基于熵概念的数控加工误差实验研究

在前期研究信息熵引入误差测量领域的工作基础上,通过实验设计加工出一批零件样本,并分别应用现代不确定度评定方法和熵方法对其两种典型表面的3个主要轮廓尺寸进行不确定度评定。分析结果表明,用熵方法评定测控系统的不确定度与现代不确定度评定方法结果十分接近,特别是在分析圆锥轮廓加工误差时,通常应用现代不确定度评定方法仅能分析轮廓某一特定位置的静态数据,而应用熵方法进行不确定度评定分析时,只要知道数控机床跟随特性便能计算出动态熵值,从而能实时反映数控加工动态误差。     

数控机床刀具半径补偿功能的应用研究

数控车削加工是以假想刀尖进行编程,而切削加工时,由于刀尖圆弧半径的存在,实际切削点与假想刀尖不重合,从而产生加工误差。为满足加工精度要求,又方便编程,需对刀尖圆弧半径进行补偿。本文对刀尖半径补偿的概念,刀尖方位的确定、补偿方法和参数设置进行了介绍,同时阐述了刀尖半径补偿的过程,就应用过程中出现的问题加以介绍。     

深孔镗铰刀轨迹方程及导向块的合理位置

一、前言深孔刀具长径比大，刚度低，如何保证刀尖回转轨迹为正圆，加工出高几何精度的孔，关键在于刀具的导向块支承在已加工表面上所起的自身导向作用。导向表面的不圆度直接决定了刀尖回转运动的圆度误差，这对于精密深孔的影响尤为突出，而它们之间的关系又远非线性的，要复杂得多。那么深孔锋铰刀的刀尖回转轨迹如何？导向表面的不圆度将如何影响被加工表面的几何形状精度？从导向表面不圆度对加工表面的影响为最小出发，如何确定导向块分布的合理位置？这些，就是本文所要讨论的主要问题。这对于刀具结构的合理设计以及加工质量的提高…     

测量与控制系统精度评价的熵方法

通过对传统测控系统误差的分析,建立测量与控制系统精度评价的熵方法分析通用模型。为消除量纲对熵值计算的影响,并使连续变量离散化,提出以分辨率为单位对量程区间进行刻划(即“刻度概率”),进而推导建立静态和动态熵方法不确定度评价指标体系,为测量与控制系统精度的进一步分析提供了依据。     

金刚石刀具刀尖圆弧波纹度的测量及评价

为实现金刚石刀具刀尖圆弧波纹度超精密测量,构建了基于原子力显微镜(AFM)和精密回转轴系的刀尖圆弧轮廓测量系统,研究了刀尖圆弧波纹度评价方法和控制测量系统引入误差的策略。提出了评价刀尖圆弧波纹度时截止波长的确定原则和方法,并介绍了刀尖圆弧波纹度测量原理及评价流程。讨论了精密回转轴系径向回转误差的测量和评定、刀具安装偏心和偏角误差的控制和原子力扫描系统Z向非线性误差的校准方法。最后,在构建的测量系统上测量了了金刚石刀具刀尖圆弧波纹度并对测量不确定度进行了分析。实验测量显示:所评价金刚石刀具的刀尖圆弧波纹度为0.106μm,测量不确定度为23.8nm,表明所构建的测量系统基本满足金刚石刀具刀尖圆弧波纹度纳米级测量及评价的需求,测量结果稳定可靠、精度高。     

测量与控制系统动态误差溯源熵方法

误差溯源方法主要是尽可能使“黑箱”系统得到“白化”。论文提出应用动态熵值方法对测控系统进行误差溯源,讨论了测量与控制系统的输入、干扰信号分别对输出信号熵值的贡献,并建立了求取多维测量与控制系统的动态熵方法不确定度分量表达式,力求建立比较简明通用的误差溯源数学模型,使静态误差和动态误差有统一的分析研究方法。     

极大熵法在几何量测量不确定度评定中的应用

为提高新一代GPS标准体系中几何量测量不确定度的评定精度,提出了一种基于极大熵检验的曲线拟合方法.该方法根据极大熵原理,将极大熵函数法应用到几何量测量要素操作的拟合中,把曲线拟合转化为光滑函数优化问题进行求解.最后以圆度为例,利用极大熵法和最小二乘法对测量数据进行了处理.对比结果表明,该方法简单易行,精度高,符合新一代GPS标准的要求.     

基于电子传动比的多边形轴类零件数控车床工作原理及其误差分析

多边形轴类零件具有无键连接的特性,在许多传动场景中应用甚广,但传统加工方法存在精度低、效率低等缺点。近年来提出了两轴同向转动车削加工多边形轴的方法,本文旨在根据该方法减小数控车床在车削加工多边形轴时产生的平面度误差。基于多边形轴的成型原理,建立刀尖轨迹几何模型并分析得出了刀尖的轨迹方程,将刀尖轨迹方程代入MATLAB仿真得到了不同边数的多边形轴截面的仿真轨迹。对仿真轨迹进行几何分析后得到了截面直线度误差的表达式,即可以在实际加工通过调整加工参数来获得符合要求的加工误差。根据以上方法,最后得到了不同边形满足项目要求的平面度误差（不超过0.025μm）所需要的加工参数。     

几何产品测量不确定度的混合熵评定方法

针对几何产品测量不确定度的评定,提出基于混合熵的测量不确定度评定方法.该方法是在随机熵的基础上,考虑到模糊熵引起的不确定度,将二者有机结合,计算出总体不确定度值.通过实例验证,结果表明,基于混合熵的测量不确定度评定方法合理、可靠,有效地减少了检验过程中产品零件的误收和误废.     

数控车床用切削刀具补偿计算

通过对数控车床在加工各种形状的零件过程中,由于车刀刀尖圆弧半径影响,产生加工误差进行了深入分析,并对刀具圆弧半径补偿的各种情况进行了分析计算.同时分析了数控车床刀具半径补偿的功能、应用场合及使用方法,从而通过刀具半径补偿功能消除车刀刀尖圆弧对零件加工的影响,保证了被加工零件的几何精度和位置精度精度,尤其是对保证精加工时被加工零件的几何精度和位置精度有着特别的意义.     

基于熵带与DS理论的焊缝等级磁记忆量化评价

针对焊缝不同等级的磁记忆特征提取及定量评价难题,提出信息熵带与D-S理论联合的磁记忆定量评价模型。以Q235B焊接试件为实验材料,通过焊缝疲劳损伤试验,对照X射线定量评价标准,引入能够反映焊缝损伤程度的奇异谱熵、功率谱熵和小波空间能谱熵,分别提取不同损伤等级对应的这3种信息熵及其熵带的特征值,构建基于信息熵带数学期望的各等级贴近度公式,以信息熵贴近度作为证据体,建立基本可信度分配函数,通过D-S理论的证据组合原理将基本可信度进行信息融合,依据D-S诊断规则输出焊缝缺陷等级的定量识别结果,建立基于信息熵带和D-S证据理论联合的焊缝等级磁记忆评价模型。结果表明焊缝等级识别的不确定度为0.008,为实际工程中焊缝缺陷等级磁记忆定量化评定提供新的思路和方法依据。     

滚动轴承振动性能的混沌特性与不确定性之间的灰关系评估

鉴于滚动轴承振动性能的失效概率分布呈现多变性、非线性、不确定性等特征,提出分别用振动数据序列的Hurst指数和最大熵指标表征滚动轴承振动性能的混沌特性和不确定性。基于滚动轴承服役过程中的振动数据序列,在对数坐标系中运用最小二乘法拟合得到Hurst指数值,判断各个振动序列对应时间段内轴承运行性能状态的混沌特性。运用最大熵法求解各振动序列的最大熵值,进而对轴承振动性能的不确定性进行定量分析。运用灰关系分析法,计算均值归一化后的Hurst指数和最大熵序列之间的灰置信水平,分析轴承振动性能的混沌特性和不确定性之间的非线性相关程度。两个案例中Hurst指数与最大熵序列之间的灰置信水平分别为96.99%和82.1%,表明轴承振动性能的混沌特性和不确定性之间的关系非常紧密。     

A novel measurement method for transient detection based in wavelets entropy and the spectral kurtosis: An application to vibrations and acoustic emission signals from termite activity

This paper presents a novel non-destructive method for termite detection that uses the entropy of the continuous wavelet transform of the acoustic emission signals as an uncertainty measurement, to achieve selective frequency separation in complex impulsive-like noisy scenarios, with the aid of the spectral kurtosis as a validating tool. The goal consists of detecting relevant frequencies, by looking up the minima in the curve associated to the entropy of the difference between the raw data and the wavelet-based reconstructed version. By measuring the signal’s uncertainty, the scales corresponding to the entropy minima, or pseudo-frequencies, manage to target three main types of emissions generated by termites: the modulating components (enveloping curve), the carrier signals (activity, feeding and excavating), and the communicating impulses bursts (alarms). The spectral kurtosis corroborates the location of the entropy minima (optimum uncertainty) matching them to its maxima, associated to frequencies with the highest amplitude variability, and consequently minimizing the measurement uncertainty. The method is primarily conceived to cover the acoustic-range, in order to acquire signals via standard sound cards; a broaden high-frequency study is developed for the assessment, and with the added value of discovering new and higher frequency components of the species emissions. The potential of the method makes it useful for myriads of applications in the frame of nondestructive transient detection.     

基于焊缝品质参数区间模型的疲劳寿命预测方法

疲劳寿命预测中,焊缝品质参数如材料弹性模量E、疲劳强度系数σ′f和指数b、疲劳延性系数ε′f和指数c往往存在不确定性。运用随机-遗传算法对焊缝品质参数进行区间估计,并结合Manson-Coffin公式构建上述不确定因素的区间模型,提出了一种疲劳寿命区间预测方法。首先,在双轴疲劳试验机上进行了基于应变控制的焊接试件疲劳寿命试验。其次,针对疲劳寿命试验数据,运用随机-遗传算法构建了焊缝品质参数区间求解模型,并结合Manson-Coffin公式建立了疲劳寿命区间预测模型。最后通过模型预测数据与试验数据对比证实了预测模型的精确性以及考虑焊缝品质参数不确定性的合理性。     

再制造曲轴径向跳动不确定性的内涵与测度

再制造曲轴径向跳动不确定性是影响再制造发动机质量稳定性和服役安全性的关键因素之一。从回收废旧曲轴失效形式不同、再制造修复工艺各异导致径向跳动存在差异的角度,分析再制造曲轴径向跳动不确定性的内涵;根据径向跳动不确定性产生的原因将其归结为随机不确定性和模糊不确定性;应用“随机熵”测度径向跳动的随机不确定性,运用“模糊熵”测度径向跳动的模糊不确定性,建立基于积空间P×M的复合熵模型,定量化描述曲轴径向跳动的整体不确定度;以某重型发动机再制造企业WD615系列68型曲轴再制造为例,对测度方法进行实例验证,结果证明了方法的有效性和实用性,研究内容为再制造不确定优化决策提供了理论依据。     

基于信息熵贴近度和证据理论的旋转机械故障诊断方法

从信息融合的思路出发,建立反映振动能量的旋转机械故障状态的信息熵特征,如奇异谱熵、功率谱熵、小波空间状态特征谱熵和小波能谱熵。通过试验,建立了旋转机械典型故障下的信息熵期望值,即获得基于信息熵的故障诊断标准特征向量。由于传感器的不确定性和故障的多样性,提出采用D-S证据理论来对4种信息熵进行信息融合。根据越相似模式间的距离越短的思路,提出采用信息熵贴近度来建立证据理论的基本可信度分配,以基于基本可信数的决策方法来作为故障模式识别方法。通过实例计算,证明基于信息熵贴近度和证据理论的旋转机械故障诊断方法是故障模式定量识别的一种可行的新方法。     

基于可靠指标的密封螺栓静强度设计

考虑内压容器垫片密封螺栓静强度和载荷的模糊不确定性,应用模糊等效随机的信息熵理论,将密封螺栓的模糊静强度和模糊载荷分别等效为随机静强度和随机载荷;根据等可靠度的观点,确定了密封螺栓静强度在不同工况时的可靠指标,建立按可靠指标进行密封螺栓静强度设计的方法,得到其静强度安全系数。研究表明,(1)按静强度可靠指标得到了计算密封螺栓最小直径的公式。(2)密封螺栓在预紧、正常操作、气压试验与液压试验时,屈服强度的可靠指标分别为2.486 0、2.486 0、1.920 4与0.815 0,抗拉强度的可靠指标分别为5.644 6、5.644 6、5.644 6与4.270 0。(3)基于满足屈服和抗拉强度的可靠指标,螺栓屈服与抗拉强度的最小安全系数分别为1.45与1.90。