论文题目: 刀具破损监测系统的研究与开发
论文类型: 硕士论文
论文专业: 机械电子工程
作者: 刘晓明
导师: 杨平
关键词: 小波变换,消噪,奇异性,射频
文献来源: 电子科技大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着柔性制造系统技术的出现，人们逐渐重视对加工过程的在线监测，而刀具监测是其中的关键环节。因为一旦刀具破损将造成程度不同，甚至极为严重的损失，并引起FMS系统总体技术经济效益的下降。因此，对刀具破损进行实时监控是必要的。 刀具监测的研究大致可分为两个方面：其一是信号拾取，即采集何种信号、使用何种传感器及如何采集；其二是信号处理，也即如何从信号中提取特征量来判断刀具的状态。其中如何从低信噪比的特征信号中消除干扰及特征提取是刀具监测的关键技术。 本文选取切削力信号作为监测信号，系统研究了信号的数据采集、消噪及特征提取等问题。采用了射频无线传输的方式解决了信号传输中的限制，提高了适应性；同时针对检测信号的非平稳特性以及夹杂的干扰噪声给特征提取带来的困难，结合LabVIEW高效灵活的图形化界面编程能力、数据采集的简便及MATLAB的强大的数字分析处理算法，构建了以单片机作为下位机进行数据采样；上位机以MATLAB提供核心数据处理算法的虚拟信号消噪，特征提取信号分析仪。通过调用小波变换函数对检测信号进行消噪，并对消噪信号进一步判别其突变点，预测信号的动态变化趋势。仿真结果表明该方法具有较强的抗干扰及消噪能力，较高的监测精度和可靠性好的优点。
论文目录:
第一章 绪论
1.1 问题的提出
1.2 刀具监测的发展现状及方法
1.3 刀具破损监测技术的研究方法
1.3.1 声发射监测技术
1.3.2 切削力监测技术
1.3.3 破损监测核心技术
1.4 刀具监控系统的发展趋势
1.5 刀具破损监测研究的意义
1.6 本文研究内容
1.7 本章小结
第二章 刀具破损监测系统总体方案
2.1 系统总体方案设计
2.1.1 系统硬件功能结构
2.1.2 系统软件功能结构
2.2 系统涉及的相关监测技术
2.2.1 声发射监测法
2.2.2 功率微分监测法
2.2.3 切削力监测法
2.3 系统设计要点
2.4 本章小结
第三章 监测信号拾取与处理
3.1 切削加工过程数据的特征
3.2 监测信号的拾取
3.3 信号消噪处理
3.3.1 小波基础知识理论
3.3.2 小波降噪的原理
3.4 信号特征提取(奇异点判定)
3.4.1 小波变换与信号的奇异性
3.4.2 信号奇异性的数学描述
3.4.3 小波变换与 Lipschitz奇异性的关系
3.5 信号发展趋势预测
3.6 本章小结
第四章 监测系统硬件设计
4.1 基于 MCU的数据采集单元硬件设计
4.1.1 单片机的选择
4.1.2 抗干扰设计要点
4.1.2 硬件电路具体实现
4.2 基于nRF905的无线收发模块的硬件设计
4.2.1 芯片的选择及特点
4.2.2 天线的设计
4.2.3 与单片机的接口电路
4.3 本章小结
第五章 监测系统软件设计
5.1 监测信号的数据采集程序
5.2 监测信号的无线收发程序
5.3 监测信号分析处理程序
5.3.1 开发软件介绍
5.3.2 软件功能
5.3.3 信号分析处理主程序设计
5.4 本章小结
第六章 系统仿真与调试
6.1 刀具监测系统的硬件调试
6.2 刀具监测系统的软件调试及仿真
第七章 总结与展望
参考文献
致谢
附录A 基于无线收发的数据采集板卡
附录B 监测系统主要程序
发布时间: 2006-11-28