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Wavelet-based multi-branch deep learning for tool wear monitoring with physics-informed label construction

  • 10.02.2026
  • ORIGINAL ARTICLE

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Abstract

Diese Studie stellt einen neuartigen Ansatz zur Überwachung des Werkzeugverschleißes und der Restnutzungsdauer (RUL) unter Verwendung eines physikalisch informierten, auf Wellenlängen basierenden Deep Learning Frameworks vor. Die vorgeschlagene Methode kombiniert Wavelet Packet Decomposition (WPD) für eine robuste Zeit-Frequenz-Darstellung, einen zweigeteilten CNN-Transformer, der modalitätsspezifische Informationen vor Kraft und Vibration schützt, und eine physikalisch fundierte Etikettenkonstruktion über ein generisches Verschleißmodell, um Überwachungsgeräusche zu reduzieren und die Konsistenz der Werkzeuge untereinander zu verbessern. Die Studie bewertet den vorgeschlagenen Ansatz anhand zweier Datensätze, PHM-2010 und HMoTP, und demonstriert seine Wirksamkeit und Verallgemeinerbarkeit. Die Ergebnisse zeigen, dass der vorgeschlagene Rahmen modernste Methoden übertrifft und eine hohe Genauigkeit und Stabilität bei der werkzeugübergreifenden Bewertung erreicht. Die Studie unterstreicht auch die Echtzeit-Durchführbarkeit des vorgeschlagenen Ansatzes mit einer End-to-End-Latenz von etwa 132 ms pro Schnitt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass der vorgeschlagene Rahmen in dynamischen Fertigungsumgebungen effektiv zur autonomen Überwachung des Werkzeugverschleißes in Echtzeit eingesetzt werden kann.

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Titel
Wavelet-based multi-branch deep learning for tool wear monitoring with physics-informed label construction
Verfasst von
Oussama Redjaimia
Houssem Habbouche
Tarak Benkedjouh
Yassine Amirat
Mohamed Benbouzid
Publikationsdatum
10.02.2026
Verlag
Springer London
Erschienen in
The International Journal of Advanced Manufacturing Technology
Print ISSN: 0268-3768
Elektronische ISSN: 1433-3015
DOI
https://doi.org/10.1007/s00170-026-17636-2
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