绍兴基于振动分析的刀具状态监测检测技术

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。刀具状态监测系统计算准确率、召回率等指标，准确率越高，说明系统对刀具状态的判断越准确。绍兴基于振动分析的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。无锡刀具状态监测技术规范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。

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。

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。刀具状态监测需要实时响应，以便及时采取措施。但复杂的人工智能模型可能存在延迟，影响生产效率。

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。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。宁波自主研发刀具状态监测系统供应商

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。绍兴基于振动分析的刀具状态监测检测技术

刀具状态直接测量监测方案。一、监测目标实时、准确地获取刀具的几何参数变化，及时发现刀具的磨损、破损等状态，以保证加工质量和生产效率。二、监测对象本次监测针对[具体机床型号]机床上使用的[具体刀具类型]刀具。三、直接测量方法选择采用光学测量法结合图像测量法。四、测量设备及传感器选用高精度的激光位移传感器，用于测量刀具的轮廓和尺寸。配备高分辨率工业相机，用于拍摄刀具的图像。五、测量流程安装传感器将激光位移传感器安装在机床的固定位置，确保能够稳定地测量刀具的关键部位。调整工业相机的位置和角度，使其能够清晰拍摄刀具的全貌。测量前准备对传感器进行校准，确保测量精度。清洁刀具表面，避免杂质影响测量结果。测量操作在机床加工过程的间歇，启动激光位移传感器，对刀具的轮廓进行扫描测量。同时，工业相机拍摄刀具的图像。数据采集与传输传感器和相机采集到的数据通过数据线传输到数据处理单元。数据分析利用专门的图像处理软件对刀具图像进行分析，提取刀具的几何特征。对激光位移传感器测量的数据进行处理，计算刀具的磨损量、尺寸变化等参数。绍兴基于振动分析的刀具状态监测检测技术