Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Predição da vida de ferramentas e da rugosidade da peça por redes neurais RBF projetadas com uso da metodologia de projeto de experimentos
Autor(es): PONTES, Fabrício José
Primeiro Orientador: FERREIRA, João Roberto
metadata.dc.contributor.advisor-co1: PAIVA, Anderson Paulo de
Resumo: A predição da vida da ferramenta é importante para garantir conformidade e evitar danos à peça e à maquina. A qualidade de superfície é requisito essencial para produtos usinados. Seu principal indicador é a rugosidade da peça. Predizer de modo exato a vida da ferramenta pode representar redução de custos e aumento da produtividade. A predição da rugosidade, por outro lado, pode contribuir para melhoria da qualidade do produto e para minimização de tempos e custos. Realizar tais predições é difícil devido à não linearidade associada aos processos de desgaste e de formação da rugosidade. Redes neurais mostram-se eficazes para predição em processos que envolvem não linearidade, como é o caso dos processos mencionados. Este trabalho estuda o desempenho e a variabilidade de redes neurais RBF (função de base radial), projetadas com auxílio da metodologia de projeto de experimentos (DOE), na predição da vida da ferramenta e da rugosidade no torneamento do aço SAE/ABNT 52100 (55 HRC) com ferramenta de cerâmica mista. Os fatores utilizados no planejamento experimental são parâmetros de projeto das redes neurais (número de unidades radiais, algoritmo para determinação de centros da função radial e algoritmo para determinação do parâmetro de largura da função radial). Os parâmetros de corte são utilizados como entradas das redes. A grandeza de saída utilizada para medida do desempenho é a Razão de Desvios Padrão da fase de testes das redes. São investigados os efeitos dos fatores de projeto e do tamanho do conjunto de treinamento sobre o desempenho das redes na predição. Para tanto são executados experimentos com diferentes quantidades de casos de treinamento. Possíveis efeitos de interação entre fatores de projeto das redes RBF também são investigados. Os resultados do estudo são expressos na forma de parâmetros de projeto de rede para cada conjunto de treinamento utilizado. As melhores redes obtidas pelo uso do método proposto apresentam exatidão e precisão crescentes com o aumento do número de exemplos. Outro resultado é a estimação da importância relativa dos fatores de projeto no desempenho das redes. O trabalho chega à conclusão de que os efeitos de interação entre níveis dos fatores envolvidos são significativos para o desempenho das redes RBF nas tarefas propostas. Uma comparação de desempenho entre as redes neurais e um método de ajuste de curvas e otimização linear indica superioridade das redes na modelagem da vida da ferramenta e da rugosidade. As conclusões sugerem que a metodologia de projeto de experimentos pode constituir uma abordagem sistemática para projeto de redes neurais superior à procura de configurações por tentativa e erro, ou à estratégia de variar-se um parâmetro por vez.
Abstract: Prediction of tool life is important to ensure conformity of the product and to avoid damage to the product itself and to the machine. Surface roughness is an essential requirement for machined products. The main figure for that requirement is surface roughness. Accurate forecasts of tool life may lead to cost reduction and increase in productivity. Prediction of roughness may contribute to improve product quality and to reduce production times and costs. To perform such predictions is a difficult task due to intrinsic non-linearity that characterizes the processes involved. Neural networks are proven tools for prediction in processes involving non-linearity, as it is the case for prediction of tool life and roughness. This work is a study on the performance and variability of RBF (Radial Basis Function) neural networks, projected with support of the methodology of Design of Experiments (DOE) applied to prediction of tool life and surface roughness in the turning of a SAE 52100 hardened steel (55 HRC) with mixed ceramic tool. The factors employed in experimental planning are parameters of project of the networks (number of radial units, algorithm for determination of radial centers and algorithm for determination of the spread factor). Cutting process parameters are employed as input for the networks. The output variable chosen to measure network performance is the S. D. Ratio obtained during the testing phase of the networks. Effects of project parameters and of size of training set on network performance are investigated. In order to do that, experiments with training sets of different sizes are conducted. Possible effects of interaction among factors are also investigated. Results are expressed as network project parameters, for each training set employed. The best networks obtained by means of the proposed method show accuracy and precision increasingly better as the number of available examples for training grows up. Other results are the ranking of relative importance of project factors in network performance. The work concludes that interaction effects among levels of factors involved are statistically significant to the performance of RBF networks in the proposed tasks. A comparison between RBF networks and a linear optimization method points to superior performance of the networks in modeling tool life and roughness. Conclusions suggest that the approach of using the methodology of Design of Experiments (DOE) as a tool for project of networks for prediction of tool life and surface roughness may constitute a better option than the trial and error approach or than the strategy of varying one factor at a time in the search for high performance network configurations.
Palavras-chave: Redes neurais
Projeto de experimentos (DOE)
Vida da ferramenta
Rugosidade da peça
Aço 52100 (55 HRC)
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IEPG - Instituto de Engenharia de Produção e Gestão
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia de Produção
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3252
Data do documento: 16-Nov-2006
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