[发明专利]一种数控机床刀头故障诊断系统

说明书

本发明提供的数控机床刀头故障诊断系统，利用中央处理装置、振动传感器、信号处理电路、A/D转换模块、图像采集模块、图像处理模块、电源模块、比较模块、报警装置、无线传输装置、用户控制端、显示装置以及存储装置，可实现对数控机床的刀头的有效监测，不仅能够通过振动传感器测试刀头在加工过程中的振动参数，并将该振动参数与预设振动阈值进行比较，还能通过图像采集装置采集刀头的图像信息，工作人员能够结合振动传感器采集的刀头振动信号和刀头图像信息对数控机床的刀头进行有效监测，图像处理模块对采集的图像依次进行图像增强、图像平滑、图像锐化、图像灰度变换处理。

技术领域

本发明涉及智能测试技术领域，尤其涉及一种数控机床刀头故障诊断系统。

背景技术

数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床，控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。

刀具系统是高档数控机床极其重要的功能部件，切削过程中，刀具在高温和高压条件下工作，由于受工件、切屑的剧烈摩擦，在前、后面接触区域内会产生磨损，磨损较轻时会使刀具的几何形状和加工工件尺寸发生改变，严重时将引起刀具摩钝、破损、刀刃塑性变形及热磨损等刀具失效现象，导致产品加工质量和生产效率大幅下降。因此，对数控机床的刀具磨损情况进行在线监测和预警以减少刀具失效现象十分重要。刀具的检测分直接检测和间接检测，直接检测法需要将刀具从数控机床上取下，进而影响数控机床的加工效率，而间接检测具有实时性、便利性等优点，但是由于数控机床加工环境各异，使用间接检测方法获得的测试结果精度不高。

发明内容

因此，为了克服上述问题，本发明提供一种数控机床刀头故障诊断系统，利用中央处理装置、振动传感器、信号处理电路、A/D转换模块、图像采集模块、图像处理模块、电源模块、比较模块、报警装置、无线传输装置、用户控制端、显示装置以及存储装置，可实现对数控机床的刀头的有效监测，不仅能够通过振动传感器测试刀头在加工过程中的振动参数，并将该振动参数与预设振动阈值进行比较，还能通过图像采集装置采集刀头的图像信息，工作人员能够结合振动传感器采集的刀头振动信号和刀头图像信息对数控机床的刀头进行有效监测，避免发生误判。

根据本发明的一种数控机床刀头故障诊断系统，数控机床刀头故障诊断系统包括中央处理装置、振动传感器、信号处理电路、A/D转换模块、图像采集模块、图像处理模块、电源模块、比较模块、报警装置、无线传输装置、用户控制端、显示装置以及存储装置。

其中，振动传感器的输出端与信号处理电路的输入端，信号处理电路的输出端与A/D转换模块的输入端连接，A/D转换模块的输出端与中央处理装置的输入端连接，图像采集模块的输出端与图像处理模块的输入端连接，图像处理模块的输出端与中央处理装置的输入端连接，电源模块的输出端与中央处理装置的输入端连接，比较模块的输出端与报警装置的输入端连接，无线传输装置的输出端与用户控制端的输入端连接，比较模块的输入端、无线传输装置的输入端、显示装置的输入端以及存储装置的输入端与中央处理装置的输出端连接，图像采集模块用于采集数控机床刀头的图像信息，振动传感器用于采集数控机床刀头的振动信号。

优选的是，振动传感器安装在数控机床刀头电主轴轴承部位垂直方向，振动传感器将数控机床刀头的振动转换为电压信号V0，并将电压信号V0传输至信号处理电路，经过信号处理电路处理后的电压信号为V1，信号处理电路包括电阻R1-R7，电容C1-C2以及集成运放A1-A2。