高端数控装备多源信息融合状态识别模型_王红军1
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第
39
卷 第
4
期
2018
年
4
月
仪
器 仪 表 学 报
Chinese Journal of Scientific Instrument
Vol. 39 No. 4
Apr． 2018
DOI： 10． 19650 /j． cnki． cjsi． J1702722
收稿日期
： 2017-10 Ｒeceived Date： 2017-10
*
基金项目
：
国家自然科学基金
（ 51575055） 、
国家科技重大专项
（ 2015ZX04001002）
资助
高端数控装备多源信息融合状态识别模型
*
王
红军
1，2
，
谷
玉海
2
，
王 茂
1
，
赵 川
1
（ 1.
北京信息科技大学机电工程学院 北
京
100192；
2.
北京信息科技大学 现代测控技术教育部重点实验室 北京
100192）
摘 要
：
为了对高档数控装备的运行状态进行实时监测和有效感知
，
实现对状态的有效识别和判断
，
提出了一种基于运行状态
多源多域空间信息融合的状态识别模型
，
采用增殖流形的相似度进行状态识别
。
对高端装备的电流信号和振动信号进行信息
融合
，
对融合信号的时域
、
频域
、
时频域进行特征获取
，
重构初始特征的多域高维相空间
，
采用局部线性嵌入结构进行降维
，
优化
本征维数
，
采用距离判据获得低维敏感特征
，
构建低维流形特征的增殖相似度参数实现对设备不同状态的识别
。
最后将该模型
用于主轴试验台和某加工中心进行了试验验证
，
快速有效方便地识别出主轴的不同状态
，
验证了模型的有效性
。
关键词
：
高端数控装备
；
多源信息
；
融合
；
状态识别模型
中图分类号
： TH17
文献标识码
： A
国家标准学科分类代码
： 466
Condition recognition model based on multi-source information
fusion for high-end CNC equipment
Wang Hongjun
1，2
，Gu Yuhai
2
，Wang Mao
1
，Zhao Chuan
1
（ 1. School of Mechanical and Electrical Engineering，Beijing Information Science and Technology University，Beijing 100192，China；
2. Key Laboratory of Modern Measurement and Control Technology，Ministry of Education，Beijing Information Science and
Technology University，Beijing 100192，China）
Abstract： In order to perform running condition real time monitoring and effective perception of high-end CNC equipment and realize
effective identification and judgement of the working condition，a condition recognition model based on running condition multi-source
multi-domain space information fusion is proposed． The similarity of the proliferation manifold is adopted to carry out condition recognition．
Firstly，the vibration and current signals of the high-end equipment are fused． Then，the features of the fused signal are acquired in time
domain，frequency domain and time-frequency domain； the multi-domain high-dimensional phase space of the initial characteristics is
reconstructed． The local linear embedded structure is adopted to perform dimension reduction，the intrinsic dimensionality is optimized；
and the distance criterion is adopted to obtain the low dimension sensitive features． The proliferation similarity parameters of low-
dimensional manifold characteristics are constructed and used to recognize different working conditions of the equipment． Finally，the model
was applied in the spindle test platform as well as a certain vertical machining center to conduct test verification，and different spindle
conditions were recognized fast，effectively and conveniently． The results verify the effectiveness of the model．
Keywords： high-end CNC equipment； multi-source information； fusion； condition recognition model
0
引 言
高端数控装备正朝着高速
、
高
精度
、
重载和复合加工
的方向发展
，
如果不能及时诊断早期故障并预警
，
将会造
成废品导致严重损失
。
数控装备出现故障而导致非正常
停机
，
尤其是处于生产线关键核心部位的高档数控装备
，
将带来重大的停机损失
［1-2］
。
高档数控装备由于结构复
杂
、
传
递环节较多
，
要准确获取设备运行状态信息
，
需要
在高端装备的主轴
、
进给轴的滚珠丝杠副
、
轴承支撑座等
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