[實用新型]一種刀具狀態多傳感監測系統

有效

• 申請號: 201820507110.0
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN208374883U
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 雷芝;周余慶
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: B23Q17/09
• 分類號: B23Q17/09
• 代理公司: 溫州名創知識產權代理有限公司 33258
• 代理人: 陳加利

本實用新型提供一種刀具狀態多傳感監測系統，包括多個用于測量刀具狀態并轉換成模擬信號的傳感器；一用于識別刀具狀態的單片機，該單片機包括對多傳感器所采集到的刀具狀態的模擬信號預處理成數字信號的FPGA芯片和用于對預處理后的數字信號進行分類識別來確定刀具狀態的DSP芯片；FPGA芯片的一端與多個傳感器分別相連，另一端與DSP芯片的第一端相連；以及用于顯示刀具狀態的顯示屏，該顯示屏與DSP芯片的第二端相連。實施本實用新型，基于多傳感器監測與診斷刀具狀態，能夠克服單一傳感器因不同物理場信號所帶來的漏判和誤判的問題，提高刀具狀態的識別精度。

技術領域

本實用新型涉及機械故障診斷技術領域和計算機技術領域，尤其涉及一種刀具狀態多傳感監測系統。

背景技術

銑削是用旋轉的銑刀作為刀具加工物體表面的一種機械加工方法，一般在銑床或鏜床上進行，除能加工平面、溝槽、輪齒、螺紋和花鍵軸外，還能加工比較復雜的型面，生產效率較高，在機械制造行業中被廣泛應用。

刀具作為銑削加工過程中最易損傷的部件，對其進行及時有效的狀態監測與故障識別至關重要。據統計，在銑削加工中，刀具故障通常約占機床停機時間的7-20％，而頻繁的停機換刀嚴重影響企業的生產效率。此外，換刀的時效性直接影響到加工的質量和成本，一方面，若換刀不及時，壞刀會直接影響零件表面光潔度、尺寸精度等質量特性，嚴重的還將導致工件報廢，增加加工成本；另一方面，若過早換刀，刀具還未到其有效使用壽命就丟棄，造成材料的浪費，增加換刀成本。因此，研究在銑削加工過程中進行實時的刀具故障監測與識別，對縮減加工成本具有很重要的意義。

近年來，基于傳感器的間接式刀具狀態監測(TCM)方法受到了國內外學者的廣泛關注。基于傳感器的TCM方法是通過傳感器獲取切削加工過程的相關信號，借助信號處理和統計分析技術對刀具狀態進行估計，以達到實時監測刀具運行狀態的目的。然而，目前大多數研究側重于單一傳感器監測與診斷，但是由于不同物理場信號對刀具不同狀態(磨損、破損等)的識別精度不盡相同，因此基于單一傳感器的監測方法容易導致刀具狀態的漏判和誤判。

實用新型內容

本實用新型實施例所要解決的技術問題在于，提供一種刀具狀態多傳感監測系統，基于多傳感器監測與診斷刀具狀態，能夠克服單一傳感器因不同物理場信號所帶來的漏判和誤判的問題，提高刀具狀態的識別精度。

為了解決上述技術問題，本實用新型實施例提供了一種刀具狀態多傳感監測系統，包括：

多個用于測量刀具狀態并轉換成模擬信號的傳感器；

一用于識別刀具狀態的單片機，所述單片機包括對多傳感器所采集到的刀具狀態的模擬信號預處理成數字信號的FPGA芯片和用于對預處理后的數字信號進行分類識別來確定刀具狀態的DSP芯片；其中，所述FPGA芯片的一端與所述多個傳感器分別相連，另一端與所述DSP芯片的第一端相連；以及

用于顯示刀具狀態的顯示屏，所述顯示屏與所述DSP芯片的第二端相連。

其中，所述FPGA芯片上集成有用于模擬信號轉數字信號的模數轉換器、用于緩沖信號及數據的FIFO緩存器以及橢圓函數IIR帶通濾波器；其中，

所述模數轉換器的一端與所述多個傳感器分別相連，另一端與所述FIFO緩存器的一端相連；

所述FIFO緩存器的另一端與所述橢圓函數IIR帶通濾波器的一端相連；

所述橢圓函數IIR帶通濾波器的另一端與所述DSP芯片的第一端相連。

其中，所述單片機還包括與所述DSP芯片的第三端相連的Flash存儲器。

其中，所述顯示屏為液晶屏。

其中，所述單片機和所述顯示屏集成在同一裝置上。