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基于神经网络的磁流变抛光去除函数预测装置及方法制造方法及图纸

技术编号:40423841 阅读:9 留言:0更新日期:2024-02-20 22:43
本发明专利技术涉及光学制造技术领域,尤其涉及一种基于神经网络的磁流变抛光去除函数预测装置及方法,装置包括抛光轮、线激光测量仪和计算机,预测方法包括首先计算机控制线激光测量仪采集抛光轮上的磁流变缎带轮廓,经数据预处理后输入至构建好的神经网络结构中进行训练,得到预测网络模型,再对输出进行三维重建得到最终的预测去除函数;以神经网络代替常规构建数学模型,建立磁流变抛光缎带与去除函数之间的映射关系,提升了磁流变抛光精度,更适用于实际加工中磁流变抛光前去除函数的高精度预测和实时去除函数监控问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学制造,尤其涉及一种基于神经网络的磁流变抛光去除函数预测装置及方法


技术介绍

1、磁流变抛光(magnetorheological finishing,mrf)因其具有较好的材料去除稳定性,在光学元件抛光中已经得到了广泛的应用。去除函数的稳定性和可预测性对于确定性去除至关重要,由于磁流变抛光机理复杂,难以建立精准的去除函数模型,以往的去除函数建模均为基于数理方法和经验法的建模,对于抛光的指导意义不大。智能学习模型,如深度学习、迁移学习、强化学习和模仿学习,已经在各行各业得到了广泛的应用。

2、现有磁流变抛光去除函数模型均为基于理想状态下的数理建模,无法进行去除函数的预测,且仅为对理想状态下的拟合,而实际加工过程中磁流变抛光机理复杂,因此在实际工程应用中,现有理论模型无法进行去除函数的高精度预测和实时去除函数的监控。


技术实现思路

1、本专利技术为解决上述问题,提供一种基于神经网络的磁流变抛光去除函数预测装置及方法,使用神经网络建立磁流变缎带轮廓与去除函数之间的关系,通过线激光测量仪扫描磁流变缎带轮廓即可进行抛光前去除函数的高精度预测和实时去除函数的监控。

2、第一方面,本专利技术提供了一种基于神经网络的磁流变抛光去除函数预测装置,包括抛光轮、线激光测量仪和计算机,其中,计算机的内部包括:

3、控制模块,用于控制抛光轮进行上液和转动,以及控制线激光测量仪采集上液前抛光轮上的平均轮廓,以及上液后抛光轮的磁流变缎带的平均轮廓;

4、数据预处理模块,用于对线激光测量仪采集到的数据进行二维矩阵化处理及归一化处理,得到训练数据集和测试数据矩阵;

5、神经网络训练模块,用于将训练数据集输入至构建好的神经网络结构中进行训练,得到预测网络模型;将测试数据输入预测网络模型中,得到预测坐标矩阵;

6、去除函数重构模块,用于将预测坐标矩阵进行三维重建,得到最终的预测去除函数。

7、进一步的,抛光轮和计算机构成控制线路,线激光测量仪和计算机构成数据采集线路;线激光测量仪与抛光轮的距离在10-15cm范围内。

8、第二方面,本专利技术提供了一种基于神经网络的磁流变抛光去除函数预测方法,适用于第一方面提供的基于神经网络的磁流变抛光去除函数预测装置,方法具体包括以下步骤:

9、s1:控制模块控制抛光轮转动,并控制线激光测量仪对未上液时的抛光轮平均轮廓进行测量;

10、s2:控制模块控制抛光轮上液并对加工元件进行加工,控制线激光测量仪采集此时的抛光轮平均轮廓,两个抛光轮平均轮廓的未重叠区域即为磁流变缎带的有效区域,并获取有效区域下对应的去除函数;

11、s3:数据预处理模块将有效区域进行二维化处理,得到坐标矩阵x0,以及去除函数的坐标矩阵y;对坐标矩阵x0进行归一化处理,得到归一化后的坐标矩阵x;

12、s4:重复步骤s2~s3,得到不少于100组的坐标矩阵x和坐标矩阵y,作为训练数据集;

13、s5:将坐标矩阵x作为输入,坐标矩阵y作为输出,共同输入至神经网络训练模块中得到预测网络模型;

14、s6:重复步骤s2,获取测试数据矩阵x’,将测试数据矩阵x’输入预测网络模型中得到预测坐标矩阵y’;

15、s7:通过去除函数重构模块对预测坐标矩阵y’进行三维重构,得到预测的去除函数三维特征。

16、与现有技术相比,本专利技术能够取得如下有益效果:

17、1)本专利技术提出了的基于神经网络的磁流变抛光去除函数预测方法,通过神经网络建立磁流变缎带与去除函数之间的映射关系,可以进行去除函数的预测的同时,避免了传统构建数理模型的方法中仅为对理想状态下的拟合而无法应用于实际加工的缺点,提升了磁流变抛光精度,解决了磁流变抛光前去除函数高精度预测和实时去除函数监控问题;

18、2)由于输入是二维轮廓矩阵,输出是三维的去除函数坐标组成的点云矩阵,升维映射会导致特征丢失很多,并不能实现高精度去除函数预测。因此,本专利技术先对去除函数的多个二维的切片得到二维矩阵,再由二维矩阵重组成三维去除函数,避免了升维映射带来的误差。

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【技术保护点】

1.一种基于神经网络的磁流变抛光去除函数预测装置,包括抛光轮、线激光测量仪和计算机,其特征在于,所述计算机的内部包括:

2.根据权利要求1所述的基于神经网络的磁流变抛光去除函数预测装置,其特征在于,所述抛光轮和所述计算机构成控制线路,所述线激光测量仪和所述计算机构成数据采集线路;所述线激光测量仪与所述抛光轮的距离在10-15cm范围内。

3.一种基于神经网络的磁流变抛光去除函数预测方法,其特征在于,适用于如权利要求1或权利要求2所述的基于神经网络的磁流变抛光去除函数预测装置,所述方法具体包括以下步骤:

【技术特征摘要】

1.一种基于神经网络的磁流变抛光去除函数预测装置,包括抛光轮、线激光测量仪和计算机,其特征在于,所述计算机的内部包括:

2.根据权利要求1所述的基于神经网络的磁流变抛光去除函数预测装置,其特征在于,所述抛光轮和所述计算机构成控制线路,所述线激光测量仪和所...

【专利技术属性】
技术研发人员:李龙响颜克雄程润木李兴昶罗霄张学军初启明
申请(专利权)人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
类型:发明
国别省市:

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