基于 IDRSN-BiLSTM 的铣削加工表面粗糙度预测方法
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TH164

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天津市高等学校科技发展基金(2021KJ176)、天津市自然科学基金重点项目(21JCZDJC00770)资助


Roughness prediction method of milling surface based on IDRSN-BiLSTM
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    摘要:

    针对传统的表面粗糙度预测方法过度依赖人工提取特征以及预测精度较低的问题,提出一种基于 Inception 模块改进 的深度残差收缩网络( IDRSN) 和双向长短时记忆网络(BiLSTM) 的表面粗糙度预测方法。 首先,利用深度残差收缩网络 (DRSN)中软阈值化结构和注意力机制对输入信号进行降噪处理。 其次,引入 Inception 模块构建 IDRSN 以提升网络的多尺度 信息获取能力,实现自适应多尺度特征提取。 然后,引入反向长短期记忆(LSTM)构建 BiLSTM 预测网络,利用正反两个 LSTM 提高网络捕捉历史和未来完整信息的能力。 最后,进行实验验证,分别对比 IDRSN、DRSN、BiLSTM 和人工提取特征 4 种方法的 提取特征效果,以及 BiLSTM、卷积神经网络(CNN)、DRSN 和 CNN-LSTM 4 种表面粗糙度预测模型的预测精度。 结果表明所提 方法具有较高的预测精度,为铣削加工表面粗糙度预测奠定了方法基础。

    Abstract:

    To address the problem that the traditional milling surface roughness prediction method relies excessively on signal processing knowledge to extract features and has low prediction accuracy, a surface roughness prediction method based on a deep residual shrinkage network improved by the inception module ( IDRSN) and a bidirectional long-short-term memory network ( BiLSTM) is proposed. Firstly, the input signal is noise reduced using the soft thresholding structure and attention mechanism in the deep residual shrinkage network. Secondly, the Inception module is introduced to build IDRSN to enhance the multiscale information acquisition capability of the network for adaptive multiscale feature extraction. Then, a bidirectional recurrent network structure is introduced to construct a BiLSTM prediction network, which utilizes both positive and negative LSTM to improve the network′s ability to capture complete information about the past and the future. Finally, experiments verify the effects of four methods of extracting features, IDRSN, DRSN, BiLSTM and manually extract features, and the prediction accuracy of four surface roughness prediction models, BiLSTM, CNN, DRSN, and CNNLSTM, are compared respectively. It is shown that the proposed method has a high prediction accuracy and establishes a method basis for surface roughness prediction of milling machining.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

陈佳琳,尚志武,张 雷.基于 IDRSN-BiLSTM 的铣削加工表面粗糙度预测方法[J].仪器仪表学报,2024,45(4):27-36

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  • 在线发布日期: 2024-07-15
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