مدل سازی در مهندسی

مدل سازی در مهندسی

تشخیص هوشمند شرایط و جهت ماشین‌کاری تخلیه الکتریکی سیمی مبتنی بر تحلیل پروفیل زبری و یادگیری ماشین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی سهند
2 دانشگاه صنعتی سهند تبریز
10.22075/jme.2026.41035.3006
چکیده
در ماشین‌کاری تخلیه الکتریکی سیمی (μ-WEDM)، ماهیت تصادفی تخلیه‌های الکتریکی منجر به ایجاد بافت‌های سطحی پیچیده‌ای شامل قله‌ها، دره‌ها و عدم تقارن توزیع ارتفاع می‌شود که تحلیل دقیق آن‌ها را ضروری می‌سازد. در این پژوهش، چارچوبی ترکیبی مبتنی بر تحلیل پروفیل زبری سطح و الگوریتم یادگیری ماشین برای تفکیک سطوح حاصل از دو شرایط مختلف ماشین‌کاری و استنباط جهت ماشین‌کاری ارائه شده است. بدین منظور، در مجموع 400 پروفیل دوبعدی زبری از دو سطح ماشین‌کاری‌شده در دو جهت افقی و عمودی استخراج شده است. پس از پیش‌پردازش پروفیل‌ها و اعمال فیلتر گاوسی با طول موج قطع 80 میکرومتر، چهار پارامتر زبری به‌عنوان ویژگی‌های ورودی مدلKNN استخراج شدند. عملکرد الگوریتم KNN با اعتبارسنجی متقابل در راستای افقی و عمودی ارزیابی گردید. نتایج نشان می‌دهد که استفاده از ویژگی‌های منفرد در راستای افقی به دقتی در بازه 51/80 تا 49/99 درصد و در راستای عمودی به دقتی در بازه 00/63 تا 100 درصد منجر شد. در مقابل، با ترکیب هم‌زمان چهار ویژگی R_a، R_q، R_z وR_sk ، دقت طبقه‌بندی در هر دو راستا به 100 درصد رسید. همچنین، مقایسه نتایج دو راستا نشان داد که اختلاف شاخص‌های زبری در راستای عمودی برجسته‌تر بوده و می‌تواند برای استنباط جهت ماشین‌کاری مورد استفاده قرار گیرد. یافته‌های این پژوهش نشان می‌دهد که تلفیق ویژگی‌های مکمل زبری سطح با الگوریتمKNN ، روشی ساده و مؤثر برای تفکیک شرایط ماشین‌کاری و تحلیل جهت ماشین‌کاری در سطوح μ-WEDM فراهم می‌کند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Intelligent Recognition of Machining Conditions and Direction in Wire Electrical Discharge Machining Using Surface Roughness Profile and Machine Learning

نویسندگان English

zahra Najafi 1
Amin Taraghi Osguei 2
1 Sahand University of Technology
2 Sahand University of Technology
چکیده English

In wire electrical discharge machining (μ-WEDM), the stochastic nature of electrical discharges leads to complex surface textures characterized by pronounced peaks, valleys, and asymmetric height distributions, making accurate surface characterization essential. In this study, a hybrid framework based on surface roughness profile analysis and machine learning is proposed to distinguish machined surfaces produced under two different machining conditions and to infer the machining direction. A total of 400 two-dimensional roughness profiles were extracted from two machined surfaces, in the vertical and horizontal directions. Following profile preprocessing and the application of a Gaussian filter with a cutoff wavelength of 80 μm, four roughness parameters were extracted as input features for the KNN model. The performance of KNN algorithm was implemented with k-fold cross-validation for the horizontal and vertical directions. The results showed that using individual features resulted in classification accuracies ranging from 80.51% to 99.49% in the horizontal direction and from 63.00% to 100% in the vertical direction. In contrast, the simultaneous combination of the four features R_a, R_q, R_z, and R_sk resulted in a classification accuracy of 100% in both directions. Furthermore, comparison of the results obtained in the two directions showed that the differences in roughness parameters were more pronounced in the vertical direction, which can be used to infer the dominant machining direction. These findings demonstrate that integrating complementary surface roughness features with the KNN algorithm provides a simple and effective approach for distinguishing machining conditions and analyzing the machining direction in μ-WEDM surfaces.

کلیدواژه‌ها English

Surface Roughness
Electrical Discharge Machining
KNN Algorithm
Direction of Machining
Gaussian Filter

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 05 آبان 1405

  • تاریخ دریافت 09 اردیبهشت 1405
  • تاریخ بازنگری 14 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 23 شهریور 1405