[发明专利]一种基于栈式自编码器和支持向量机的磨削颤振检测方法

说明书

本发明公开了一种基于栈式自编码器和支持向量机的磨削颤振检测方法，首先利用有标签数据和测试数据共同训练栈式自编码器；然后，使用训练后的栈式自编码器对有标签数据进行处理得到的有标签特征训练支持向量机；最后，将通过训练后的栈式自编码器对测试数据提取的测试数据特征作为训练后的支持向量机的输入，进行故障诊断，得出诊断结果。本发明方法具有通用性，颤振的判断不受加工设备，加工参数的影响，适合磨削颤振的检测，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。

技术领域

本发明涉及机床颤振检测技术领域，特别涉及一种基于栈式自编码器和支持向量机的磨削颤振检测方法。

背景技术

磨削加工作为常见的终加工工艺，对产品加工效率、几何精度和表面质量具有决定性影响，磨削颤振的发生会加剧砂轮磨损，产生异常噪声，削减机床部件寿命，降低产品加工精度和表面质量，磨削颤振行为的演变具有阶段性，通常包括早期、上升期和稳定发展三个阶段，在磨削加工过程中，只有在颤振早期实现检测并采取抑制措施，方能避免颤振对产品加工精度和表面质量产生破坏，目前，已有的磨削颤振在线检测方法通用性差，主要体现在颤振阈值对加工设备和加工参数敏感，因此，需要有种检测方法能够提取出颤振无关加工参数的特征。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种能实现磨削颤振的早期检测，避免磨削颤振对产品加工质量的影响的一种基于栈式自编码器和支持向量机的磨削颤振检测方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于栈式自编码器和支持向量机的磨削颤振检测方法，包括以下步骤：

步骤一，通过有标签数据和测试数据训练栈式自编码器，获得栈式自编码器各层神经元连接权值，具体步骤如下：

(1)在发生颤振的磨齿机砂轮架上安装三轴加速度传感器(356A15,PCB,USA)；

(2)利用数据采集设备和加速度传感器，采集加速度传感器测得的振动信号x₂(t)，其中，t代表时间；

(3)对振动信号x₂(t)进行归一化，具体方法为x₂′(t)＝x₂(t)/max(x₂(t))；

(4)对归一化后的振动信号x₂′(t)进行分段，每段信号包含M个数据点，多余的数据点舍弃，得到处理后的振动信号[·]^T表示矩阵的转置，t₁，t₂，…，t_m′代表分段处理后信号所在的时间序列，m′代表x₂′(t)分段的段数；

(5)为处理后的振动信号添加“正常”标签和“故障”标签，获得有标签数据可以基于信号的时频图对其进行添加标签；

(6)同(1)～(4)步，采集待测磨齿机砂轮架上的振动数据并处理，获得测试数据

(7)建立栈式自编码器模型，将测试数据和有标签数据输入栈式自编码器模型进行训练，得到栈式自编码器各层神经元连接权值；

其中栈式自编码器是多个自动编码器叠加得到：第一级自动编码器的编码输出作为第二级自动编码器的输入，第二级自动编码器的编码输出作为第三级自动编码器的输入，以此类推；栈式自编码器的训练是通过对数据的逐层学习完成的；

训练栈式自编码器的实现步骤如下所示：