基于多传感器信息融合的CNC车削中心健康状态监测研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：201421203019河北工业大学硕士学位论文基于多传感器信息融合的CNC车削中心健康状态监测研究论文作者：李曼学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：仪器科学与技术指导教师：刘丽冰职称：教授资助基金项目：国家自然科学基金资助项目（51305124），河北省科技计划项目高端装备制造专项（16211803D），天津市自然科学基金资助项目（16JCYBJC19100）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofInstrumentScienceandTech

2、nologyTHERESERCHOFHEALTHMONITORINGOFCNCTURNINGCENTERBASEDONMULTI-SENSORINFORMATIONGFUSIONbyLiManSupervisor:Prof.LiuLibingMay2017ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundation,China(No.50235124),HebeiScienceandTechnologyPlan(No.16211803D),andtheTianjinNaturalScienceFoundation,China(No

3、.16JCYBJC1900).河北工业大学硕士学位论文摘要“中国制造2025”战略推动数控机床向智能化、信息化、物联化方向发展，这对数控机床的维护与维修提出了新的挑战。本文以CNC车削加工中心为研究对象，进行健康监测方法及应用技术研究，为机床维护及使用中技术方案的确定提供参考依据，对于实际生产中恰当配置维护资源，延长机床的正常服役时间，减小和避免突发故障有重要意义。完成了如下工作：⑴根据CNC车削中心关键系统及部件的劣化机理确定健康状态特征信号，然后研究基于多特征信号融合进行CNC车削中心健康状态监测的机理及方法；⑵考虑到CNC加工工艺系统及加工过程的复杂性，采用一种数字样机数

4、值模拟与智能优化算法相结合的方法，首先通过数值模拟使不同对象、不同工况、不同健康状态的复杂特征信号及变化规律涌现，再采用粒子群优化算法进一步优化监测测点布局，并实验验证布置方案的可行性；⑶研究健康状态特征信号的时域、频域及时频域多域特征提取方法，针对CNC车削中心健康状态动态变化规律，采用动态模糊神经网络建立CNC车削中心关键部件的健康状态辨识模型；⑷基于ZigBee无线通信和数控系统HMI二次开发技术设计了一套实时的、在线的、集成化的CNC车削中心健康监测实验系统，并验证了本文技术方案的可行性及实用性。关键词：CNC车削中心，健康状态监测，多传感器信息融合，ZigBee无线通

5、信，HMI二次开发I基于多传感器信息融合的CNC车削中心健康状态监测研究ABSTRACT"MadeinChina2025"developmentplanningmakestheCNCmachineintelligent,informationalandinstrumented,whichchallengesthemaintenancetechnologyofCNCmachine.ThispaperaimsatresearchingamethodofhealthmonitoringofCNCturningcenter,whichplaysanimportantroleinthec

6、onfigurationofmaintenanceresource,increasingtheservicelifeandreducingsomesuddenfaultsoftheadvancedCNCmachine.Thecontributionsofthisdissertationmaybesummarizedasfollows:First,itischoosetoanalyzedeteriorationmechanismofthecriticalsystemsandcriticalcomponentsofCNCmachine,healthsignals.Besides,t

7、hemeasuresareresearchedofhealthmonitoringofCNCturningcenterbasedonmulti-sersorinformationfusion.Second,amethodwhichcombinesnumericalsimulationofdigitalprototypeandintelligentoptimizationalgorithmisusedbecauseofthecomplexityofCNCprocessingsystemandp