論文概況

近日，友機(jī)技術(shù)團(tuán)隊(duì)提出了一種“數(shù)據(jù)模型混合驅(qū)動(dòng)的概率狀態(tài)空間模型用于刀具磨損監(jiān)測”的方法。研究成果以“A hybrid-driven probabilistic state space model for tool wear monitoring”為題發(fā)表在機(jī)械領(lǐng)域頂級(jí)期刊《Mechanical Systems and Signal Processing》上。

該研究得到了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(52275127)、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年科學(xué)家項(xiàng)目(2021YFB2011400)和友機(jī)技術(shù)（上海）有限公司的支持。

研究背景

     刀具磨損監(jiān)測對于提高加工產(chǎn)品質(zhì)量和保障加工安全至關(guān)重要。近年來，為了實(shí)現(xiàn)刀具磨損監(jiān)測，涌現(xiàn)出了眾多技術(shù)，包括基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的磨損監(jiān)測方法和基于物理模型的刀具退化評估方法。然而，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法高度依賴于測量數(shù)據(jù)，而基于物理模型的方法難以對復(fù)雜的加工過程精確建模。為了解決這些問題，友機(jī)技術(shù)團(tuán)隊(duì)提出了一種“數(shù)據(jù)模型混合驅(qū)動(dòng)的概率狀態(tài)空間模型用于刀具磨損監(jiān)測”的方法，旨在提高刀具磨損監(jiān)測的準(zhǔn)確度和穩(wěn)健性。

研究方法流程

第一步：數(shù)據(jù)采集

第二步：敏感特征篩選

第三步：磨損狀態(tài)識(shí)別

第四步：失效概率估計(jì)

論文創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)

研究工作提出了一種數(shù)據(jù)與模型混合驅(qū)動(dòng)的方法用于刀具磨損監(jiān)測。

（1）一種敏感性的特征選擇機(jī)制被構(gòu)建用于去除混淆在多源監(jiān)測信號(hào)中的噪聲干擾與冗余信息，提高了刀具磨損監(jiān)測效率。

（2）基于概率估計(jì)的混合模型被創(chuàng)新性的提出以充分發(fā)揮數(shù)據(jù)資源和物理模型的優(yōu)勢，有效的提高了監(jiān)測精度；另外，所構(gòu)建的概率模型為監(jiān)測結(jié)果提供了科學(xué)解讀，明顯的增強(qiáng)了刀具健康管理的可靠性。

（3）自適應(yīng)的磨損狀態(tài)識(shí)別機(jī)制被設(shè)計(jì)以充分發(fā)掘刀具剩余價(jià)值，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

公司介紹

友機(jī)技術(shù)（上海）有限公司是以機(jī)床智能化及工藝智能化技術(shù)為核心業(yè)務(wù)，由一群精密加工領(lǐng)域多年實(shí)踐專家及國際頂尖的工業(yè)人工智能算法科學(xué)家經(jīng)過近10年的核心技術(shù)打磨、產(chǎn)品化及市場驗(yàn)證迭代后發(fā)起成立，結(jié)合刀具管理、設(shè)備管理、質(zhì)量管理、設(shè)備績效、生產(chǎn)管理等功能模塊為用戶在自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化的升級(jí)改造進(jìn)程中提供高效、可靠的技術(shù)支撐，為工廠提供數(shù)字化全局解決方案。致力于建造一個(gè)基于機(jī)理工藝模型，具有高級(jí)AI底層技術(shù)的，具有自編程，自控制，自感知，自診斷，自決策的高度智慧工藝優(yōu)化及決策系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)泛機(jī)電化設(shè)備的智慧控制，讓復(fù)雜的制造進(jìn)入無人駕駛時(shí)代。

機(jī)床作為工業(yè)母機(jī)，是一切制造精度和效率的基礎(chǔ)，在3C、新能源汽車、國防軍工、航空航天等核心產(chǎn)業(yè)發(fā)揮著不可替代的作用。2021年，中國機(jī)床產(chǎn)值增加了50億美元，為10 年來最大單年增幅，機(jī)床產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入全新增長周期。

但是精密制造存在加工鏈條長、變量多的痛點(diǎn)，實(shí)際加工過程中往往產(chǎn)生工序執(zhí)行不及初始預(yù)期、造成大量經(jīng)濟(jì)損失與資源浪費(fèi)的問題。友機(jī)技術(shù)則是瞄準(zhǔn)這一痛點(diǎn)，從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和工藝機(jī)理切入，為客戶打開精密制造的工藝黑匣子。

具體到產(chǎn)品層面，友機(jī)技術(shù)為客戶提供四大系統(tǒng)，直擊病灶解決問題：

UJ-PMS智能加工過程監(jiān)控系統(tǒng)

可監(jiān)測機(jī)加工異常情況，降本增效

· 斷刀、崩刃、卡屑等異常監(jiān)控

· 加工過程質(zhì)量控制

· 最大化刀具壽命

· 加工過程數(shù)據(jù)追溯

UJ-IPS智適應(yīng)控制及保護(hù)系統(tǒng)

可實(shí)時(shí)調(diào)整機(jī)床運(yùn)行效率，減少風(fēng)險(xiǎn)

· 提高加工效率

· 保護(hù)刀具

· 振動(dòng)抑制

UJ-CDS撞機(jī)保護(hù)系統(tǒng)

可在0.25ms內(nèi)響應(yīng)，快速停機(jī)

· 0.25ms 內(nèi)響應(yīng)

· 撞機(jī)時(shí)快速停機(jī)

· 保護(hù)主軸

· 減少停機(jī)時(shí)間

UJ-MCM 設(shè)備健康狀態(tài)監(jiān)控和預(yù)測性維護(hù)系統(tǒng)

提高快速定位問題解決的能力，提高設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的保障能力

· 監(jiān)控設(shè)備健康狀態(tài)

· 動(dòng)態(tài)精度監(jiān)控

· 故障預(yù)警

· 故障診斷

· 壽命預(yù)測

· 減少應(yīng)急維修成本

通過智慧感知、智慧洞見、智慧決策、智慧控制四位一體，友機(jī)技術(shù)賦能精密制造業(yè)數(shù)字化升級(jí)并給客戶帶來極大的效益價(jià)值。

總的來說，友機(jī)技術(shù)可以全維度的監(jiān)控加工過程并分析過程，能帶來降低成本、提高生產(chǎn)效率、在線加工質(zhì)量控制、工藝優(yōu)化和生產(chǎn)能力最大化等優(yōu)勢。