嘉興新型刀具狀態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)用

刀具狀態(tài)監(jiān)測(cè)的重要性（一）保證加工質(zhì)量刀具的磨損和破損會(huì)導(dǎo)致切削力的變化、切削溫度的升高以及加工表面粗糙度的增加。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)刀具狀態(tài)，可以及時(shí)調(diào)整加工參數(shù)或更換刀具，從而保證加工零件的尺寸精度、形狀精度和表面質(zhì)量。（二）提高生產(chǎn)效率及時(shí)發(fā)現(xiàn)刀具的磨損和破損，避免因刀具失效而導(dǎo)致的生產(chǎn)中斷和機(jī)床停機(jī)時(shí)間的增加，能夠有效地提高機(jī)床的利用率和生產(chǎn)效率。（三）降低生產(chǎn)成本通過合理地監(jiān)測(cè)刀具狀態(tài)，可以延長(zhǎng)刀具的使用壽命，減少刀具的更換次數(shù)，降低刀具的采購(gòu)成本。同時(shí)，避免因刀具失效而造成的廢品和返工，也能夠降低生產(chǎn)成本。刀具狀態(tài)監(jiān)測(cè)相關(guān)的數(shù)據(jù)通常具有高維度和非線性特征，有效地選擇和組合這些特征對(duì)于模型的性能至關(guān)重要。嘉興新型刀具狀態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)用

針對(duì)刀具磨損狀態(tài)在實(shí)際生產(chǎn)加工過程中難以在線監(jiān)測(cè)的問題，提出一種通過通信技術(shù)獲取機(jī)床內(nèi)部數(shù)據(jù)，對(duì)當(dāng)前的刀具磨損狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別的方法。通過采集機(jī)床內(nèi)部實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并將其與實(shí)際加工情景緊密結(jié)合，能直接反映當(dāng)前的加工狀態(tài)。將卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于構(gòu)建刀具磨損狀態(tài)識(shí)別模型，直接將采集到數(shù)據(jù)作為輸入，得到了和傳統(tǒng)方法精度近似的預(yù)測(cè)模型，模型在訓(xùn)練集和在線驗(yàn)證試驗(yàn)中的表現(xiàn)都符合預(yù)期。刀具磨損狀態(tài)識(shí)別的方法在投入使用時(shí)還有一些問題有待解決：①現(xiàn)有數(shù)據(jù)是在相同的加工條件下測(cè)得的，而實(shí)際加工過程中，加工參數(shù)以及加工情景是不斷變化的，因此需要在下一步的研究中，進(jìn)行變參數(shù)試驗(yàn)，考慮加工參數(shù)對(duì)于刀具磨損的影響，并針對(duì)常用的一些加工場(chǎng)景，建立不同的模型庫。變換加工場(chǎng)景時(shí)，通過獲取當(dāng)前場(chǎng)景，及時(shí)匹配相應(yīng)的預(yù)測(cè)模型即可。②本研究中的模型是一個(gè)固定的模型。今后需要根據(jù)實(shí)時(shí)的信號(hào)以及已知的磨損狀態(tài)，對(duì)模型進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，從而在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)過程中實(shí)現(xiàn)自學(xué)習(xí)，不斷提升模型的精度和預(yù)測(cè)效果。盈蓓德科技-刀具狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。無錫國(guó)產(chǎn)刀具狀態(tài)監(jiān)測(cè)方案刀具狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用深度學(xué)習(xí)算法處理來自傳感器的力、振動(dòng)、聲音等多源數(shù)據(jù)，提取復(fù)雜的特征模式。

刀具損壞的形式主要是磨損和破損。在現(xiàn)代化的生產(chǎn)系統(tǒng)(如FMS、CIMS等)中，當(dāng)?shù)毒甙l(fā)生非正常的磨損或破損時(shí)，如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取措施，將導(dǎo)致工件報(bào)廢，甚至機(jī)床損壞，造成很大的損失。因此，對(duì)刀具狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控非常重要。刀具破損監(jiān)測(cè)可分為直接監(jiān)測(cè)和間接監(jiān)測(cè)兩種。所謂直接監(jiān)測(cè)，即直接觀察刀具狀態(tài)，確認(rèn)刀具是否破損。其中很典型的方法是ITV(IndustrialTelevision，工業(yè)電視)攝像法。間接監(jiān)測(cè)法即利用與刀具破損相關(guān)的其它物理量或物理現(xiàn)象，間接判斷刀具是否已經(jīng)破損或是否有即將破損的先兆。這樣的方法有測(cè)力法、測(cè)溫法、測(cè)振法、測(cè)主電機(jī)電流法和測(cè)聲發(fā)射法等。盈蓓德科技-刀具狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

刀具狀態(tài)監(jiān)測(cè)的方法（一）直接測(cè)量法直接測(cè)量法是通過直接測(cè)量刀具的幾何參數(shù)來判斷刀具的磨損狀態(tài)。常用的直接測(cè)量方法包括光學(xué)測(cè)量法、接觸測(cè)量法和圖像測(cè)量法等。光學(xué)測(cè)量法利用光學(xué)原理，如激光干涉、機(jī)器視覺等技術(shù)，對(duì)刀具的刃口形狀、磨損量等進(jìn)行非接觸測(cè)量。這種方法具有測(cè)量精度高、速度快的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)測(cè)量環(huán)境要求較高。接觸測(cè)量法通過接觸式傳感器，如電感式傳感器、電容式傳感器等，直接測(cè)量刀具的磨損量。這種方法測(cè)量精度較高，但容易對(duì)刀具表面造成損傷。圖像測(cè)量法通過拍攝刀具的圖像，然后利用圖像處理技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行分析，獲取刀具的磨損信息。這種方法直觀、方便，但圖像處理的算法較為復(fù)雜。刀具狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)計(jì)算準(zhǔn)確率、召回率等指標(biāo)，準(zhǔn)確率越高，說明系統(tǒng)對(duì)刀具狀態(tài)的判斷越準(zhǔn)確。

刀具磨損狀態(tài)在實(shí)際生產(chǎn)加工過程中難以在線監(jiān)測(cè)這個(gè)問題，提出一種通過通信技術(shù)獲取機(jī)床內(nèi)部數(shù)據(jù)，對(duì)當(dāng)前的刀具磨損狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別的方法。通過采集機(jī)床內(nèi)部實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并將其與實(shí)際加工情景緊密結(jié)合，能直接反映當(dāng)前的加工狀態(tài)。將卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于構(gòu)建刀具磨損狀態(tài)識(shí)別模型，直接將采集到數(shù)據(jù)作為輸入，得到了和傳統(tǒng)方法精度近似的預(yù)測(cè)模型，模型在訓(xùn)練集和在線驗(yàn)證試驗(yàn)中的表現(xiàn)都符合預(yù)期。刀具磨損狀態(tài)識(shí)別的方法在投入使用時(shí)還有一些問題有待解決：①現(xiàn)有數(shù)據(jù)是在相同的加工條件下測(cè)得的，而實(shí)際加工過程中，加工參數(shù)以及加工情景是不斷變化的，因此需要在下一步的研究中，進(jìn)行變參數(shù)試驗(yàn)，考慮加工參數(shù)對(duì)于刀具磨損的影響，并針對(duì)常用的一些加工場(chǎng)景，建立不同的模型庫。變換加工場(chǎng)景時(shí)，通過獲取當(dāng)前場(chǎng)景，及時(shí)匹配相應(yīng)的預(yù)測(cè)模型即可。②本研究中模型是一個(gè)固定的模型。今后需要根據(jù)實(shí)時(shí)的信號(hào)以及已知的磨損狀態(tài)，對(duì)模型進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，從而在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)過程中實(shí)現(xiàn)自學(xué)習(xí)，不斷提升模型的精度和預(yù)測(cè)效果。刀具狀態(tài)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)性好的系統(tǒng)，能夠在刀具狀態(tài)發(fā)生變化的短時(shí)間內(nèi)及時(shí)發(fā)出警報(bào)。嘉興智能刀具狀態(tài)監(jiān)測(cè)特點(diǎn)

刀具狀態(tài)監(jiān)測(cè)采用分層監(jiān)測(cè)策略，先進(jìn)行簡(jiǎn)單快速初步判斷，只有在疑似異常時(shí)才啟動(dòng)復(fù)雜的模型進(jìn)行詳細(xì)分析。嘉興新型刀具狀態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)用

間接測(cè)量法是通過測(cè)量與刀具狀態(tài)相關(guān)的物理量，如切削力、切削溫度、振動(dòng)、聲發(fā)射等，來推斷刀具的磨損狀態(tài)。切削力監(jiān)測(cè)是一種常用的間接測(cè)量方法。刀具磨損會(huì)導(dǎo)致切削力的增大，通過安裝在機(jī)床上的力傳感器測(cè)量切削力的變化，可以判斷刀具的磨損程度。例如，在車削加工中，當(dāng)?shù)毒吣p嚴(yán)重時(shí)，主切削力會(huì)***增加。切削溫度監(jiān)測(cè)也是一種有效的方法。刀具磨損會(huì)使切削溫度升高，通過紅外傳感器、熱電偶等測(cè)量切削區(qū)域的溫度變化，可以間接反映刀具的磨損情況。振動(dòng)監(jiān)測(cè)是通過安裝在機(jī)床上的加速度傳感器采集切削過程中的振動(dòng)信號(hào)，分析振動(dòng)信號(hào)的特征參數(shù)，如幅值、頻率等，來判斷刀具的狀態(tài)。當(dāng)?shù)毒叱霈F(xiàn)磨損或破損時(shí)，振動(dòng)信號(hào)會(huì)發(fā)生明顯的變化。聲發(fā)射監(jiān)測(cè)利用材料在變形和斷裂過程中釋放的彈性波來監(jiān)測(cè)刀具狀態(tài)。刀具磨損和破損時(shí)產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)具有獨(dú)特的特征，通過對(duì)聲發(fā)射信號(hào)的分析和處理，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。嘉興新型刀具狀態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)用