專利名稱：一種基于支持向量機的工件變形矯正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工件矯正技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于支持向量機的工件變形矯正方法。
背景技術(shù)：
金屬工件在鑄造、鍛壓、熱處理等加工過程中，由于受力不均、加熱冷卻不勻、運輸堆放等原因，內(nèi)部通常會產(chǎn)生殘余應(yīng)力，從而出現(xiàn)不同程度的殘余變形。這些變形嚴重影響工件的使用性能，必須進行矯正處理。目前，國內(nèi)工件矯正設(shè)備多為結(jié)構(gòu)簡單的手工操作型機器，主要依靠工人經(jīng)驗決定矯正工藝參數(shù)，很能根據(jù)不同矯正要求實現(xiàn)自動操作，存在工作效率低、穩(wěn)定性差等弊端，難以滿足規(guī)?；⒏咝?、高質(zhì)量制造的要求。因此，迫切要求開發(fā)工件自動矯正設(shè)備。實現(xiàn)工件矯正自動化，必須要解決矯正工藝參數(shù)的輸入問題。通常根據(jù)工件原始變形參數(shù)確定矯正力及作用位置，但由于許多輸入數(shù)據(jù)具有很大的不確定性，而且工件變形機理復(fù)雜，很難在工件變形特征和矯正參數(shù)之間構(gòu)建一個理想的理論模型，實現(xiàn)矯正工藝參數(shù)的自動計算和優(yōu)化。目前，國內(nèi)外已開發(fā)了多項新型變形矯正方法及裝置。在現(xiàn)已公開的關(guān)于型材矯正方法裝置專利中，大部分涉及矯正設(shè)備的改造。如發(fā)明專利“鎂合金型材扭曲檢測和矯正的方法及裝置”(公開號CN 101229569A)，提供一種進行在線檢測和矯正型材扭曲的自動化裝置。發(fā)明專利“智能工件矯正系統(tǒng)及其矯正方法”(公開號為CN 1975618A)，提出一種智能工件矯正系統(tǒng)及其矯正方法，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析模塊實現(xiàn)對工件矯正效果的判定。在實際中利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法確定矯正工藝參數(shù)并判定矯正效果，須提供龐大可靠的訓(xùn)練數(shù)據(jù)構(gòu)建計算模型，這在實際操作中是很難做到的。而且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算過程中很容易出現(xiàn)過學(xué)習(xí)、欠學(xué)習(xí)等問題，影響變形矯正精度。隨著人工智能技術(shù)快速發(fā)展，近年來出現(xiàn)了支持向量機算法，在數(shù)據(jù)樣本量較少的情況下亦能獲得很好的計算精度。結(jié)構(gòu)工件矯正效果預(yù)測，作為典型的小樣本問題，很適合支持向量機算法的應(yīng)用，能夠較好地解決工件矯正工藝參數(shù)確定過程中各種不確定因素的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是利用少量工件變形矯正試驗數(shù)據(jù)，建立基于支持向量機的工件矯正參數(shù)預(yù)測模型，實現(xiàn)對工件矯正工藝參數(shù)的自動計算功能，以提高工件矯正的精度和效率。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的一種基于支持向量機的工件變形矯正方法，所述方法包括如下步驟(I)、收集工件變形矯正試驗數(shù)據(jù)進行工件在不同材質(zhì)、不同尺寸、不同變形位置、不同變形程度下的矯正試驗，收集矯正作用位置及矯正力數(shù)據(jù)；(2)、建立訓(xùn)練樣本集整理步驟⑴中的所獲得的工件矯正試驗數(shù)據(jù)，構(gòu)建訓(xùn)練樣本集；輸入?yún)?shù)包括工件材料參數(shù)、外形尺寸、變形位置和變形量，輸出參數(shù)為矯正力作用位置及矯正力大小；(3)、建立工件矯正參數(shù)預(yù)測模型將步驟(2)所建立的訓(xùn)練樣本輸入到支持向量機算法中，通過計算，建立基于支持向量機的工件矯正參數(shù)預(yù)測模型；(4)、進行工件矯正處理將待矯正的工件變形參數(shù)輸入步驟(3)所建立的預(yù)測模型中，自動計算出矯正位置及矯正力參數(shù)；并輸入到矯正設(shè)備中，對工件進行自動矯正。上述步驟(3)中的訓(xùn)練樣本輸入到支持向量機算法中，建立基于支持向量機的工件矯正參數(shù)預(yù)測模型；選擇徑向基函數(shù)作為核函數(shù)，徑向基函數(shù)相關(guān)參數(shù)利用交叉檢驗方法自動尋優(yōu)確定。本發(fā)明的積極進步效果在于本發(fā)明提供的基于支持向量機的工件變形矯正方法具有以下優(yōu)點本發(fā)明所述工件變形矯正方法，通過少量的工件矯正試驗數(shù)據(jù)實現(xiàn)矯正參數(shù)智能預(yù)測，可節(jié)省大量試驗經(jīng)費和時間，提高工件變形矯正效率和精度，能夠?qū)崿F(xiàn)變形工件遠程操作監(jiān)控。


圖I本發(fā)明基于支持向量機算法的工件智能矯正方法的具體流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案。圖I為本發(fā)明基于支持向量機算法的工件智能矯正方法的具體流程圖。本發(fā)明包括如下步驟(I).收集工件變形矯正數(shù)據(jù)進行工件在不同材質(zhì)、不同尺寸、不同變形位置、不同變形程度下的矯正試驗，收集矯正力作用位置及大小數(shù)據(jù)。若條件不具備，可收集以往經(jīng)驗數(shù)據(jù)。(2).建立訓(xùn)練樣本集整理步驟I中的所獲得的工件變形矯正試驗數(shù)據(jù)，構(gòu)建訓(xùn)練樣本集。輸入?yún)?shù)包括工件材料參數(shù)、外形尺寸、變形位置、變形量，輸出參數(shù)為矯正力作用位置及大小。若樣本數(shù)據(jù)數(shù)量級差別較大，為計算方便，可將樣本數(shù)據(jù)進行歸一化處理。(3).建立工件變形矯正參數(shù)預(yù)測模型將步驟2所建立的訓(xùn)練樣本輸入到支持向量機算法中，通過計算，建立基于支持向量機的工件矯正參數(shù)預(yù)測模型。為了提高計算精度，需要選擇合適的支持向量機核函數(shù)。通過計算發(fā)現(xiàn)采取徑向基函數(shù)能夠取得較好的預(yù)測效果。徑向基核函數(shù)參數(shù)的選擇，利用交叉檢驗方法優(yōu)化獲到。(4).進行工件變形矯正處理將待矯正的工件變形參數(shù)輸入到步驟3所建立預(yù)測模型中，自動計算出矯正位置及矯正力參數(shù)。將參數(shù)輸入到矯正設(shè)備中，對其進行自動矯正，直到工件合格為止。下面結(jié)合實例對本發(fā)明的基于支持向量機的工件變形矯正方法作進一步詳細說明。以下實例僅用于說明目的，而非用于限定本發(fā)明的范圍。本例選取一批變形短棒材，材料為Q235鋼，處理工藝為冷軋。收集數(shù)據(jù)
測量變形棒材的最大變形位置及變形量，進行矯正處理試驗，得到矯正作用位置及矯正力參數(shù)，部分數(shù)據(jù)如表I所示。建立訓(xùn)練樣本處理試驗數(shù)據(jù)，建立訓(xùn)練樣本。輸入?yún)?shù)包括材料參數(shù)、工件尺寸、變形位置、變形量，輸出參數(shù)為矯正位置和矯正力。參數(shù)進行歸一化處理。建立預(yù)測模型將訓(xùn)練樣本輸入到支持向量機算法中，核函數(shù)采取徑向基函數(shù)，相關(guān)參數(shù)通過交叉檢驗方法自動尋優(yōu)。通過計算，建立了基于支持向量機算法的工件矯正參數(shù)預(yù)測模型。表I部分樣本數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種基于支持向量機的工件變形矯正方法，其特征在于所述方法包括如下步驟(1)、收集工件變形矯正試驗數(shù)據(jù)進行工件在不同材質(zhì)、不同尺寸、不同變形位置、不同變形程度下的矯正試驗，收集矯正作用位置及矯正力數(shù)據(jù)；(2)、建立訓(xùn)練樣本集整理步驟(I)中的所獲得的工件矯正試驗數(shù)據(jù)，構(gòu)建訓(xùn)練樣本集；輸入?yún)?shù)包括工件材料參數(shù)、外形尺寸、變形位置和變形量，輸出參數(shù)為矯正力作用位置及矯正力大?。?3)、建立工件矯正參數(shù)預(yù)測模型將步驟(2)所建立的訓(xùn)練樣本輸入到支持向量機算法中，通過計算，建立基于支持向量機的工件矯正參數(shù)預(yù)測模型；(4)、進行工件矯正處理將待矯正的實際工件變形數(shù)據(jù)輸入到步驟(3)所建立的預(yù)測模型中，自動計算出矯正位置及矯正力參數(shù)；并輸入到矯正設(shè)備中，對工件進行自動矯正。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于支持向量機的工件變形矯正方法，其特征在于步驟(3) 中的訓(xùn)練樣本輸入到支持向量機算法中，建立基于支持向量機的工件矯正參數(shù)預(yù)測模型； 選擇徑向基函數(shù)作為核函數(shù)，徑向基函數(shù)相關(guān)參數(shù)利用交叉檢驗方法自動尋優(yōu)確定。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于支持向量機的工件變形矯正方法，所述方法包括如下步驟(1)收集工件變形矯正試驗數(shù)據(jù)(2)建立訓(xùn)練樣本集(3)建立基于支持向量機算法的工件矯正參數(shù)預(yù)測模型(4)進行工件矯正處理將待矯正的實際工件變形數(shù)據(jù)輸入到預(yù)測模型中，自動計算出矯正位置及矯正力參數(shù)，并輸入到矯正設(shè)備中，對工件進行自動矯正。本發(fā)明所述工件變形矯正方法，通過少量的工件矯正試驗數(shù)據(jù)實現(xiàn)矯正參數(shù)智能預(yù)測，可節(jié)省大量試驗經(jīng)費和時間，提高工件變形矯正效率和精度。
文檔編號B21D1/00GK102601166SQ20121005554
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月5日
發(fā)明者劉龍, 董達善 申請人:上海海事大學(xué)