 化组合导 出更 多的有效信息 ，它 通
片 出问题 ） 、软 件 故 障 （ 如系 统 软件 、应 用 软件 或
提 高整个传感器 系统的有效性 。可 以看 出， 息 融合 信 是一 个 多级别 、多 层次 的智 能化 信 息处 理过程 。多 源 信 息是 信息 融合 的加 工对 象 ，协 调优 化和 综 合处 理是信 息 融合 的核 心 。 目前信 息融 合 技术 虽然 在 目 标 识别 、医学诊 断等 领域 得 到 了广 泛 的应 用 ，但 在 故障诊 断领 域 ，这 一技 术 的应用 尚处于起 步 阶段 。 １ 加 工过 程 中传 感器 的监 测特 征
征 （ 故障模式 ） ，开展 了对 故障进行识别和定位控制方法 的研 究 。针对外 圆磨削过程 的监测系统，介绍 了一种基 于层次结构的信息融合故障诊断模型和框 图系统 。从原始信号中提取特征量，从各特征量 的相互作用关系 中制定 控 制决策 。实际应用效果表 明，基于 多传感器信息融合 的外 圆磨 削加 工过程监视 ，控制 系统 是有效 的。 关键 词 多传感器信息融合 结构模型 外 圆磨削 过程监控
一
定 准 则 下 将 各 种 传 感 器 在 空 间和 时 间上 的互 补
种 自动化 、高度 复杂 、高 度集 中 的系统 。其 加工
和冗 余信 息进 行分 析 、综合 、支 配和 使用 ，获 得对
工 况条 件 、类 型及 工件 等 因素 复杂 多变 ，故 障或 异 常 的随 机 性 大 、 类 型 多 。从 加 工过 程 变 化 的角 度 看 ，其变化可分 为突发 性、随机性 、缓变性 ３种 。从 控制系统的角度看，又可分为硬件故障 （ 如系统级、单
多数专家认为，多传感器信息融合是指对充分
利用 不 同时 问和不 同空 间的多 传感 器资 源 ，采 用计
单 一 工 况 或 工 况 变 化 不 频 繁 的 简 单 设 备 的 加工 过
程状 态监 测 。
算机技术对按 时间序 列获得 的多传感器观测信 息， 在
一
加 工过程 中的故 障分 析 ：现代机 械 制造系 统是
控 。通过 监测 到一 系 列机 、 电、液 、气 等状 态 变量 来 分析 和判 断 设备 的状态 及 故 障或异 常情 况 ，进 而
找 到 故 障 的 具 体位 置 ， 预 测 故 障 的 发 展 和 潜 在 危
应具备的功能如图 １ 所示。图中绘出了离散监测和 连续 监测 两种 监测 功 能 。离散 监测主 要 是指对 设备
４ ９
精密 制造 与 自动化 及加 工产 品的质量 。这 些信 息 的共 同特 征是 以模 拟
量 的形式 出现 的 。监控 系 统应 正确 地 使用和 分析 融
２ １ 年 第 ４期 ０１ 提 取 的特 征 信 息 进 行 综 合 分析 和 处 理 的 中间 层 次 融合 。它 既需 要数据 层 的融合 结果 ，同时 也需要 有 关诊 断对象 描述 的诊 断知识 的融 合结果 。诊断知 识 既包括 先验 的各种 知识 ，如基 于规 则的知 识 ，基 于 动 态模 型 的知识 ，基于故 障树 的知识 ，基 于神经 网 络 的知 识等 ，也包括 数据 采掘 系统得 到 的有关对 象
设 备 各 部 分 提 取 相 应 的 多 个 感 兴趣 的参 数 和 状 态 变量 ，然 后进行 综 合分 析 、判 断 ，从 而达 到 了准确
定位 故 障和 正确决 策 的 目的 。 多传 感器 监测 功 能：现产品的质量， 必 须 对 设 备 的 运 行 状 态 及 加 工 过 程 的 状 态 进 行 监
运行 过程 的状 态进 行监 测 ，其 离散状 态变 量包 括二 进制 的数 字控 制信 号 。如 系统层 和单 元层 的控 制信 息 及 通 信 信 号 ，数 控 系 统 和底 层 Ｐ Ｃ 的控 制 信 Ｌ 息 ，以及 机械 辅助 定位 机构 运行 状态 的开 关传 感器
险 ，以及 加 工质量 的变化 趋势 ，并 由此 确定 应采 取
其他相关软件出故障）和干扰故障 （ 如雷电干扰、电
压 突破 、瞬变 性 的 电磁 干扰 等 ）三 大类 型 。 由此可 见 ，对 于 现代制 造 系统 ，利用传 统 的单传 感 器 对 单 参 数 的监 测 与 诊 断 是无 法 满 足 需 求 的 。 必须 采用 多传 感器 的监 测和 多参 数 的综合 决策 方法 ，对 加工
精密 制造 与 自动化
２ １ 年第 ４ ０１ 期
基于 多传感器信 息融合 的外 圆磨削加工过程监视
赵 中敏
（ 淮海 工 学 院 工程 训 练 中心
摘 要
江苏连 云 港 ２ ２ ０ ） ２０ ５
多传感信息融合是一个多级别 、多层次的智能化信息处理过程 。为此，根据系统 的某些检测得到故障表
往数据的可靠性不高 ， 而且可能出现误报警或漏诊 的现 象 。这种 单传 感 器 、单 信 号 的方 法 只能适 用 于
以及其加工过程物理状态变量的传感信号，以及从 测 量 工 件 和 刀 具轮 廓 尺 寸 的传 感 器 中获 取 的几 何 数据等 。它们直接关系到设备加工过程 的正常运行
的相应 措施 和对 策 。
单传感器检测特征： 早期的监测系统一般只采 用 一种传 感 器来 测量 和处 理单 一信 号 ，由于 这种 监
测 方法 简单 ，虽然 也 能局部 地解 决某 些 问题 ，但 往
信号和一般 Ｉ 的信号等。这些信息的共同点是以 ／ ０
数字 量 的形式 出现 的 。连续 监测 是指 测量加 工 设备
元级 Ｃ ＮＣ系 统和 Ｐ Ｃ等 控制 装置 出错 或 电路 、芯 Ｌ
被测对象的一致解释与描述 ，进而实现相应 的决策
和 估 计 ，使 系 统 获 得 比它 的组 成 部 分 更 充 分 的信 息 。信 息 融 合 的 目的 是 基 于 各 传 感 器 分 别 观 测 信 息 ， 过对信 息的优 化组合导 出更 多的有效信息 ，它 通