[发明专利]微细电火花加工间隙放电状态的检测方法

摘要

本发明涉及电火花加工放电间隙状态的检测技术和方法，一种微细电火花加工间隙放电状态的检测方法，采用模糊控制模块方法，以电压、电流信号作为模糊控制模块的输入，还具有LVQ神经网络结构和统计求和与电火花加工的间隙放电状态划分准则的方法；先建立模糊控制模块，对每一个放电采样点进行放电状态检测，根据采样点的电压、电流值，通过所建立的模糊逻辑规则表，再用LVQ神经网络结构对采样点的放电状态值进行归类，对一组放电采样点进行统计求和，按放电状态划分准则确定电火花加工的间隙放电状态用梯形的隶属度函数能够很好地描述电压、电流的各种状态。该方法提供一种实时、准确、稳定、可靠的微细电火花加工间隙放电状态的检测方法。

主权项

1.一种用于电火花加工中间隙放电状态的检测方法，采用模糊控制模块方法，以电压、电流信号作为模糊控制模块的输入，其特征是还具有LVQ神经网络结构和统计求和与电火花加工的间隙放电状态划分准则的方法；先建立模糊控制模块，对每一个放电采样点进行放电状态检测，根据采样点的电压、电流值，通过所建立的模糊逻辑规则表，用模糊控制模块计算出放电采样点的放电状态值，再用LVQ神经网络结构对采样点的放电状态值进行归类，对一组放电采样点进行统计求和，最后，按放电状态划分准则确定电火花加工的间隙放电状态用梯形的隶属度函数能够很好地描述电压、电流的各种状态；具体步骤如下：(1)将采样点的电压、电流信号作为模糊控制模块的输入，根据电火花加工各种放电状态中电压、电流值存在不同取值范围的特点，确定电压、电流的梯形隶属度函数在不同放电状态下的各项参数。可划分成五种状态：空载、火花放电、过渡电弧、稳定电弧和短路；采样电压值在0V-20V(low voltage)区间包含短路状态和脉冲间隔，若检测到电流，则此时采样点是短路状态，否则，是脉冲间隔；采样电压值在15V-35V(middle voltage)区间内包含火花/电弧放电状态和脉冲间隔，若放电间隙中检测到电流，则此时采样点的放电状态是火花/电弧放电状态，否则是脉冲间隔；采样电压值在30V-90V(highvoltage)区间内，主要是脉冲间隔和火花/电弧放电状态，一般为二次放电；在90V附近会出现开路状态，若放电间隙中检测到电流，则为火花/电弧放电状态，若无电流则主要是脉冲间隔，在附近有时会出现开路状态；采样电压值在80V-120V(super high voltage)以开路状态为主，若电压没有超过90V时，有时会出现脉冲间隔；电流只有两种状态，即有电流状态0.4A-10A(highcurrent)和无电流状态-10A-0.5A(low current)；建立模糊控制逻辑规则表如下：                                     Voltage(电压) Low(低压)  middle(中压)  High(高压)  Super high(超高压) Current (电流)  Low(底) Off(脉间)  off(脉间)  off(脉间)  open(开路)  High(高) Short(短路)  Spark/arc(火花/拉弧)  Spark/arc火花/拉弧)  ×经过模糊逻辑规则推理得出的采样点的放电状态值作为模块的输出，为简化计算，输出采用高度为1的矩形隶属度函数，代表放电采样点的放电状态，各矩形区间分别代表相应放电状态值的取值范围，用四个区间表示四种状态：短路：[00.5]，脉冲间隔：[11.5]，火花/电弧放电：[22.5]，开路：[33.5]，(2)为使LVQ神经网络对状态区间划分准确，在每一区间中取代表区间特征的三个值作为LVQ神经网络学习样本：区间的最小值、中间值与最大值；通过学习样本的选取，将每一状态又划分了三个子类，分别由LVQ神经网络中的第一层的三个神经元代表，因此第一层的神经元也即隐含层的神经元数为12个，而输出层的神经元根据输出状态划分为4个。以这种形式划分，任何一采样点的状态值经过神经网络结构计算后都会准确的映射成状态矢量。(3)对极间间隙放电状态的检测，采用统计方法，以一组采样点为单位，分析、比较统计数据，电火花加工间隙放电状态的划分准则：在一组采样点的放电状态矢量经统计求和后，首先比较开路元素值与短路元素值的大小，然后计算代表开路状态的元素值与代表短路状态的元素值之和占代表正常火花/电弧状态的元素值、代表开路状态的元素值和代表短路状态的元素值之和的比率，若开路元素值大于短路元素值，如果上述比率大于2/3，则间隙放电状态是开路状态，如果小于2/3，则间隙放电状态是正常火花放电状态。若开路元素值小于短路元素值，若上述比率小于1/3，则间隙放电状态是正常火花放电状态；若比率大于1/3而小于3/7，则间隙放电状态是过渡电弧放电状态；若比率大于3/7而小于5/9，则间隙放电状态是稳定电弧放电状态；若比率大于5/9，则间隙放电状态是短路状态，流程图如下。