温州自主研发刀具状态监测方案

刀具健康状态监测是指对刀具（比如刀具、钻头、刀片等）进行实时或定期的监测和评估，以确定其磨损程度、剩余寿命以及是否需要维护或更换的技术和方法。这种监测可以通过多种方式进行：视觉检测：使用摄像头或显微镜来观察刀具表面，检测刀具上的磨损、划痕、变形等迹象。这可以通过图像处理和计算机视觉技术实现自动化。振动与声音分析：监测切削过程中的振动和声音变化。磨损或损坏的刀具通常会产生不同的振动频率或声音特征，可以通过传感器进行监测和分析。力学特性监测：利用力传感器监测切削力的变化。随着刀具磨损，切削力可能会发生变化，这可以作为判断刀具状态的指标之一。温度监测：通过温度传感器监测刀具的工作温度。磨损或损坏的刀具可能会产生更高的工作温度，因此监测温度变化可以指示刀具状态。实时监测系统：这类系统整合多种传感器和监测技术，实时监测刀具状态，并利用数据分析、机器学习等方法提供预测性维护，准确预测刀具的寿命和维护时机。这些方法可以单独应用或者结合使用，以确保对刀具状态的监测和评估。实施刀具健康状态监测有助于优化生产过程，减少停机时间，并提高切削效率。盈蓓德科技-刀具监测系统。基于人工智能的刀具状态监测系统具有自适应性，自动调整监测模型和参数，提高监测的准确性和通用性。温州自主研发刀具状态监测方案

深度学习中的卷积神经网络（CNN）在处理图像数据方面表现出色。在刀具状态监测中，可以利用CNN对刀具的图像进行分析，识别刀具的磨损区域和程度。循环神经网络（RNN）及其变体，如长短期记忆网络（LSTM），则适用于处理时间序列数据，如切削过程中的连续振动信号，能够捕捉信号中的动态特征，预测刀具的剩余使用寿命。此外，利用人工智能技术还可以实现刀具状态监测的实时性和智能化。通过在线学习和模型更新，监测系统能够适应不同的加工工况和刀具类型，自动调整监测参数和判断标准。无锡新一代刀具状态监测系统供应商对比监测系统给出的刀具状态评估结果与实际通过人工检测或其他精确测量方法得到的结果。

三、监测方法1. 直接法直接法是测量与刀具材料损失直接相关的变量，如刀具径向尺寸变动量、工件尺寸变化、后刀面磨损带宽度等。直接法主要有光学图像法、射线法、电阻法、接触法等。其中，光学法直观性强且精度高，但比较大的不足是不能实现在线实时检测，加工过程中的刀具状态变化不能及时被反映出来，具有一定局限性。2. 间接法间接法是测量切削加工过程中产生的与刀具状态相关的信号，如力、声发射、温度、声音、功率、振动等，从而间接分析得出刀具状态。间接法的关键在于找到合适的方法有效地从采集到的信号中提取出信号特征并加以分析以反映刀具状态。目前，研究较多的主要有切削力法、功率法、振动法和声发射法。

针对刀具磨损状态在实际生产加工过程中难以在线监测的问题，提出一种通过通信技术获取机床内部数据，对当前的刀具磨损状态进行识别的方法。通过采集机床内部实时数据并将其与实际加工情景紧密结合，能直接反映当前的加工状态。将卷积神经网络用于构建刀具磨损状态识别模型，直接将采集到数据作为输入，得到了和传统方法精度近似的预测模型，模型在训练集和在线验证试验中的表现都符合预期。刀具磨损状态识别的方法在投入使用时还有一些问题有待解决：①现有数据是在相同的加工条件下测得的，而实际加工过程中，加工参数以及加工情景是不断变化的，因此需要在下一步的研究中，进行变参数试验，考虑加工参数对于刀具磨损的影响，并针对常用的一些加工场景，建立不同的模型库。变换加工场景时，通过获取当前场景，及时匹配相应的预测模型即可。②本研究中的模型是一个固定的模型。今后需要根据实时的信号以及已知的磨损状态，对模型进行实时更新，从而在实时监测过程中实现自学习，不断提升模型的精度和预测效果。盈蓓德科技-刀具状态监测系统。航空航天零部件的加工通常需要高精度和高可靠性的刀具。通过人工智能技术对刀具状态进行监测。

刀具状态监测的重要性（一）保证加工质量刀具的磨损和破损会导致切削力的变化、切削温度的升高以及加工表面粗糙度的增加。通过实时监测刀具状态，可以及时调整加工参数或更换刀具，从而保证加工零件的尺寸精度、形状精度和表面质量。（二）提高生产效率及时发现刀具的磨损和破损，避免因刀具失效而导致的生产中断和机床停机时间的增加，能够有效地提高机床的利用率和生产效率。（三）降低生产成本通过合理地监测刀具状态，可以延长刀具的使用寿命，减少刀具的更换次数，降低刀具的采购成本。同时，避免因刀具失效而造成的废品和返工，也能够降低生产成本。抗干扰能力强的刀具状态监测系统，能在复杂的加工环境，如温度变化、噪声干扰等情况，准确监测刀具状态。嘉兴刀具状态监测特点

刀具状态监测利用振动传感器获取刀具切削时产生的振动信号。刀具的异常状态往往会引起振动特征的改变。温州自主研发刀具状态监测方案

刀具状态监测的方法（一）直接测量法直接测量法是通过直接测量刀具的几何参数来判断刀具的磨损状态。常用的直接测量方法包括光学测量法、接触测量法和图像测量法等。光学测量法利用光学原理，如激光干涉、机器视觉等技术，对刀具的刃口形状、磨损量等进行非接触测量。这种方法具有测量精度高、速度快的优点，但对测量环境要求较高。接触测量法通过接触式传感器，如电感式传感器、电容式传感器等，直接测量刀具的磨损量。这种方法测量精度较高，但容易对刀具表面造成损伤。图像测量法通过拍摄刀具的图像，然后利用图像处理技术对图像进行分析，获取刀具的磨损信息。这种方法直观、方便，但图像处理的算法较为复杂。温州自主研发刀具状态监测方案