[实用新型]一种刀具状态多传感监测系统

说明书

本实用新型提供一种刀具状态多传感监测系统，包括多个用于测量刀具状态并转换成模拟信号的传感器；一用于识别刀具状态的单片机，该单片机包括对多传感器所采集到的刀具状态的模拟信号预处理成数字信号的FPGA芯片和用于对预处理后的数字信号进行分类识别来确定刀具状态的DSP芯片；FPGA芯片的一端与多个传感器分别相连，另一端与DSP芯片的第一端相连；以及用于显示刀具状态的显示屏，该显示屏与DSP芯片的第二端相连。实施本实用新型，基于多传感器监测与诊断刀具状态，能够克服单一传感器因不同物理场信号所带来的漏判和误判的问题，提高刀具状态的识别精度。

技术领域

本实用新型涉及机械故障诊断技术领域和计算机技术领域，尤其涉及一种刀具状态多传感监测系统。

背景技术

铣削是用旋转的铣刀作为刀具加工物体表面的一种机械加工方法，一般在铣床或镗床上进行，除能加工平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，生产效率较高，在机械制造行业中被广泛应用。

刀具作为铣削加工过程中最易损伤的部件，对其进行及时有效的状态监测与故障识别至关重要。据统计，在铣削加工中，刀具故障通常约占机床停机时间的7-20％，而频繁的停机换刀严重影响企业的生产效率。此外，换刀的时效性直接影响到加工的质量和成本，一方面，若换刀不及时，坏刀会直接影响零件表面光洁度、尺寸精度等质量特性，严重的还将导致工件报废，增加加工成本；另一方面，若过早换刀，刀具还未到其有效使用寿命就丢弃，造成材料的浪费，增加换刀成本。因此，研究在铣削加工过程中进行实时的刀具故障监测与识别，对缩减加工成本具有很重要的意义。

近年来，基于传感器的间接式刀具状态监测(TCM)方法受到了国内外学者的广泛关注。基于传感器的TCM方法是通过传感器获取切削加工过程的相关信号，借助信号处理和统计分析技术对刀具状态进行估计，以达到实时监测刀具运行状态的目的。然而，目前大多数研究侧重于单一传感器监测与诊断，但是由于不同物理场信号对刀具不同状态(磨损、破损等)的识别精度不尽相同，因此基于单一传感器的监测方法容易导致刀具状态的漏判和误判。

实用新型内容

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种刀具状态多传感监测系统，基于多传感器监测与诊断刀具状态，能够克服单一传感器因不同物理场信号所带来的漏判和误判的问题，提高刀具状态的识别精度。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种刀具状态多传感监测系统，包括：

多个用于测量刀具状态并转换成模拟信号的传感器；

一用于识别刀具状态的单片机，所述单片机包括对多传感器所采集到的刀具状态的模拟信号预处理成数字信号的FPGA芯片和用于对预处理后的数字信号进行分类识别来确定刀具状态的DSP芯片；其中，所述FPGA芯片的一端与所述多个传感器分别相连，另一端与所述DSP芯片的第一端相连；以及

用于显示刀具状态的显示屏，所述显示屏与所述DSP芯片的第二端相连。

其中，所述FPGA芯片上集成有用于模拟信号转数字信号的模数转换器、用于缓冲信号及数据的FIFO缓存器以及椭圆函数IIR带通滤波器；其中，

所述模数转换器的一端与所述多个传感器分别相连，另一端与所述FIFO缓存器的一端相连；

所述FIFO缓存器的另一端与所述椭圆函数IIR带通滤波器的一端相连；

所述椭圆函数IIR带通滤波器的另一端与所述DSP芯片的第一端相连。

其中，所述单片机还包括与所述DSP芯片的第三端相连的Flash存储器。

其中，所述显示屏为液晶屏。

其中，所述单片机和所述显示屏集成在同一装置上。