[發(fā)明專利]一種清潔切削環(huán)境下刀具損傷在線與在位檢測系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910655163.6
• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號: CN110340733A
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王禹林;葉祖坤;濮瀟楠;查文彬;陳超宇
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: B23Q17/09
• 分類號: B23Q17/09;B23Q17/24;B23Q11/00
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 汪清

本發(fā)明公開了一種清潔切削環(huán)境下刀具損傷在線與在位檢測系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括在線預(yù)判及識別系統(tǒng)、在位檢測系統(tǒng)、用于清洗刀具的清潔系統(tǒng)、計算機；在線預(yù)判及識別系統(tǒng)用于實時測量切削位置的振動量、主軸電壓與電流的變化值、切削力的變化值、聲信號；在位檢測系統(tǒng)用于在位采集刀具的側(cè)刃圖像和底刃圖像；所述計算機用于對在線預(yù)判及識別系統(tǒng)采集的信號進(jìn)行時域特征與頻域特征的提取與數(shù)據(jù)融合；初步判定是否異常；進(jìn)一步對圖像進(jìn)行處理，判定道具的損傷類型和損傷程度。本發(fā)明方法通過在線預(yù)判及識別系統(tǒng)對刀損傷進(jìn)行初步預(yù)判，再對刀具的損傷類型和損傷程度進(jìn)行判別，實現(xiàn)了刀具磨損的準(zhǔn)確檢測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬刀具檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種清潔切削環(huán)境下刀具損傷在線與在位檢測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在自動化機械加工過程中，監(jiān)測刀具磨損狀態(tài)是降低制造成本，減少制造環(huán)境危害，保證生產(chǎn)制造系統(tǒng)正常高效運行和產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段之一。刀具磨損對產(chǎn)品的加工精度、加工質(zhì)量以及加工效率有著顯著影響，若刀具磨損未被及時發(fā)現(xiàn)，將會導(dǎo)致零件報廢，機床停機、機床損壞，甚至工件折斷傷人，直接影響加工效益和經(jīng)濟效益。工業(yè)統(tǒng)計表明，刀具磨損是引起機床故障的首要因素，由此引起的停機時間占數(shù)控機床總停機時間的1/5～1/3。因此，針對數(shù)控加工系統(tǒng)批量加工過程進(jìn)行刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測，是智能制造背景下迫切需要解決的問題。

中國專利公開號CN102564314A公開了一種用于檢測立銑刀磨損狀態(tài)的正交視覺檢測系統(tǒng)，該檢測系統(tǒng)需要停機拆卸刀具在實驗室中檢測，占用生產(chǎn)工時，不利于柔性制造系統(tǒng)生產(chǎn)效益及經(jīng)濟效益的提高，且無法檢測出加工過程中刀具磨/破損的狀態(tài)變化過程；中國專利公開號CN106840028A公開了一種刀具磨損的在位測量方法和裝置，將視覺檢測系統(tǒng)安裝于機床刀具側(cè)部來檢測，視覺檢測系統(tǒng)被固定，無法實現(xiàn)多角度對刀具進(jìn)行圖像采集，刀具磨損區(qū)域檢測不全面，且沒有考慮自動清潔切削檢測環(huán)境，缺乏視覺系統(tǒng)保護(hù)裝置及刀具清洗裝置；中國專利公開號CN107553219A公開了一種基于多種類傳感器復(fù)合信號的刀具磨損監(jiān)控方法，由于切削條件復(fù)雜多樣，影響檢測結(jié)果的干擾因素較多，容易由于其他故障因素引起刀具磨/破損的誤判，造成刀具的浪費。綜上所述，目前的檢測方法均存在一定不足，缺乏一套效率與精度兼顧，且自動化程度高的刀具磨損檢測系統(tǒng)，嚴(yán)重阻礙了柔性制造系統(tǒng)生產(chǎn)效益與經(jīng)濟效益的提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種清潔切削環(huán)境下刀具損傷在線與在位檢測系統(tǒng)及方法，以實現(xiàn)刀具磨損的準(zhǔn)確檢測。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

一種清潔切削環(huán)境下刀具損傷在線與在位檢測系統(tǒng)，包括在線預(yù)判及識別系統(tǒng)、在位檢測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集卡、圖像采集卡、用于清洗刀具的清潔系統(tǒng)、計算機；

所述在線預(yù)判及識別系統(tǒng)包括振動傳感器、電壓傳感器、力傳感器、電流傳感器、聲發(fā)射傳感器；所述振動傳感器用于實時測量機床加工過程中切削位置的振動量；所述電壓傳感器與電流傳感器分別用于實時測量機床加工過程中主軸電壓與電流的變化值；所述力傳感器用于實時測量機床加工過程中切削力的變化值；所述聲發(fā)射傳感器用于實時測量刀具切削時的聲信號；

所述在位檢測系統(tǒng)包括機器人、視覺系統(tǒng)；所述機器人設(shè)置在機床加工中心的切削位置附近一側(cè)；所述視覺系統(tǒng)設(shè)置在機器人末端，所述機器人帶動視覺系統(tǒng)在位采集刀具的側(cè)刃圖像和底刃圖像；所述數(shù)據(jù)采集卡、圖像采集卡分別將各傳感器檢測到的信號和視覺系統(tǒng)采集的圖像傳輸給計算機；