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专利号: 2021108359440
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于小波尺度图和深度迁移学习的刀具磨损状态识别系统,其特征在于,包括信号采集模块、信号预处理模块、尺度图像特征选取模块、CNN网络模型搭建模块、刀具磨损状态识别模块;

所述信号采集模块采集与刀具磨损相关的物理量;

所述信号预处理模块对采集的物理量进行时域、频域以及小波域特征提取,并进行相关性分析和小波包分解变换;

所述尺度图像特征选取模块对不同小波基函数进行小波尺度图转换,并基于时域和频域选取复Morlet小波基函数尺度图像特征作为二维小波尺度图像特征;

所述CNN网络模型搭建模块用于将二维小波尺度图像特征作为输入特征,搭建CNN网络模型,设置刀具磨损类别标签的输出单元;

所述刀具磨损状态识别模块用于对二维小波尺度图像特征进行增强,完成CNN网络模型超参数预训练,将增强后的二维小波尺度图像特征作为样本输入训练好的CNN网络模型,识别刀具磨损状态。

2.一种基于小波尺度图和深度迁移学习的刀具磨损状态识别方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)采集与刀具磨损相关的物理量;

(2)对采集的物理量进行时域、频域以及小波域特征提取,并进行相关性分析和小波包分解变换;

(3)对不同小波基函数进行小波尺度图转换,并基于时域和频域选取复Morlet小波基函数尺度图像特征作为二维小波尺度图像特征;

(4)将二维小波尺度图像特征作为输入特征,搭建CNN网络模型,设置刀具磨损类别标签的输出单元;

(5)对二维小波尺度图像特征进行增强,完成CNN网络模型超参数预训练,将增强后的二维小波尺度图像特征作为样本输入训练好的CNN网络模型,识别刀具磨损状态。

3.根据权利要求2所述的识别方法,其特征在于,所述步骤(1)中采集的物理量包括振动信号和切削信号。

4.根据权利要求2所述的识别方法,其特征在于,所述步骤(2)中通过Pearson相关系数法进行相关性分析,对时域、频域以及小波域特征归一化处理。

5.根据权利要求3所述的识别方法,其特征在于,所述步骤(3)中小波基函数进行小波尺度图转换时,小波尺度图定义为连续小波变换系数的模,具体公式为:,

其中, 为小波尺度谱; 为信号 的连续小波变换;代表尺度因子,其对应的是信号中的频率成分,大尺度为高频成分,小尺度为低频成分;表示平移因子;为母小波,为信号采集时间。

6.根据权利要求5所述的识别方法,其特征在于,所述步骤(3)中取复Morlet小波、db18小波、Sym8小波、Meyer小波基函数进行小波尺度图转换。

7.根据权利要求2至5任意一项所述的识别方法,其特征在于,所述步骤(4)中的CNN网络模型为结构加深的VggNet‑16网络模型。

8.根据权利要求7所述的识别方法,其特征在于,所述步骤(4)中通过裁剪、镜像、色彩渲染、缩放和旋转增强二维小波尺度图像特征,对VggNet‑16网络模型各种超参数进行预训练。

9.根据权利要求8所述的识别方法,其特征在于,所述步骤(4)中VggNet‑16网络模型对于低层卷积模块特征信息进行迁移,保留高层卷积模块特征,将增强后的二维小波尺度图像特征作为样本输入训练好的VggNet‑16网络模型,将VggNet‑16网络模型输出层替换为刀具磨损类别标签,识别刀具磨损状态。

10.根据权利要求9所述的识别方法,其特征在于,所述刀具磨损状态包括初始磨损、轻度磨损、中度磨损、严重磨损以及刀具失效。