LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Підвищення якості діагностування інструментів на основі багаторівневого розпізнавання станів їх різальної частини

частина інструменту має складну форму, що спричиняє безліч схем, моделей зношування, формо змін і відмов робочих поверхонь і різальних кромок (тобто і інструменту в цілому). Іншими словами, кількість класів станів робочої частини РІ і її елементів тут значно зростає. Складна структура різальної частини РІ спричиняє необхідність багаторівневого розпізнавання станів системи її елементів. Під багаторівневим діагностуванням станів РІ в широкому сенсі розуміємо процес прийняття рішення про стан різальної частини РІ за результатами послідовного або паралельного розпізнавання станів декількох елементів системи різання. Під багаторівневим діагностуванням у вузькому сенсі розуміємо процес прийняття рі шення за результатами послідовного, порівневого розпізнавання станів однієї або декількох зношених поверхонь РІ: від рівня макродефектів – оцінки форми зони зношування в цілому – до рівня дефектів і мікродефектів – текстурних складових поверхні зношування, обумовлених кінематикою й фізикою процесу різання (рис. 5). Найбільший розвиток в роботі набув саме цей варіант.

Розроблено підхід до багаторівневого діагностування станів РІ, що передбачає послідовне (порівневе) "занурення" – розпізнавання дефектів все більш дрібної структури.

На 1-му рівні здійснюється автоматична реєстрація та виділення макродефектів різальної частини РІ по одному з таких варіантів: 1) виділення контурів зон зношування по задніх поверхнях; 2) виділення контурів зон зношування по заднім і по передній поверхнях; 3) виділення контуру зони зношування по передній поверхні й так званого узагальненого контуру різальних кромок (УКРК).



УКРК являє собою результат сполучення образів різальних кромок нового та зношеного РІ. Він є відображенням обсягу зношеної зони РІ. Після виділення зон або відображень макродефектів виконується автоматичне розпізнавання їхніх класів.

На 2-му рівні відбувається автоматична реєстрація, виділення та позиціонування локальних дефектів (текстур) контактних поверхонь різальної частини РІ – слідів концентрованого зношування та місць формування проточин. Після цього виконується автоматичне розпізнавання класів локальних дефектів контактних поверхонь і їхнього просторового положення стосовно формоутворюючих ділянок різальної кромки інструменту.

На 3-му рівні (рівні максимальної глибини діагнозу) здійснюється автоматична реєстрація, виділення й розпізнавання мікродефектів – слідів абразивного та адгезійного зношування, тріщин, мікроруйнувань покрить та ін. Зображення зон зношування РІ реєструються з розрізнювальною здатністю, достатньою для виявлення мікродефектів. Однак, для підвищення швидкості виявлення дефектів верхніх рівнів виконується обробка укрупнених цифрових матриць зображень.

Такому підходу відповідає новий метод розпізнавання станів РІ, що передбачає наступну послідовність дій: 1) формування системи образів (проекцій) зон зношування РІ й визначення комплексу відповідних ознак; 2) розпізнавання класу макродефекту – класу форми контуру зони зношування різальної частини РІ по задніх поверхнях; 3) розпізнавання класу макродефекту – дефекту форми контуру зони зношування різальної частини РІ по передній поверхні; 4) розпізнавання класу УКРК; 5) визначення положення вершини й формоутворючої ділянки різальної кромки (ФДРК) – базових елементів структури системи різальної частини зношеного РІ; 6) локалізація й розпізнавання класів дефектів – елементів текстури зони зношування різальної частини РІ по задніх поверхнях, визначення їх положення стосовно ФДРК; 7) виявлення мікродефектів задньої поверхні РІ, ухвалення рішення про механізм зношування задньої поверхні; 8) локалізація й розпізнавання класів дефектів – елементів текстури зони зношування різальної частини РІ по передній поверхні, визначення їх положення стосовно ФДРК; 9) виявлення мікродефектів передньої поверхні РІ, прийняття рішення про механізм зношування; 10) узагальнена багаторівнева оцінка стану системи елементів різальної частини, ухвалення рішення про працездатність РІ, ідентифікація моделі відмови даного РІ, прогноз залишкового ресурсу інструменту, формування управляючих впливів на технологічну систему.

Введено позначення класів станів РЧ (класів дефектів) різного рівня: – множина класів станів зношеної задньої поверхні ( ) першого рівня, тобто класів форми макродефектів (зони зношування по задній поверхні); – множина класів станів зношеної задньої поверхні РІ другого рівня, тобто класів дефектів на поверхні макродефекту зони зношування по задній поверхні (проточини, сліди канавкового зношування (КЗ) та ін.); – множина класів станів зношеної задньої поверхні РІ третього рівня, тобто класів мікродефектів на поверхнях макродефекту або дефектів (адгезійні вириви на поверхні канавки, КЗ, тріщини, подряпини та ін.).

Класи 1-го рівня – класи форми зовнішніх границь зони зношування. Наприклад, для зношеної задньої поверхні – рівномірне зношування вздовж головної РК; – зношування при вершині; – нерівномірне зношування при вершині та вздовж головної РК і т.п.

Класи 2-го рівня – класи дефектів: – виявлена проточина на головній задній поверхні поза зоною; – присутні канавки на головній задній поверхні та інше.

Класи 3-го рівня – класи мікродефектів: – у зоні розпізнані сліди адгезійних виривів; – в зоні розпізнані сліди абразивного зношування (подряпини і т.п.).

Остаточний результат багаторівневого розпізнавання стану різця відображається виразом типу: , де: i, j, k – поточні позначення номерів класів станів на відповідних рівнях.

На 1-му рівні застосовуються статистичні методи розпізнавання, модифіковані нечіткою логікою, і нейронні мережі. На 2-му і 3-му рівнях для розпізна вання використовуються ознаки, сформовані з застосуванням методів аналізу реалізацій випадкових процесів і фрактального аналізу. Крім того, тут доцільно використання нечіткої класифікації.

Паралельно з виділенням дефектів здійснюється пошук особливих точок (), поєднуючих елементів () і сформованих в результаті зношування елементів структури різальної частини (рис. 6).

Первинний образ зони зношування (цифрове зображення) містить інформативну частину, що відображає поточний стан зношеної задньої поверхні ( ), неінформативні елементи (зображення незношених ділянок задньої поверхні –, фон над зоною зношування – F) і завади (): .Тому на першому етапі обробки здійснюється фільтрація зображення.

Потім виконується порівневе формування вторинних образів зони зношування – виділення контурів зон макродефекту ( ), дефектів ( ) і мікродефектів ( ), що може бути дано у вигляді рівневих відображень:


, , .

Кожному з відображень відповідає окремий алгоритм перетворення інформації про стан різця.

Запишемо основні співвідношення між образами різальної частини та дефектами, що виявляються:


, ,



де: – канавка на зношеній задній поверхні ( ); i = 1...m; m–кількість канавок;

– проточини на головної задній і допоміжній задній поверхнях;

– одиничний або сукупний слід від адгезійних виривів;

n – кількість розпізнаних адгезійних виривів;

– подряпина контактної поверхні – одиничний слід абразивного зношування;

j = 1...p, p – кількість розпізнаних подряпин;

– слід від відшаровування ділянки