[发明专利]用于机加工中刀杆振动信号的实时监测装置及其监测方法

权利要求书

1.一种用于机加工中刀杆振动信号的实时监测装置，包括刀柄(1)、刀杆(2)、采集卡和计算机，其特征在于，

所述刀杆(2)设有第一轴向盲孔(3)，该第一轴向盲孔(3)的开口位于刀杆(2)的后端，所述第一轴向盲孔(3)内、且位于刀头端嵌装有压电式振动传感器(4)；

所述刀柄(1)设有与所述第一轴向盲孔(3)对正的第二轴向盲孔，所述第一轴向盲孔(3)和所述第二轴向盲孔的交界处设有数据接口(6)，自所述压电式振动传感器(4)的输出端至所述数据接口(6)连接有传输线(7)，所述第一轴向盲孔内填充有环氧树脂(10)；

所述刀柄(1)的中部设有凹槽，所述凹槽内设有微处理器(8)和蓝牙装置(9)，所述微处理器(8)和蓝牙装置(9)之间及所述数据接口(6)与微处理器(8)之间均连接有数据线；

所述蓝牙装置(9)与所述采集卡之间采用无线传输。

2.根据权利要求1所述用于机加工中刀杆振动信号的实时监测装置，其特征在于，所述压电式振动传感器为PCB的352C23微型单轴传感器。

3.根据权利要求1所述用于机加工中刀杆振动信号的实时监测装置，其特征在于，所述微处理器采用ATMEGA128单片机。

4.根据权利要求1所述用于机加工中刀杆振动信号的实时监测装置，其特征在于，所述蓝牙装置采用HC-06蓝牙装置。

5.一种用于机加工中刀杆振动信号的实时监测方法，其特征在于，采用如权利要求1～4中任一所述用于机加工中刀杆振动信号的实时监测装置，并包括以下步骤：

步骤一、信号的采集：首先，压电式振动传感器将监测到的刀具振动信号转变为电压量的模拟信号，通过传输线将该电压量的模拟信号传输到刀柄中的微处理器中，所述微处理器中的A/D转换模块将该电压量的模拟信号转换成数字信号,微处理器中的储存器将转换后的数字信号储存起来，等待传输出去和被调用，微处理器中的控制器控制蓝牙装置是否开始或停止数据的传输；

步骤二、信号的传输：蓝牙装置在接到微处理器传输数据的指令后，

在发送模式下，采集的数据由基带模块输入，在合成器中进行载波调制，调制后的信号进入发送模块，在发送模块中，收发控制线选通低噪放大器，将调制信号放大，并由巴伦转为非平衡信号输出至收发控制开关；再由收发控制线选通至滤波器，通过天线向外发送；

在接收模式下，信号由天线接收，经过滤波器和收发控制开关进入接收模块，接收模块首先通过巴伦将从天线传来的不平衡信号转为平衡信号；然后通过接收模块的低噪放大器将接收的微弱信号放大，最后在解调电路中与从合成器提供的本振信号进行作用，将载波信号解调输出；

采集卡对接收模块接收到的数据进行采样，然后将采样后的数据传输到计算机上，以TXT的格式保存下来，进而进行处理和分析；

步骤三、信号的处理：在计算机中通过labview或者matlab软件对信号进行调用和处理，首先，采用小波变换或者快速傅里叶变换对数据进行处理；其次，进行特征信号提取，选取时域、频域以及时频域的特征；然后，应用神经网络、隐马尔科夫或者支持向量机进行模式识别，实现刀具磨损的识别，进而实时掌握刀具磨损的值。