[发明专利]一种清洁切削环境下刀具损伤在线与在位检测系统及方法

说明书

本发明公开了一种清洁切削环境下刀具损伤在线与在位检测系统及方法，系统包括在线预判及识别系统、在位检测系统、用于清洗刀具的清洁系统、计算机；在线预判及识别系统用于实时测量切削位置的振动量、主轴电压与电流的变化值、切削力的变化值、声信号；在位检测系统用于在位采集刀具的侧刃图像和底刃图像；所述计算机用于对在线预判及识别系统采集的信号进行时域特征与频域特征的提取与数据融合；初步判定是否异常；进一步对图像进行处理，判定道具的损伤类型和损伤程度。本发明方法通过在线预判及识别系统对刀损伤进行初步预判，再对刀具的损伤类型和损伤程度进行判别，实现了刀具磨损的准确检测。

技术领域

本发明属刀具检测技术领域，特别是一种清洁切削环境下刀具损伤在线与在位检测系统及方法。

背景技术

在自动化机械加工过程中，监测刀具磨损状态是降低制造成本，减少制造环境危害，保证生产制造系统正常高效运行和产品质量的重要手段之一。刀具磨损对产品的加工精度、加工质量以及加工效率有着显著影响，若刀具磨损未被及时发现，将会导致零件报废，机床停机、机床损坏，甚至工件折断伤人，直接影响加工效益和经济效益。工业统计表明，刀具磨损是引起机床故障的首要因素，由此引起的停机时间占数控机床总停机时间的1/5～1/3。因此，针对数控加工系统批量加工过程进行刀具磨损状态监测，是智能制造背景下迫切需要解决的问题。

中国专利公开号CN102564314A公开了一种用于检测立铣刀磨损状态的正交视觉检测系统，该检测系统需要停机拆卸刀具在实验室中检测，占用生产工时，不利于柔性制造系统生产效益及经济效益的提高，且无法检测出加工过程中刀具磨/破损的状态变化过程；中国专利公开号CN106840028A公开了一种刀具磨损的在位测量方法和装置，将视觉检测系统安装于机床刀具侧部来检测，视觉检测系统被固定，无法实现多角度对刀具进行图像采集，刀具磨损区域检测不全面，且没有考虑自动清洁切削检测环境，缺乏视觉系统保护装置及刀具清洗装置；中国专利公开号CN107553219A公开了一种基于多种类传感器复合信号的刀具磨损监控方法，由于切削条件复杂多样，影响检测结果的干扰因素较多，容易由于其他故障因素引起刀具磨/破损的误判，造成刀具的浪费。综上所述，目前的检测方法均存在一定不足，缺乏一套效率与精度兼顾，且自动化程度高的刀具磨损检测系统，严重阻碍了柔性制造系统生产效益与经济效益的提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种清洁切削环境下刀具损伤在线与在位检测系统及方法，以实现刀具磨损的准确检测。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种清洁切削环境下刀具损伤在线与在位检测系统，包括在线预判及识别系统、在位检测系统、数据采集卡、图像采集卡、用于清洗刀具的清洁系统、计算机；

所述在线预判及识别系统包括振动传感器、电压传感器、力传感器、电流传感器、声发射传感器；所述振动传感器用于实时测量机床加工过程中切削位置的振动量；所述电压传感器与电流传感器分别用于实时测量机床加工过程中主轴电压与电流的变化值；所述力传感器用于实时测量机床加工过程中切削力的变化值；所述声发射传感器用于实时测量刀具切削时的声信号；

所述在位检测系统包括机器人、视觉系统；所述机器人设置在机床加工中心的切削位置附近一侧；所述视觉系统设置在机器人末端，所述机器人带动视觉系统在位采集刀具的侧刃图像和底刃图像；所述数据采集卡、图像采集卡分别将各传感器检测到的信号和视觉系统采集的图像传输给计算机；