Phát hiện rung động thời gian thực dựa trên độ Entropy hoán vị sử dụng tín hiệu âm thanh trong quá trình tiện

Nair, Usha1, Krishna, Bindu M.2, Namboothiri, V. N. N.1, Nampoori, V. P. N.3
1School of Engineering, Cochin University of Science and Technology, Kochi, India
2Sophisticated Test and Instrumentation Centre, Cochin University of Science and Technology, Kochi, India
3International School of Photonics, Cochin University of Science and Technology, Kochi, India

Tóm tắt

Rung động của dụng cụ cắt là một hiện tượng không thuận lợi trong quá trình cắt kim loại, dẫn đến rung lắc mạnh của dụng cụ cắt. Khi tăng độ sâu cắt, chế độ cắt chuyển từ không có rung động sang có rung động. Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất sử dụng độ entropy hoán vị (PE), một phép đo đơn giản về khái niệm và tính toán nhanh chóng để phát hiện sự khởi phát của rung động từ chuỗi thời gian sử dụng tín hiệu âm thanh ghi lại bằng micrô đơn hướng. PE có thể phân biệt hiệu quả tính chất quy luật và phức tạp của bất kỳ tín hiệu nào và trích xuất thông tin về động lực học của quá trình bằng cách chỉ ra sự thay đổi đột ngột trong giá trị của nó. Trong những tình huống mà các tập dữ liệu rất lớn và không có thời gian cho việc tiền xử lý và tinh chỉnh, PE có thể phát hiện hiệu quả các thay đổi động lực của hệ thống. Điều này khiến PE trở thành lựa chọn lý tưởng cho việc phát hiện rung động trực tuyến, điều mà không thể thực hiện được với các phương pháp phi tuyến thông thường khác. Nghiên cứu hiện tại phân tích sự biến đổi của PE dưới hai điều kiện cắt. Sự biến đổi đột ngột trong giá trị của PE với sự gia tăng độ sâu cắt chỉ ra sự khởi phát của rung động. Các kết quả được xác minh bằng cách sử dụng phổ tần số của các tín hiệu và phép đo phi tuyến, tỷ lệ thông tin nháp chuẩn hóa (NCIR).

Từ khóa

#độ entropy hoán vị #rung động dụng cụ cắt #cắt kim loại #tín hiệu âm thanh #phát hiện trực tuyến

Tài liệu tham khảo

citation_journal_title=J Sound Vibrat; citation_title=Qualitative and quantitative analysis of stochastic processes based on measured data, II: applications to experimental data; citation_author=J Gradisek, E Govekar, I Grabec; citation_volume=252; citation_issue=3; citation_publication_date=2002; citation_pages=563-572; citation_doi=10.1006/jsvi.2001.4051; citation_id=CR1 citation_journal_title=Ann CIRP; citation_title=Supervisory machining control: design and experiments; citation_author=RG Landers, AG Ulsoy; citation_volume=47; citation_issue=1; citation_publication_date=1998; citation_pages=301-306; citation_doi=10.1016/S0007-8506(07)62838-8; citation_id=CR2 citation_journal_title=Trans ASME, J Manuf Sci Eng; citation_title=Online chatter detection using wavelet based parameter estimation; citation_author=T Choi, YS Shin; citation_volume=125; citation_issue=1; citation_publication_date=2003; citation_pages=21-28; citation_doi=10.1115/1.1531113; citation_id=CR3 citation_journal_title=Int J Adv Manuf Technol; citation_title=Chatter detection by monitoring spindle drive current; citation_author=E Soliman, F Ismail; citation_volume=13; citation_issue=1; citation_publication_date=1997; citation_pages=27-34; citation_doi=10.1007/BF01179227; citation_id=CR4 citation_journal_title=Min Sci Technol; citation_title=Exploring once per revolution audio signal variance as a chatter indicator; citation_author=TL Schmitz, K Medicus, B Dutterer; citation_volume=6; citation_issue=2; citation_publication_date=2002; citation_pages=215-233; citation_id=CR5 citation_journal_title=Ann CIRP; citation_title=Grinding monitoring system based on power and acoustic emission sensors; citation_author=B Karpuschewski, M Wehmeier, I Inasaki; citation_volume=49; citation_issue=1; citation_publication_date=2000; citation_pages=235-240; citation_doi=10.1016/S0007-8506(07)62936-9; citation_id=CR6 citation_journal_title=Trans ASME; citation_title=Use of audio signals for chatter detection and control; citation_author=T Delio, J Tlusty, S Smith; citation_volume=114; citation_issue=2; citation_publication_date=1992; citation_pages=146-157; citation_id=CR7 Smith KS (1987) Automatic selection of optimum spindle speed in high speed milling, Ph.D thesis, University of Florida, Gainesville Harmonizer: selection of optimum spindle speed range for machining process, manufacturing laboratories Inc, [email protected] citation_journal_title=Trans ASME, J Dyn Syst Meas Contr; citation_title=Sensor based chatter detection and avoidance by spindle speed selection; citation_author=S Smith, T Delio; citation_volume=114; citation_issue=3; citation_publication_date=1992; citation_pages=486-492; citation_doi=10.1115/1.2897373; citation_id=CR10 citation_journal_title=Ann CIRP; citation_title=A new method for chatter detection in turning; citation_author=I Grabec, J Gradisek, E Govekar; citation_volume=48; citation_issue=1; citation_publication_date=1999; citation_pages=29-32; citation_doi=10.1016/S0007-8506(07)63125-4; citation_id=CR11 citation_journal_title=Phys Rev E Stat Phys Plasmas Fluids Relat Interdiscip Topics; citation_title=Analysis of sensor signals show turning process on a lathe exhibits low dimensional chaos; citation_author=STS Bukkapatanam, A Lakhatakia, SRT Kumara; citation_volume=52; citation_publication_date=1995; citation_pages=2375-2387; citation_id=CR12 citation_journal_title=Int J Mach Tools Manuf; citation_title=Automatic chatter detection in grinding; citation_author=J Gradisek, A Baus, E Govekar, F Klocke, I Grabec; citation_volume=43; citation_publication_date=2003; citation_pages=1397-1403; citation_doi=10.1016/S0890-6955(03)00184-6; citation_id=CR13 citation_journal_title=Phys Rev E Stat Nonlin Soft Matter Phys; citation_title=Synchronization as adjustment of information rates: detection from bivariate time series; citation_author=M Palus, V Komarek, Z Hrneir, K Sterbova; citation_volume=63; citation_publication_date=2001; citation_pages=046211; citation_id=CR14 citation_journal_title=Europhys Lett; citation_title=Recurrence plots of dynamical systems; citation_author=JP Eckmann, SO Kamphorst, D Ruelle; citation_volume=4; citation_publication_date=1987; citation_pages=973-977; citation_doi=10.1209/0295-5075/4/9/004; citation_id=CR15 citation_journal_title=Phys Lett A; citation_title=Recurrence quantification analysis of the logistic equation with transients; citation_author=LL Trulla, A Giuliant, A Giuliant, JP Zbilut, CL Webber; citation_volume=223; citation_publication_date=1996; citation_pages=255-260; citation_doi=10.1016/S0375-9601(96)00741-4; citation_id=CR16 citation_journal_title=Phys Lett A; citation_title=On the structures and quantification of recurrence plots; citation_author=JB Gao, HQ Cai; citation_volume=270; citation_publication_date=2000; citation_pages=75-87; citation_doi=10.1016/S0375-9601(00)00304-2; citation_id=CR17 citation_journal_title=Phys Rev E Stat Phys Plasmas Fluids Relat Interdiscip Topics; citation_title=Quantifying the closeness of fractal measures; citation_author=H Kanz; citation_volume=49; citation_publication_date=1994; citation_pages=5091-5097; citation_id=CR18 citation_journal_title=Phys Rev Lett; citation_title=Detecting and analyzing nonstationarity in a time series using nonlinear cross predictions; citation_author=T Schreiber; citation_volume=78; citation_publication_date=1997; citation_pages=843-846; citation_doi=10.1103/PhysRevLett.78.843; citation_id=CR19 citation_journal_title=Phys Rev Lett; citation_title=Permutation entropy: a natural complexity measure for time series; citation_author=C Bandt, B Pompe; citation_volume=88; citation_publication_date=2002; citation_pages=174102; citation_doi=10.1103/PhysRevLett.88.174102; citation_id=CR20 citation_journal_title=Int J Mach Tools Manuf; citation_title=Complexity measure of motor current signals for tool flute breakage detection in end milling; citation_author=X Li, G Ouyang, Z Liang; citation_volume=48; citation_publication_date=2008; citation_pages=371-379; citation_doi=10.1016/j.ijmachtools.2007.09.008; citation_id=CR21 Nair U, Krishna BM, Namboothiri VNN, Nampoori VPN Permutation entropy based speckle analysis in metal cutting. In: Proc. SPIE Interferometry XIV: applications, 9-14 Aug., 2008, 706409 citation_journal_title=Phys Rev E Stat Nonlin Soft Matter Phys; citation_title=Detecting dynamical changes in time series using the permutation entropy; citation_author=Y Cao, W Tung, JB Gao, VA Protopopescu, LM Hively; citation_volume=70; citation_publication_date=2004; citation_pages=046217; citation_id=CR23 Veisi I, Pariz N, Karimpour A. Fast and robust detection of epilepsy in noisy EEG signals using permutation entropy. In Proc. 7th IEEE International Conference on Bioinformatics and Bioengineering, 14-17 Oct., 2007, pp 200-203 citation_title=Detecting strange attractors in turbulence; citation_publication_date=1981; citation_id=CR25; citation_author=F Taken; citation_publisher=Springer CRP toolbox : http://www.agnld.uni-potsdam.de/~marwan/toolbox/ Doppenberg EJJ, Faassen RPH, van de Wouw N, Oosterling JAJ, Nijmeijer H (2006) Active in-process chatter control. In: Altintas Y (ed) CIRP 2nd International Conference on High Performance Cutting, Vancouver, Canada, paper no. 100