[發明專利]一種新型木工刀具磨損在線診斷方法

有效

• 申請號: 202010191861.8
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111323072B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 郭曉磊;朱兆龍;董偉航
• 申請（專利權）人: 博深普銳高(上海）工具有限公司
• 主分類號: G01D21/00
• 分類號: G01D21/00;G01L3/24;G01N21/95;G01B11/00
• 代理公司: 浙江傳衡律師事務所 33387
• 代理人: 葉衛強

本發明提供一種新型木工刀具磨損在線診斷方法，先建立刀具磨損診斷準則：S1、采集銑削加工時的銑刀在不同磨損狀態時的功率信號P以及紅外圖像I；S2、PC機對功率信號P采用離散小波變換算法進行數據處理分析，提取功率信號P的特征值；以及PC機對紅外圖像I采用圖像梯度算法和離散小波變換算法進行數據處理分析，提取紅外圖像I的特征值；S3、結合所得功率信號P和紅外圖像I的特征值建立刀具磨損診斷準則；本發明同時使用DWT算法對功率信號P進行處理，采集隱藏在時域信號中的信號的頻率分量，使用圖像梯度算法使紅外圖像I函數化，隨后使用DWT算法對函數化的紅外圖像I進行簡化計算并增強圖像的信息，提高診斷信號精度。

技術領域

本發明涉及診斷刀具磨損的技術領域，特別涉及一種新型木工刀具磨損在線診斷方法。

背景技術

機械加工中，刀具磨損影響著產品生產率、生產成本以及產品加工質量，現有研究發現，五分之一的機床停機是由于刀具磨損造成，采用準確可靠的刀具磨損診斷技術可使機床利用率提高1.5倍，最高提升切削速度50％，并節約30％左右的總加工成本。現有刀具磨損診斷技術大多數利用一維傳感器(例如聲發射、振動、功率和切削力信號)來診斷刀具磨損狀況，如胡宇宏等人使用壓電式傳感器采集振動信號來監測刀具磨損(申請號：201911203201.0)，李斌等人使用霍爾電流傳感器采集電流信號來監測磨損(申請號：2010106075323)。但是，上述一維傳感器在使用時有以下缺點：

(1)信號處理方法選擇不當，造成傳感器信號干擾較大；

(2)傳感器采集的信號對刀具磨損的靈敏度較低，影響刀具磨損診斷精度。

為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種新型木工刀具磨損在線診斷系統及其診斷方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型木工刀具磨損在線診斷系統及其診斷方法，以解決背景技術中提到的問題。

本發明提供一種新型木工刀具磨損在線診斷系統，包括數控銑床(1)、銑刀(2)、功率傳感器(4)、紅外攝像機(5)和PC機(6)，功率傳感器(4)一端與數控銑床控制箱(7)連接，功率傳感器(4)另一端與PC機(6)連接，功率傳感器(4)與PC機(6)連接，紅外攝像機(5)與PC機(6)連接；功率傳感器(4)將采集到的功率信號P傳送給PC機(6)，PC機(6)對功率信號P進行數據處理分析；紅外攝像機(5)鏡頭聚焦對準銑刀(2)，并拍攝記錄銑刀(2)在對工件(3)進行銑削的紅外圖像I，紅外攝像機(5)所拍攝的紅外圖像I傳送給PC機(6)，PC機(6)對紅外圖像I進行數據處理分析。

作為優選地，PC機(6)對功率信號P采用離散小波變換算法進行數據處理分析，以及PC機(6)對紅外圖像I采用圖像梯度算法和離散小波變換算法進行數據處理分析。

本發明提供一種新型木工刀具磨損在線診斷方法，包括以下步驟：

步驟1、建立刀具磨損診斷準則；

S1、采集銑削加工時的銑刀(2)在不同磨損狀態時的功率信號P以及紅外圖像I；

S2、PC機(6)對功率信號P采用離散小波變換算法進行數據處理分析，提取功率信號P的特征值；以及PC機(6)對紅外圖像I采用圖像梯度算法和離散小波變換算法進行數據處理分析，提取紅外圖像I的特征值；

S3、結合所得功率信號P和紅外圖像I的特征值建立刀具磨損診斷準則；

步驟2、傳輸實時數據至上述刀具磨損診斷準則對刀具磨損狀態進行判斷；

具體地，將新型刀具磨損診斷系統在線采集到的實時功率信號P與紅外圖像I處理后形成特征值頻率曲線(功率信號P的近似系數ψ₁和細節系數Ψ₁、紅外圖像I的近似系數ψ₂)并將其傳遞至所述刀具磨損診斷準則，即可判斷出刀具的磨損狀態。