绍兴自主研发刀具状态监测检测技术

刀具磨损状态在实际生产加工过程中难以在线监测这个问题，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。刀具状态监测检测刀具在切削中产生的声发射信号。刀具的磨损、裂纹等会使声发射信号。绍兴自主研发刀具状态监测检测技术

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。绍兴自主研发刀具状态监测检测技术刀具状态监测系统利用安装在机床上的摄像头获取刀具的图像，通过图像处理技术分析刀具的磨损、破损情况。

随着大数据、人工智能等技术的不断发展，刀具状态监测技术将向更加智能化、精细化的方向发展。未来，将出现更多基于深度学习等先进技术的监测方法和系统，实现刀具状态的实时、精细监测和预测。同时，随着物联网技术的普及和应用，刀具状态监测将更好地融入智能制造体系中，为提升加工质量和效率、降低生产成本提供有力支持。挑战与解决方案挑战多种失效形式并存且劣化过程复杂多变，传统方法难以准确监测。采集样本标签需要停机测量刀具，模型训练样本获取效率低。忽略了多种失效形式之间的相互关系，导致模型精度与泛化能力不足。解决方案采用数据驱动的算法构建多种失效形式与刀具状态之间的映射关系，实现监测。引入深度学习等先进算法，提高模型的学习能力和泛化能力。优化传感器布局和信号采集方式，提高样本获取效率和质量。

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。刀具状态监测通过力传感器测量切削过程中的力的变化。刀具磨损或破损会导致切削力的增加或波动。

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。刀具状态监控测系统中的人工智能技术，随着数据的积累，其预测精度和可靠性会不断提高。绍兴自主研发刀具状态监测检测技术

通过机器学习算法，刀具状态监测系统不断优化和改进自身的监测性能。绍兴自主研发刀具状态监测检测技术

刀具状态监测的发展趋势（一）多传感器融合单一传感器获取的信息往往具有局限性，难以***准确地反映刀具的状态。未来，将多种传感器进行融合，如切削力、振动、声发射、温度、图像等传感器的融合，能够获取更丰富、更***的刀具状态信息，提高监测的准确性和可靠性。（二）在线实时监测随着制造过程的自动化和智能化程度不断提高，对刀具状态监测的实时性要求也越来越高。在线实时监测能够及时发现刀具的状态变化，并在极短的时间内做出响应，实现加工过程的自适应控制和优化。（三）智能化监测利用人工智能、大数据等技术，实现刀具状态监测的智能化。通过对大量监测数据的学习和分析，自动提取刀具状态的特征信息，智能诊断刀具的磨损、破损等状态，并预测刀具的剩余使用寿命。绍兴自主研发刀具状态监测检测技术