本發(fā)明屬于加工過程動(dòng)態(tài)質(zhì)量控制領(lǐng)域，涉及一種基于加工過程狀態(tài)熵動(dòng)態(tài)計(jì)算的加工過程狀態(tài)評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)：

在產(chǎn)品的加工過程中，實(shí)現(xiàn)加工過程質(zhì)量控制與改進(jìn)對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少廢品損失，增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。產(chǎn)品的加工是一個(gè)工藝過程復(fù)雜、加工狀態(tài)數(shù)量多、生產(chǎn)周期長(zhǎng)的過程，來自人-機(jī)-環(huán)境等方面的影響因素眾多，且彼此之間存在相互耦合關(guān)系，因此如何實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品加工狀態(tài)的描述，進(jìn)行加工過程狀態(tài)熵的計(jì)算并對(duì)加工狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)是提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量需要解決的關(guān)鍵問題。

目前，傳統(tǒng)的利用spc控制圖的質(zhì)量控制和基于過程誤差的加工過程質(zhì)量控制方法都無法對(duì)產(chǎn)品加工過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析與識(shí)別，難以對(duì)加工過程中影響質(zhì)量的關(guān)鍵加工狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別并得到控制，導(dǎo)致最終產(chǎn)品質(zhì)量難以保證。針對(duì)產(chǎn)品加工過程中加工狀態(tài)難以描述及加工質(zhì)量難以控制的問題，亟需一種加工過程控制方法，能夠充分展現(xiàn)加工狀態(tài)的特點(diǎn)與加工狀態(tài)之間耦合性，動(dòng)態(tài)計(jì)算產(chǎn)品加工過程中的加工狀態(tài)的熵值并對(duì)加工狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而為及時(shí)采取反饋調(diào)整措施提供理論指導(dǎo)，有助于提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種基于加工過程狀態(tài)熵動(dòng)態(tài)計(jì)算的加工過程狀態(tài)評(píng)價(jià)方法，通過對(duì)產(chǎn)品的加工狀態(tài)進(jìn)行描述，并分析產(chǎn)品加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)的性能，動(dòng)態(tài)計(jì)算加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)的信息熵與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵，對(duì)產(chǎn)品的加工狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，為后續(xù)反饋調(diào)整措施提供理論指導(dǎo)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

基于加工過程狀態(tài)熵動(dòng)態(tài)計(jì)算的加工過程狀態(tài)評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟：

(1)產(chǎn)品加工過程狀態(tài)描述：依據(jù)產(chǎn)品加工過程的特點(diǎn)，對(duì)產(chǎn)品加工狀態(tài)進(jìn)行描述；

(2)加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)的建立及產(chǎn)品加工狀態(tài)熵的計(jì)算：建立產(chǎn)品加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)并利用產(chǎn)品加工時(shí)的工藝參數(shù)傳感器動(dòng)態(tài)地獲取加工過程中的質(zhì)量特性影響因素，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算加工過程中各個(gè)狀態(tài)的熵值；

(3)產(chǎn)品加工狀態(tài)的評(píng)價(jià)：依據(jù)產(chǎn)品加工過程中計(jì)算得到的熵值波動(dòng)量大小，對(duì)其加工狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

進(jìn)一步的，步驟(1)具體包括以下步驟：

1.1)產(chǎn)品的加工狀態(tài)指的是一個(gè)多維的參數(shù)空間，用ms＝{ms1,ms2,...,msn}表示，其中msi表示第i個(gè)加工狀態(tài)，i＝1、2、3……n，n為加工狀態(tài)的總數(shù)，n為正整數(shù)；其中msi＝{qi,pi,si,ii}，qi表示加工狀態(tài)i的質(zhì)量指標(biāo),pi表示加工狀態(tài)i設(shè)定的工藝參數(shù),si表示加工狀態(tài)i中監(jiān)測(cè)得到的狀態(tài)變量,ii表示加工狀態(tài)i中的過程干擾量；

1.2)產(chǎn)品的加工狀態(tài)是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的狀態(tài)；產(chǎn)品加工狀態(tài)未加工時(shí)根據(jù)歷史加工數(shù)據(jù)設(shè)置此加工狀態(tài)中的質(zhì)量指標(biāo)、工藝參數(shù)、狀態(tài)變量及過程干擾；此狀態(tài)加工過程中根據(jù)加工狀態(tài)的變化對(duì)其中的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。

進(jìn)一步的，對(duì)于質(zhì)量指標(biāo)qi,表示為qi＝{qi1,qi2,qi3,...qij,...qim1},其中qij表示質(zhì)量指標(biāo)中的第j個(gè)參數(shù)，m1為質(zhì)量指標(biāo)參數(shù)的數(shù)目，質(zhì)量指標(biāo)包括表面粗糙度、表面波紋度和尺寸公差；對(duì)于工藝參數(shù)pi，表示為pi＝{pi1,pi2,pi3,...,pim2},其中pij表示工藝參數(shù)中的第j個(gè)參數(shù)，m2為工藝參數(shù)的數(shù)目，工藝參數(shù)包括被吃刀量、進(jìn)給量和主軸轉(zhuǎn)速；對(duì)于狀態(tài)變量si,表示為si＝{si1,si2,si3,...,sim3},其中sij表示狀態(tài)變量中的第j個(gè)參數(shù)，m3為狀態(tài)變量的數(shù)目，狀態(tài)變量包括主軸振動(dòng)量、工件振動(dòng)量、切削力和切削熱；對(duì)于過程干擾量ii,表示為ii＝{ii1,ii2,ii3,...,iim4},其中iij表示過程干擾量中的第j個(gè)參數(shù)，m4為過程干擾量的數(shù)目，過程干擾量包括環(huán)境溫度、操作人員和操作方法。

進(jìn)一步的，步驟(2)具體包括以下步驟：

2.1)加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)的建立：產(chǎn)品加工過程中的每個(gè)加工狀態(tài)視為一個(gè)加工網(wǎng)絡(luò)，加工網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由加工過程中的質(zhì)量特性影響因素表示，節(jié)點(diǎn)的值表示質(zhì)量影響因素的大小；加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)表示為sk＝{sk1,sk2,...skm}，其中sk表示第k個(gè)加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)，skx表示第k個(gè)加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的第x個(gè)質(zhì)量影響因素節(jié)點(diǎn)，m為質(zhì)量影響因素節(jié)點(diǎn)的數(shù)目；網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連邊表示網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間的耦合度，連接邊的權(quán)重大小表示節(jié)點(diǎn)耦合度的大小；

2.2)加工過程中加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)熵值的計(jì)算

首先計(jì)算加工網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的值，節(jié)點(diǎn)的值根據(jù)加工過程中測(cè)得的質(zhì)量影響因素的值確定；

加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)為一個(gè)賦值網(wǎng)絡(luò)，在采集到加工過程中質(zhì)量特性影響因素的值后，將之進(jìn)行無量綱化處理,得到質(zhì)量特性影響因素的值q(skx),其中skx表示第k個(gè)加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的第x個(gè)節(jié)點(diǎn)；第k個(gè)加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的第x個(gè)質(zhì)量影響因素節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)熵e1(skx)表示為：

其中，q(skx)為第k個(gè)加工狀態(tài)中的第x個(gè)節(jié)點(diǎn)經(jīng)過無量綱化處理之后的值，k表示修正系數(shù)，0＜k＜1；

計(jì)算得到產(chǎn)品加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)單個(gè)節(jié)點(diǎn)的熵值后，再計(jì)算得到加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)的總熵，第k個(gè)加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)的信息熵e1(sk)表示為：

其中akx為第k個(gè)加工狀態(tài)中第x個(gè)節(jié)點(diǎn)的權(quán)重系數(shù),其表示為單個(gè)節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度與網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度之和的比值；

計(jì)算加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵時(shí),第x個(gè)節(jié)點(diǎn)的重要度定義為其中αx表示網(wǎng)絡(luò)中第x個(gè)節(jié)點(diǎn)的度；

在計(jì)算加工狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵時(shí)，對(duì)于αx＝0的節(jié)點(diǎn)不做考慮，定義第k個(gè)加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵為其中wx表示k個(gè)加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的重要程度,用于表示網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)每個(gè)值的大小，在該加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)中用質(zhì)量特性影響因素經(jīng)過無量綱化處理的值q(skx)表示，即wx＝q(skx)；

其中加工網(wǎng)絡(luò)中加工狀態(tài)的信息熵與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵會(huì)隨著加工過程的進(jìn)行，網(wǎng)絡(luò)中權(quán)重的不斷更新而動(dòng)態(tài)改變；信息熵反映了各結(jié)點(diǎn)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度的影響，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵反應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)混亂度的變化，信息熵與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵共同構(gòu)成了加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)的熵空間。

進(jìn)一步的，步驟(3)具體包括以下步驟：

利用采集頻率為1khz的傳感器對(duì)加工狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行采集，利用加工過程中采集到的信號(hào)分別計(jì)算各個(gè)加工狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵與信息熵，構(gòu)成各個(gè)加工狀態(tài)的熵空間；

針對(duì)產(chǎn)品加工過程中的多個(gè)加工狀態(tài)不同的熵空間，分別計(jì)算各個(gè)熵空間中的熵值的變化量，其中信息熵的變化量為δe1，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵的變化量為δe2；

根據(jù)信息熵的變化量為δe1和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵的變化量為δe2對(duì)加工過程狀態(tài)評(píng)價(jià)。

進(jìn)一步的，根據(jù)信息熵的變化量為δe1和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵的變化量為δe2對(duì)加工過程狀態(tài)評(píng)價(jià)，具體為：

第一種：加工狀態(tài)中信息熵的變化量δe1和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵的變化量δe2中任一個(gè)為正代表加工網(wǎng)絡(luò)中混亂度的增加，代表著質(zhì)量狀態(tài)總熵呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)；這意味著制造過程的波動(dòng)趨向于遠(yuǎn)離理想的平衡狀態(tài)；

第二種：加工狀態(tài)中信息熵的變化量δe1和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵的變化量δe2均為0表示質(zhì)量的總熵狀態(tài)在一定時(shí)間間隔內(nèi)沒有變化，這意味著制造過程的波動(dòng)順序和紊亂相互抵消；總體而言，過程波動(dòng)處于暫時(shí)穩(wěn)定的均衡臨界狀態(tài)；隨著加工的繼續(xù)和外部環(huán)境的變化，它將被破壞，然后轉(zhuǎn)向穩(wěn)定或不穩(wěn)定狀態(tài)；

第三種：加工狀態(tài)中信息熵的變化量δe1和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵的變化量δe2均為負(fù)值，表示質(zhì)量的總熵狀態(tài)在一定時(shí)間間隔內(nèi)處于下降狀態(tài)，這意味著制造過程的波動(dòng)趨向于平衡狀態(tài)；隨著加工的繼續(xù)和外部環(huán)境的變化，轉(zhuǎn)向穩(wěn)定狀態(tài)。

進(jìn)一步的，根據(jù)信息熵的變化量為δe1和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵的變化量為δe2對(duì)加工過程狀態(tài)評(píng)價(jià)，具體為：

分別根據(jù)各加工狀態(tài)信息熵變化量與上一加工狀態(tài)信息熵的比值δe1/e1與各加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵變化量與上一加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵的比值δe2/e2，對(duì)此加工狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，如下表所示：

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明綜合考慮加工狀態(tài)中各個(gè)質(zhì)量特性影響因素，并對(duì)各個(gè)質(zhì)量特性影響因素在不同加工狀態(tài)中的值加以考慮；

2、本發(fā)明考慮了各個(gè)加工狀態(tài)之間的相互作用，從各狀態(tài)熵值變化量的角度對(duì)加工狀態(tài)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

本發(fā)明通過對(duì)產(chǎn)品的加工狀態(tài)進(jìn)行描述，并分析產(chǎn)品加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)的性能，動(dòng)態(tài)計(jì)算加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)的信息熵與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵，對(duì)產(chǎn)品的加工狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，為后續(xù)反饋調(diào)整措施提供理論指導(dǎo)；本發(fā)明能夠?qū)庸み^程中影響質(zhì)量的關(guān)鍵加工狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別并得到控制，保證最終產(chǎn)品質(zhì)量。

附圖說明

圖1為產(chǎn)品加工狀態(tài)的描述圖；

圖2為本發(fā)明評(píng)價(jià)方法的流程圖；

圖3為弧面凸輪各個(gè)加工狀態(tài)的加工網(wǎng)絡(luò)圖；其中圖3(a)為粗銑弧面凸輪、圖3(b)為半精銑弧面凸輪、圖3(c)為精銑弧面凸輪、圖3(d)為磨削弧面凸輪；

圖4為弧面凸輪各個(gè)加工狀態(tài)熵值變化示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和示例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

如圖1所示，一種基于加工過程狀態(tài)熵動(dòng)態(tài)計(jì)算的加工過程狀態(tài)評(píng)價(jià)方法，包括以下幾個(gè)部分：產(chǎn)品加工狀態(tài)描述，加工耦合網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建、加工狀態(tài)信息熵與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵計(jì)算、產(chǎn)品加工狀態(tài)評(píng)價(jià)。

為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品加工狀態(tài)的描述與評(píng)價(jià)，首先對(duì)產(chǎn)品加工狀態(tài)進(jìn)行描述，加工過程狀態(tài)指的是一個(gè)多維的參數(shù)空間；利用網(wǎng)絡(luò)理論建立加工過程網(wǎng)絡(luò)模型，將產(chǎn)品質(zhì)量特性影響因素看作加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)；利用傳感器對(duì)加工過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并根據(jù)測(cè)得的產(chǎn)品質(zhì)量特性影響因素參數(shù)更新網(wǎng)絡(luò)模型中加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)，使網(wǎng)絡(luò)模型更能反映當(dāng)前加工過程狀態(tài)；根據(jù)網(wǎng)絡(luò)模型的性能計(jì)算加工過程中的信息熵與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵，熵值反映了系統(tǒng)的有序性，從而得到加工狀態(tài)的熵空間；計(jì)算加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)熵值的波動(dòng)量大小，并對(duì)產(chǎn)品的加工狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量，減少產(chǎn)品的質(zhì)量波動(dòng)。

以下對(duì)本發(fā)明的各步驟予以分述。

請(qǐng)參閱圖1至圖4所示，本發(fā)明一種基于加工過程狀態(tài)熵動(dòng)態(tài)計(jì)算的加工過程狀態(tài)評(píng)價(jià)方法，包括以下步驟：

步驟(1)、產(chǎn)品加工狀態(tài)描述：

產(chǎn)品的加工過程是一個(gè)工藝過程復(fù)雜、加工狀態(tài)數(shù)量多、生產(chǎn)周期長(zhǎng)的過程，異常過程因素及其相互耦合關(guān)系會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量特性出現(xiàn)異常。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品加工質(zhì)量的控制，需要先對(duì)產(chǎn)品加工過程中的加工狀態(tài)進(jìn)行描述，包括以下步驟：

1.1)產(chǎn)品的加工狀態(tài)指的是一個(gè)多維的參數(shù)空間，用ms＝{ms1,ms2,...,msn}表示，其中msi表示第i個(gè)加工狀態(tài)，i＝1、2、3……n，n為加工狀態(tài)的總數(shù)，n為正整數(shù)。其中msi＝{qi,pi,si,ii}，qi表示加工狀態(tài)i的質(zhì)量指標(biāo),pi表示加工狀態(tài)i設(shè)定的工藝參數(shù),si表示加工狀態(tài)i中監(jiān)測(cè)得到的狀態(tài)變量,ii表示加工狀態(tài)i中的過程干擾量。

對(duì)于質(zhì)量指標(biāo)qi,表示為qi＝{qi1,qi2,qi3,...qij,...qim1},其中qij表示質(zhì)量指標(biāo)中的第j個(gè)參數(shù)，m1為質(zhì)量指標(biāo)參數(shù)的數(shù)目，質(zhì)量指標(biāo)有表面粗糙度，表面波紋度，尺寸公差等；對(duì)于工藝參數(shù)pi，表示為pi＝{pi1,pi2,pi3,...,pim2},其中pij表示工藝參數(shù)中的第j個(gè)參數(shù)，m2為工藝參數(shù)的數(shù)目，工藝參數(shù)有被吃刀量，進(jìn)給量，主軸轉(zhuǎn)速等；對(duì)于狀態(tài)變量si,表示為si＝{si1,si2,si3,...,sim3},其中sij表示狀態(tài)變量中的第j個(gè)參數(shù)，m3為狀態(tài)變量的數(shù)目，狀態(tài)變量包括主軸振動(dòng)量，工件振動(dòng)量，切削力，切削熱等；對(duì)于過程干擾量ii,表示為ii＝{ii1,ii2,ii3,...,iim4,}其中iij表示過程干擾量中的第j個(gè)參數(shù)，m4為過程干擾量的數(shù)目，過程干擾量包括環(huán)境溫度，操作人員，操作方法等。

1.2)產(chǎn)品的加工狀態(tài)是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的狀態(tài)。產(chǎn)品加工狀態(tài)未加工時(shí)根據(jù)歷史加工數(shù)據(jù)設(shè)置此加工狀態(tài)中的質(zhì)量指標(biāo)、工藝參數(shù)、狀態(tài)變量及過程干擾。此狀態(tài)加工過程中根據(jù)加工狀態(tài)的變化對(duì)其中的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。

步驟(2)、加工耦合網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建：

產(chǎn)品加工過程中的每個(gè)加工狀態(tài)視為一個(gè)加工網(wǎng)絡(luò)，加工網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由加工過程中的質(zhì)量特性影響因素表示，節(jié)點(diǎn)的值表示質(zhì)量影響因素的大小。故加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)可以表示為sk＝{sk1,sk2,...skm}，其中sk表示第k個(gè)加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)，skx表示第k個(gè)加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的第x個(gè)質(zhì)量影響因素節(jié)點(diǎn)，m為質(zhì)量影響因素節(jié)點(diǎn)的數(shù)目。網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連邊表示網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間的耦合度，連接邊的權(quán)重大小表示節(jié)點(diǎn)耦合度的大小。

步驟(3)、加工狀態(tài)的信息熵與加工狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵計(jì)算：

首先計(jì)算加工網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的值，節(jié)點(diǎn)的值根據(jù)加工過程中測(cè)得的質(zhì)量影響因素的值確定。

加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)為一個(gè)賦值網(wǎng)絡(luò)，在采集到加工過程中質(zhì)量特性影響因素的值后，將之進(jìn)行無量綱化處理,得到質(zhì)量特性影響因素的值q(skx)。第k個(gè)加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的第x個(gè)質(zhì)量影響因素節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)熵e1(skx)表示為：

其中q(skx)為第k個(gè)加工狀態(tài)中的第x個(gè)節(jié)點(diǎn)經(jīng)過無量綱化處理之后的值，k表示修正系數(shù)，處于0與1之間。

計(jì)算得到產(chǎn)品加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)單個(gè)節(jié)點(diǎn)的熵值后，再計(jì)算得到加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)的總熵，第k個(gè)加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)的信息熵e1(sk)表示為:

其中akx為第k個(gè)加工狀態(tài)中第x個(gè)節(jié)點(diǎn)的權(quán)重系數(shù),其表示為單個(gè)節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度與網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度之和的比值。

計(jì)算加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵時(shí),第x個(gè)節(jié)點(diǎn)的重要度定義為其中αx表示網(wǎng)絡(luò)中第x個(gè)節(jié)點(diǎn)的度。

在計(jì)算加工狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵時(shí)，對(duì)于αx＝0的節(jié)點(diǎn)不做考慮，可以定義第k個(gè)加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵為其中wx表示k個(gè)加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的重要程度,用于表示網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)每個(gè)值的大小，在該加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)中用質(zhì)量特性影響因素經(jīng)過無量綱化處理的值q(skx)表示，即wx＝q(skx)。

其中加工網(wǎng)絡(luò)中加工狀態(tài)的信息熵與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵會(huì)隨著加工過程的進(jìn)行，網(wǎng)絡(luò)中權(quán)重的不斷更新而動(dòng)態(tài)改變。信息熵與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵共同構(gòu)成了加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)的熵空間。

步驟(4)、產(chǎn)品加工狀態(tài)評(píng)價(jià)

利用傳感器對(duì)加工狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行采集，利用加工過程中采集到的信號(hào)分別計(jì)算各個(gè)加工狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵與信息熵，構(gòu)成各個(gè)加工狀態(tài)的熵空間。

針對(duì)產(chǎn)品加工過程中的多個(gè)加工狀態(tài)不同的熵空間，分別計(jì)算各個(gè)熵空間中的熵值的變化量，其中信息熵的變化量為δe1，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵的變化量為δe2。

加工過程三種狀態(tài)：

第一種：加工狀態(tài)中信息熵的變化量δe1和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵的變化量δe2中任一個(gè)為正代表加工網(wǎng)絡(luò)中混亂度的增加，代表著質(zhì)量狀態(tài)總熵呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。這意味著制造過程的波動(dòng)趨向于遠(yuǎn)離理想的平衡狀態(tài)。

第二種：加工狀態(tài)中信息熵的變化量δe1和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵的變化量δe2均為0表示質(zhì)量的總熵狀態(tài)在一定時(shí)間間隔內(nèi)沒有變化，這意味著制造過程的波動(dòng)順序和紊亂相互抵消。總體而言，過程波動(dòng)處于暫時(shí)穩(wěn)定的均衡臨界狀態(tài)。隨著加工的繼續(xù)和外部環(huán)境的變化，它將被破壞，然后轉(zhuǎn)向穩(wěn)定或不穩(wěn)定狀態(tài)。

第三種：加工狀態(tài)中信息熵的變化量δe1和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵的變化量δe2均為負(fù)值，表示質(zhì)量的總熵狀態(tài)在一定時(shí)間間隔內(nèi)處于下降狀態(tài)，這意味著制造過程的波動(dòng)趨向于平衡狀態(tài)。隨著加工的繼續(xù)和外部環(huán)境的變化，轉(zhuǎn)向穩(wěn)定狀態(tài)。

在實(shí)際加工過程中，往往希望加工過程處于第二種與第三種狀態(tài)，據(jù)此，對(duì)加工狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)：

分別根據(jù)各加工狀態(tài)信息熵變化量與上一加工狀態(tài)信息熵的比值δe1/e1與各加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵變化量與上一加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵的比值δe2/e2，對(duì)此加工狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，如表1所示。

表1加工狀態(tài)評(píng)價(jià)

基于加工過程狀態(tài)熵動(dòng)態(tài)計(jì)算的加工過程狀態(tài)評(píng)價(jià)方法

弧面凸輪機(jī)構(gòu)是數(shù)控機(jī)床圓盤式刀庫的核心傳動(dòng)裝置，其加工精度對(duì)于數(shù)控機(jī)床的加工精度具有極其重要的影響。為了驗(yàn)證本發(fā)明的可行性和有效性，利用本發(fā)明所述的方法對(duì)弧面凸輪加工狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)的建立及加工狀態(tài)的評(píng)價(jià)。

步驟(1)產(chǎn)品加工狀態(tài)定義：

依據(jù)弧面凸輪加工過程的特點(diǎn)，將弧面凸輪的加工過程劃分為4個(gè)加工狀態(tài)，分別為：粗銑弧面凸輪→半精銑弧面凸輪→精銑弧面凸輪→磨削弧面凸輪。

步驟(2)加工耦合網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建：

根據(jù)弧面凸輪加工過程中的質(zhì)量影響因素值，建立弧面凸輪加工網(wǎng)絡(luò)。如圖3所示。

步驟(3)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵與信息熵計(jì)算：

利用傳感器對(duì)加工狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行采集，利用加工過程中采集到的信號(hào)分別計(jì)算各個(gè)加工狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵與信息熵，構(gòu)成各個(gè)加工狀態(tài)的熵空間。如圖4所示。

步驟(4)加工狀態(tài)評(píng)價(jià)

依據(jù)計(jì)算得到的加工狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵與信息熵值的波動(dòng)量大小，對(duì)產(chǎn)品的各個(gè)加工狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)?？芍獙?duì)于粗銑弧面凸輪、精銑弧面凸輪、磨削弧面凸輪的評(píng)價(jià)為優(yōu)，半精銑弧面凸輪的評(píng)價(jià)為良。若要提高弧面凸輪的加工精度，應(yīng)在半精銑加工狀態(tài)加以改進(jìn)。