[实用新型]基于振动信号及图像采集的数控机床刀具状态监测装置

说明书

本实用新型公开了基于振动信号及图像采集的数控机床刀具状态监测装置，包括：振动状态检测装置及机器视觉采集装置；所述振动传感器实时采集到刀具加工过程中的异常振动信号并传输至数据分析处理单元；所述机器视觉采集装置包括相机、X轴位移传感器、Z轴位移传感器及磁座；所述相机旋转支架固定装置上安装有相机旋转支架，相机旋转支架上安装有相机，所述磁座可拆卸的安装固定至工作刀台上。本公开采用智能刀柄进行振动信号的采集，在此基础上增加机器视觉监测模块，其作为一种直接监测方式，能够有效保证准确率。

技术领域

本实用新型属于数控设备状态监测领域，尤其涉及基于振动信号及图像采集的数控机床刀具状态监测装置。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

机床作为制造加工行业的基础设备，对其进行状态监测具有重要意义。在数控加工过程，产品质量的保障及加工过程的安全性离不开对数控设备刀具的实时监测，其状态监测是数控设备监测的一个重要组成部分，如果不能对加工过程中刀具突发状况进行实时监测和采取有效的控制措施，则会对加工过程的连续性产生不同程度的影响，对整个制造产业造成不可估量的损失。

通过对相关文献查阅发现，设备刀具在加工过程中发生的非正常损坏，即刀具磨、破损情况的发生，如果得不到及时控制将直接导致所加工零件的损坏及报废，尤其是在刀柄及刀片加工过程中体现尤为明显，如果设备刀具发生异常不能及时检测及采取有效控制措施，可能导致成批量加工的刀柄及刀片不满足工艺要求，无法保证购买者在后续机加工中零件的精度及相关刀具使用寿命，并且在某些特殊加工工序中甚至会对机床设备造成不同程度的损伤。为了避免以上情况的发生，开发一套有效的刀具状态在线监测和控制系统显得尤为重要，通过此系统可以实现对刀具的有效管理，提高刀具的使用寿命，降低生产成本，提高加工效率，进而增加企业的生产效益。

刀具损坏是机床在加工过程中最常见的故障类型，许多机床生产商在制造过程中通常设计添加监测单元，包括对刀具状态的监测。然而由于加工制造工艺的千变万化，所选用刀具也各不相同，故设备自身的监测系统对刀具监测的适应性及准确率较低。

发明人在研究中发现，现有的刀具检测系统在系统中添加不同种类的传感器，开发的系统需要将多个传感器进行融合，降低了系统工作过程的稳定性。同时由于传感器的安装需要贴近刀具及其附近连接件，传感器与系统处理器需要连线进行数据传输，很大程度上干扰机床的正常加工，阻碍了此种刀具状态监测方法在实际生产的应用。

实用新型内容

为克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了基于振动信号及图像采集的数控机床刀具状态监测装置，该装置和能够在实现对刀具状态精确监测的同时，极大压缩刀具异常诊断过程的停机时间，提高机床的生产效率。

为实现上述目的，本实用新型的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

基于振动信号及图像采集的数控机床刀具状态监测装置，包括：数据采集单元及数据分析处理单元；所述数据采集单元包括振动状态检测装置及机器视觉采集装置；

所述振动状态检测装置包括设置好在刀柄内部的振动传感器及无线信号发射装置，所述振动传感器实时采集到刀具加工过程中的异常振动信号并传输至数据分析处理单元；

所述机器视觉采集装置包括相机、X轴位移传感器、Z轴位移传感器及磁座；

所述Z轴位移传感器通过Z轴电动伸缩杆固定在磁座的一侧，磁座的底侧通过伸缩杆连接部件连接至X轴电动伸缩杆，X轴电动伸缩杆连接有X轴位移传感器，X轴电动伸缩杆还连接至相机旋转支架固定装置，所述相机旋转支架固定装置上安装有相机旋转支架，相机旋转支架上安装有相机，所述磁座可拆卸的安装固定至工作刀台上。