[發明專利]檢測在卡盤和工具之間何時夾有一塊材料

在審

• 申請號: 202110240218.4
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113359210A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: M-A·特納尼;B·門斯;S·希巴德
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01V9/00
• 分類號: G01V9/00;G01H17/00;G06N3/04;G06N3/08;G06N20/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 史婧;王麗輝

一種用于檢測夾在卡盤和可移除工具之間的材料的系統。該系統包括安裝在表面上的傳感器，該表面經受由卡盤中的可移除工具的旋轉引起的振動。該系統還包括電子處理器，該電子處理器被配置成從傳感器接收原始振動數據，通過變換原始振動數據來生成變換后的振動數據，并使用機器學習模型來分析原始振動數據和變換后的振動數據，以確定在可移除工具和卡盤之間是否夾有一塊材料。

相關申請

本申請涉及并要求2020年3月4日提交的題為“檢測在卡盤和工具之間何時夾有一塊材料”的美國臨時專利申請序列號62/985,170（代理案卷號022896-3233-US01）的權益和優先權，其公開內容通過引用結合于此，如同其全部內容一樣。

背景技術

加工裝備（諸如銑床）常常包括主軸卡盤，不同的工具可以插入該主軸卡盤中。配備有這些工具，銑床可以用來形成物體，例如，機器部分。

發明內容

圖1A示出了卡盤105中的工具100（例如，切削工具）。在一些實施例中，卡盤連接到由馬達（例如，作為計算機數字控制（CNC）機器的一部分）轉動的主軸。在圖1A，工具100與卡盤105對準。如圖1B所示，有時在制造過程期間，一小塊材料110（諸如金屬切屑）會卡在工具100和卡盤105之間。例如，當手動地抑或自動地更換卡盤105中的工具100時，金屬切屑可能會嵌入卡盤105和工具100之間。如圖1B所示，嵌入的切屑可能改變工具100在卡盤105中的角度。因此，該塊材料可能導致工具100變得與卡盤105未對準，并且其結果是進行不準確的切削、打出不準確的孔或這兩者。在一些情況下，工具100在卡盤105中的未對準可能導致對工具100、主軸、卡盤105、操作工具的機器的其他部分或前述的組合的損壞。應注意的是，雖然本文沒有圖示，但是工具100既可以包括工具又可以包括工具保持器。

現有系統使用安裝（經由，例如，軸承）在將卡盤連接到馬達的主軸上的傳感器并使用基于極限的監控來確定在卡盤和工具之間何時夾有一塊材料。然而，這些現有的系統不容易在較舊的或傳統的機器上使用，并且用于將傳感器附接到主軸的硬件經常出現故障。另外，這些現有系統遭受有限的可擴展性，并且所需的限定的測量周期，這會導致停機時間。一些現有系統需要連接到機器控制系統，以確定何時應當進行監控（工具何時在使用中）、哪個工具在使用中或確定這兩者。一些現有系統根據使用中的工具來使用不同的模型以便確定在工具和卡盤之間是否夾有材料，并且需要確定哪個工具在使用中以便選擇正確的模型。連接到機器控制系統是復雜的，并且需要針對每個機器控制系統供應商和每個機器設置的不同硬件進行定制。

因此，本文的實施例尤其描述了一種用于檢測在卡盤和工具之間何時夾有一塊材料的系統和方法。本文所述的某些實施例利用機器學習軟件、基于來自安裝在機器表面（例如，馬達殼體）上的傳感器的振動數據來確定在卡盤和工具之間何時夾有一塊材料。本文描述的某些實施例不需要將傳感器安裝在主軸上，并且克服了現有系統的許多前述缺陷。另外，本文描述的實施例不需要連接到機器控制系統，因為它們使用振動數據來確定工具何時在使用中，并且使用機器學習模型來針對各種不同的工具確定在工具和卡盤之間是否夾有一塊材料。

例如，一個實施例提供了一種用于檢測夾在卡盤和可移除工具之間的材料的系統。該系統包括安裝在振動表面上的傳感器。表面的振動由卡盤中可移除工具的旋轉引起。該系統還包括電子處理器，該電子處理器被配置成：從傳感器接收原始振動數據，通過變換原始振動數據來生成變換后的振動數據，并使用機器學習模型來分析原始振動數據和變換后的振動數據，以確定工具和卡盤之間是否夾有一塊材料。

另一個實施例提供了一種用于檢測夾在卡盤和工具之間的材料的方法。該方法包括從安裝在振動表面上的傳感器接收原始振動數據。表面的振動由卡盤中的可移除工具的旋轉引起，通過變換原始振動數據生成變換后的振動數據，并使用機器學習模型，分析原始振動數據和變換后的振動數據，以確定在工具和卡盤之間是否夾有一塊材料。