绍兴自主研发刀具状态监测检测技术

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。刀具状态监测中的人工智能技术，是通过对大量的使用数据进行学习和分析，实现对刀具状态的准确判断。绍兴自主研发刀具状态监测检测技术

针对刀具磨损状态在实际生产加工过程中难以在线监测这一问题，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，直接将采集到的数据作为输入，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，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。绍兴自主研发刀具状态监测检测技术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。

直接测量法是刀具状态监测中的一种重要手段，具有以下的优缺点：优点：直观性强直接对刀具的几何参数进行测量，能够直观地反映刀具的磨损和破损情况，结果清晰明确，易于理解。测量精度较高例如使用高精度的光学测量设备或接触式传感器，可以获取较为精确的刀具尺寸和形状数据。可针对性测量能够针对特定的刀具部位进行测量，如刀刃的磨损区域，从而提供更具体的状态信息。缺点：测量环境要求高以光学测量法为例，对环境的光照、灰尘等因素较为敏感，可能会影响测量的准确性。可能损伤刀具表面接触式测量法在测量过程中可能会与刀具表面产生接触，从而对刀具表面造成一定的损伤。测量效率较低特别是对于一些复杂形状的刀具，测量过程可能较为繁琐，耗费时间较长，难以实现在线实时监测。成本较高高精度的直接测量设备通常价格昂贵，增加了监测的成本投入。

刀具损坏的形式主要是磨损和破损。在现代化的生产系统(如FMS、CIMS等)中，当刀具发生非正常的磨损或破损时，如不能及时发现并采取措施，将导致工件报废，甚至机床损坏，造成很大的损失。因此，对刀具状态进行监控非常重要。刀具破损监测可分为直接监测和间接监测两种。所谓直接监测，即直接观察刀具状态，确认刀具是否破损。其中很典型的方法是ITV(IndustrialTelevision，工业电视)摄像法。间接监测法即利用与刀具破损相关的其它物理量或物理现象，间接判断刀具是否已经破损或是否有即将破损的先兆。这样的方法有测力法、测温法、测振法、测主电机电流法和测声发射法等。盈蓓德科技-刀具状态监测。刀具状态监测系统可以提前预知刀具需要更换或维护的时间，避免因刀具突然损坏而造成的生产中断。

刀具监测主要采用人工检测、离线检测和在线检测三种策略。人工检查是指工人在加工过程中可以凭经验检查刀具的状态；离线检测是在加工前专门对刀具进行检测，预测其寿命，看是否能胜任当前的加工；在线检测又称实时检测，是在加工过程中对刀具进行实时检测，并根据检测结果做出相应的处理。目前刀具检测的算法有很多，有的是利用理论计算刀具上应力的变化来判断刀具的损伤.有的是利用时间序列分析来检测刀具,有的是利用神经网络技术来检测刀具。还有的是利用小波变换理论和神经网络技术来检测刀具,但都是以理论为主。考虑到刀具的塑性损伤在数控加工中很少发生，磨损对数控加工的安全性影响很小，并且可以通过离线检测进行加工，通过在线检测，可以判断微裂纹在当前载荷条件下是否会扩展。如果有可能扩大，我们认为载 荷是危险的，通过减少刀具的进给量来减少刀具上的载荷，以保证刀具的安全性。盈蓓德科技-刀具状态监测。刀具状态监测系统采集数据的如果多样性不足，可能导致模型的泛化能力受限。南京基于AI技术的刀具状态监测应用

刀具状态监测系统能够准确识别刀具的磨损模式，并预测刀具的失效时间，从而及时进行刀具更换。绍兴自主研发刀具状态监测检测技术

刀具健康是指刀具在加工过程中保持正常工作状态的能力。良好的刀具健康状态是保证加工质量和生产效率的基础。影响因素磨损：刀具在加工过程中会逐渐磨损，影响加工精度和表面质量。破损：刀具可能因过载、冲击等原因发生破损，导致加工中断和工件报废。热变形：高温环境下刀具可能发生热变形，影响加工精度。材料特性：不同材料的刀具具有不同的物理和化学性质，对加工环境和条件有不同的要求。维护措施定期检测：通过刀具状态监测技术定期检测刀具的状态，及时发现异常情况并采取措施。合理选用：根据加工材料和工艺要求合理选用刀具材料和类型。正确使用：遵守操作规程和刀具使用要求，避免过载、冲击等不当操作。维护保养：定期对刀具进行清洗、润滑和更换磨损部件等维护保养工作。综上所述，刀具状态监测与刀具健康是机械加工领域中不可或缺的环节。通过先进的监测技术和有效的维护措施，可以确保刀具在加工过程中保持良好的工作状态，提高加工质量和生产效率。绍兴自主研发刀具状态监测检测技术