[发明专利]刀具失效过程实时检测及优化数据分析系统

说明书

本发明提供刀具失效过程实时检测及优化数据分析系统，包括监测模块和失效分析模块；所述监测模块，用于实时获取刀具工作过程中刀具的纹理特征值和温度特征值；所述失效分析模块，用于基于已训练的刀具失效模型对所述纹理特征值和温度特征值进行处理，得到刀具失效状态。通过测试和提取刀具红外信号特征样本，断精度可达到80％以上，有效解决了刀具工作状态难以实时监测与诊断的技术难题，对提高刀具的工作效率以及节能降耗具有非常重要的意义。

技术领域

本发明涉及刀具检测技术领域，更具体地，涉及刀具失效过程实时检测及优化数据分析系统。

背景技术

刀具是机床的重要组成部分，在机床加工过程中会与工作面产生摩擦与碰撞，势必会造成截齿的严重磨损甚至失效。刀具一旦处于严重磨损或失效状态，将影响机床的切削状态，间接影响工件加工质量。因此，实现对刀具磨损程度及失效状态的实时监测与诊断，获取刀具的最佳更换时期，对提高机床运转效率、保证工件加工质量都具有十分重要的意义。目前刀具监测方法众多，有直接测量法与间接测量法。直接测量法是在非切削时间内直接测量刀具或工件的尺寸，比如探针法等。间接测量法是在切削时间内提取与刀具状态有关的间接信号，比如功率(电流)法、振动法、声发射法、红外热像法、热电偶方法等。

从金属切削原理可知，刀具磨损与温度的变化密切相关，这一因素可用于监测刀具状态。传统的温度测量采用的是热电偶方法，但在实际加工中几乎没有一种工件允许在其内部埋置热电偶，而且其热惯性大，响应慢，并不适合实时监测。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的刀具失效过程实时检测及优化数据分析系统。

本发明实施例提供刀具失效过程实时检测及优化数据分析系统，包括监测模块和失效分析模块；

所述监测模块，用于实时获取刀具工作过程中刀具的纹理特征值和温度特征值；

所述失效分析模块，用于基于已训练的刀具失效模型对所述纹理特征值和温度特征值进行处理，得到刀具失效状态。

作为优选的，所述刀具失效状态包括新刀、早期磨损、严重磨损和失效。

作为优选的，所述监测模块包括红外成像仪和可见光成像仪；

所述红外成像仪用于实时获取刀具的红外热像图，并基于所述红外热像图提取刀具的刀身温度特征值和刀尖闪温特征值；

所述可见光成像仪用于实时获取刀具的可见光图像，并基于所述可见光图像提取刀具的纹理特征值。

作为优选的，所述监测模块还包括温度优化单元，所述温度优化模块用于基于所述红外热像仪的发射率、大气温度和发射温度，对所述红外热像图进行特征提取，得到刀具的刀身温度特征值和刀尖闪温特征值。

作为优选的，所述可见光成像仪具体用于基于所述可见光图像获取刀具的粗糙度、对比度、线性度和方向度：

其中，F_crs为粗糙度，F_con为对比度，F_lin为线性度，F_dir为方向度，p代为红外热像图的直方图中的峰值，n_p为红外热像图的直方图中所有的峰值，对于某个峰值p，W_p代表该峰值所包含的所有的离散区域，而Φ_p是波峰的中心位置。

作为优选的，失效分析模块还用于对不同刀具失效状态的刀身温度特征值、刀尖闪温特征值和纹理特征值进行训练，得到用于预测刀具失效状态的刀具失效模型。