一种三合一传感器夹具及多模态刀具磨损状态监测系统_CN109623494A
【CN209466035U】一种三合一传感器夹具及多模态刀具磨损状态监测系统【专利】
所述振动传感器、所述声发射传感器以及所述切削力传感器分别与所述功率放大器的
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CN 20 页
输入端电连接，且传输信号至所述功率放大器； 所述功率放大器的输出端和所述数据采集卡的输入端电连接，所述数据采集卡的输出
所述锁紧件为两组 ，且包括第一锁紧组 和第二锁紧组 ，所述第一锁紧组穿过所述第一 固定壁的 调节条形孔 ，且与所述第一抵接部抵接 ，所述第二锁紧组穿过所述第二固定壁的 调节条形孔，且与所述第二抵接部抵接。
6 .根据权利要求4所述的三合一传感器夹具，其特征在于，所述活动压板的端部包括第 一安装部和第二安装部，所述第一安装部和所述第二安装部能够与切削刀具的靠近刀头位 置 相对应 ，所述振动传感器固定于所述第一安装部 ，所述声发射传感器固定于所述第二安 装部。
所述第二固定件为U字型结构，且包括卡设槽，所述固定段插设于所述卡设槽且与所述 第二固定件固定连接。
4 .根据权利要求1所述的三合一传感器夹具，其特征在于，所述固定刀台包括台本体、 活动压板以及锁紧件；
所述台 本体固 定设置于所述 切削 力传感器 ，且开设有刀具安装孔 ，所述台 本体具有 相 邻的第一固定壁和第二固定壁，所述第一固定壁和所述第二固定壁均开设有调节条形孔；
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )实 用新型专利
(21)申请号 201920091081 .9
(22)申请日 2019 .01 .18
(73)专利权人 四川大学 地址 610065 四川省成都市一环路南一段 24号四川大学制造科学与工程学院
(72)发明人 龙重旺 于淼 赵武 万浩 陈领 郭鑫 张凯 于泽源 杜琳 蒋薇 吴年汉
刀具磨损监测方法、装置、电子设备及存储介质[发明专利]
![刀具磨损监测方法、装置、电子设备及存储介质[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/f28c17c6453610661fd9f492.png)
专利名称：刀具磨损监测方法、装置、电子设备及存储介质专利类型：发明专利
发明人：王民,杨斌,田立新,昝涛,高相胜,高鹏,张彦琳
申请号：CN202011530432.5
申请日：20201222
公开号：CN112720069A
公开日：
20210430
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种刀具磨损监测方法、装置、电子设备及存储介质。
该方法包括：获取切削过程中的刀具的振动数据；计算所述振动数据的双谱；计算双谱对角切片；计算所述双谱对角切片的耦合特征频率峰值指数；基于耦合特征频率峰值指数来计算刀具磨损阈值；以及通过所述刀具磨损阈值来监测所述刀具的磨损状态。
本发明通过切削振动信号的双谱对角切片特征研究刀具磨损过程，有效提高了监测准确性和可靠性，保障了加工质量和机床的正常运行。
申请人：北京工业大学,北京航天新立科技有限公司
地址：100022 北京市朝阳区平乐园100号
国籍：CN
代理机构：北京路浩知识产权代理有限公司
代理人：赵赫
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一种基于多种类传感器复合信号的刀具磨损监控方法[发明专利]
![一种基于多种类传感器复合信号的刀具磨损监控方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/f3c46b3984254b35effd34b7.png)
专利名称：一种基于多种类传感器复合信号的刀具磨损监控方法
专利类型：发明专利
发明人：单春雷,聂鹏,李正强,杨新岩
申请号：CN201811220952.9
申请日：20181019
公开号：CN109318056A
公开日：
20190212
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种基于多种类传感器复合信号的刀具磨损监控方法。
本发明采用声发射传感器和功率传感器采集机床刀具磨损相关的信号信息，通过两种信号采集的方法可以避免单一信号本身自有的缺陷。
采用云模型算法科学的耦合两种信息，并能够提取信号中反映刀具磨损量的特征因素，使用稀疏贝叶斯方法建立模型进而预测刀具磨损量，采用基于SBL的识别方法对数据进行建模，采用贝叶斯匹配追踪算法对SBL模型核函数的宽度参数进行优化，实现刀具磨损量的准确预测，提高刀具磨损监控的效率和准确性。
申请人：沈阳百祥机械加工有限公司
地址：110000 辽宁省沈阳市皇姑区陵东乡观音村
国籍：CN
代理机构：沈阳杰克知识产权代理有限公司
代理人：郑贤明
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【CN109719549A】一种数控机床自动换刀系统【专利】
发明内容 [0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种数控机床自动换刀系统，该装 置能够快速判断主轴准停状态和位置，准确换刀并复位。 [0005] 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种数控机床自动换刀系统，包括 主轴信号发射单元、换刀单元、刀库信号发射单元、判断单元和刀库，刀库中安装有刀具和 对刀仪，换刀单元执行刀具切换动作，所述的主轴信号发射单元安装于主轴，换刀单元安装 于机床中并在刀库与主轴之间移动，刀库信号发射单元安装于刀库门上和刀具底部，用以 检测刀库门的开关状态和刀具的 存放状态 ，刀库通过 伸缩机构容置于机床的 侧板中 ，判断 单元位于机床的主操作控制面板中 ，判断单元接收主轴信号发射单元和刀库信号发射单元 的信号并分析和输出指令控制换刀单元的运行轨迹和执行动作。 [0006] 进一步的，如上所述的主轴信号发射单元包括用于检测主轴是否准停的磁传感器 和用于检测主轴位置是否与刀具相匹配的角度传感器。 [0007] 进一步的，如上所述的换刀单元包括升降机构和水平位移机构，水平位移机构的 输出端与手指气缸相连，手指气缸驱动抓手夹持刀具。 [0008] 进一步的，如上所述的升降机构和水平位移机构均包括气缸，气缸驱动滑块在直 线导轨上运动，滑块上设有安装板。 [0009] 进一步的，如上所述的刀库包括可滑动打开和覆盖刀具的刀库门，刀库门上设有 与刀库抵触设置的压力传感器，刀具底部安装有位置传感器和计数器。 [0010] 进一步的，如上所述的刀库安装于丝杆组件上，丝杆组件通过电机驱动。 [0011] 进一步的，如上所述的判断单元为可编程控制器。 [0012] 与现有技术相比 ，本发明的有益效果是：本装置通过整个系统优化设计，获取主轴 和刀库的信号并计算分析出换刀单元的运动轨迹和执行工作，换刀效率和精度提高。
基于多传感数据融合的刀具磨损状态预测研究
基于多传感数据融合的刀具磨损状态预测研究谢骏遥;王凯;张来斌;吴飞;曾路【摘要】为提高制造系统可靠性，提出了一种基于人工智能的多传感器数据融合方法用于预测刀具磨损状态。
通过人工智能算法对于监测过程中的多传感器数据进行特征融合，进而使用支持向量机进行回归分析，从而对刀具磨损状态进行预测。
主要选取经典特征选择技术包括核主成分分析，局部线性嵌入和最小冗余最大相关方法进行特征融合，通过数控铣床上的刀具磨损损伤实验验证该方法的有效性。
结果表明，刀具磨损预测模型可以以更加经济有效的方式精确估计刀具磨损宽度，精度等同于离线的显微镜仪器测量，此外核主成分分析方法预测精度最高。
【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2016(038)007【总页数】4页(P1-4)【关键词】刀具磨损估计;特征融合;状态预测【作者】谢骏遥;王凯;张来斌;吴飞;曾路【作者单位】中国石油大学北京机械与储运工程学院，北京 102249;中国石油大学北京机械与储运工程学院，北京 102249;中国石油大学北京机械与储运工程学院，北京 102249;中国石油塔里木油田分公司，库尔勒 841000;中国石油塔里木油田分公司，库尔勒 841000【正文语种】中文【中图分类】TH165加工工具是制造系统中的主要元件之一，其失效如刀具磨损等在设备停机故障原因中占20%[1]。
为了提高系统的可靠性，国内外对制造刀具的状态监测进行了大量研究，主要采用遥感数据采集、信号降噪处理、特征提取和选择、故障诊断预测以及养护决策[2]。
对系统可靠性的需求增加促进了传感器数据集与制造系统的融合以便及时采集数据。
根据传感参数和工具条件间的相关性，传感技术可分为直接检测和间接检测[3]。
直接检测通过实际测量直接预测工具状态如刀具磨损宽度等。
刀具的磨损可在实验室条件下使用制造商的显微镜进行测定，也可利用CCD摄像机等在现场直接检测。
直接检测技术通常为离线执行、成本较高且测量过程中易因工作台形状和切削液连接线等受到限制。
机理-数据融合驱动的变工况刀具磨损状态监测方法[发明专利]
![机理-数据融合驱动的变工况刀具磨损状态监测方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/ed8dbaa4ed3a87c24028915f804d2b160b4e86f3.png)
专利名称：机理-数据融合驱动的变工况刀具磨损状态监测方法
专利类型：发明专利
发明人：张俊,白乐乐,潘天航,李超,唐宇阳,赵万华
申请号：CN202111403696.9
申请日：20211122
公开号：CN114102260A
公开日：
20220301
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了机理‑数据融合驱动的变工况刀具磨损状态监测方法，属于机床状态监控领域。
利用主轴加速度信号、主轴电机电流信号来重构切削力替代测力仪获取切削力，利用重构铣削力代替理论铣削力，将重构铣削力与工况信息作为模型输入到瞬时铣削力机理模型中，通过刀具名称、切削参数等低维数据将高维传感器数据进行裁剪、分割，实现变工况条件下刀具磨损状态的监测与剩余使用寿命预测，解决了现有刀具磨损状态监测系统只能适用于固定切削工况的问题。
本发明充分发挥机理模型与数据驱动方法的优势监测铣刀的磨损退化状态，提出的刀具磨损状态监测能适应不同加工工况的要求，具有较强的工程应用价值。
申请人：西安交通大学
地址：710049 陕西省西安市咸宁西路28号
国籍：CN
代理机构：西安通大专利代理有限责任公司
代理人：张宇鸽
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刀具磨损状态综合识别系统
刀具磨损状态综合识别系统
王令其;屈波
【期刊名称】《仪表技术与传感器》
【年(卷),期】2001(000)002
【摘要】介绍一种以PC机为后台，以双单片机为前台的刀具磨损状态识别系统。
并阐述了系统设计中的关键技术与硬软件工作原理。
【总页数】3页(P30-32)
【作者】王令其;屈波
【作者单位】南京工程学院工业自动化系南京市 2l0013;南京工程学院工业自动化系南京市 2l0013
【正文语种】中文
【中图分类】TP2
【相关文献】
1.信息融合的刀具磨损状态智能识别系统设计与研究 [J], 熊光华;曹锦江
2.基于离散小波变换与遗传BP神经网络的木工刀具磨损状态监测 [J], 董伟航;胡勇;田广军;邱学海;郭晓磊
3.基于刀具温度测量的刀具磨损状态监控研究 [J], 董慧婷;陈佳鑫;李莹;刘晓峰
4.基于刀具温度测量的刀具磨损状态监控研究 [J], 董慧婷;陈佳鑫;李莹;刘晓峰
5.基于刀具磨损状态识别的加工参数多目标优化 [J], 田颖;王文豪;杨利明;邵文婷因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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5 .根据权利要求4所述的三合一传感器夹具，其特征在于，所述活动压板的横截面为L 型结构，所述活动压板包括第一抵接部和第二抵接部，所述第一抵接部和所述第二抵接部 形成用于和切削刀具的刀柄相匹配的夹角；
(74)专利代理机构 北京超凡志成知识产权代理 事务所(普通合伙) 11371
代理人 李佳
(51)Int .Cl . B23Q 17/09(2006 .01)
(10)申请公布号 CN 109623494 A (43)申请公布日 2019.04.16
( 54 )发明 名称 一种三合一传感器夹具及多模态刀具磨损
所述机床运动板卡接收所述监测模块发出的指令，并控制所述数控机床动作。
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CN 109623494 A
说 明 书
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一种三合一传感器夹具及多模态刀具磨损状态监测系统
技术领域 [0001] 本发明涉及切削加工监测技术领域，具体而言，涉及一种三合一传感器夹具及多 模态刀具磨损状态监测系统。
背景技术 [0002] 切削加工监测是实现智能制造的关键技术，配备了切削加工监测系统的数控机床 可以准确及时地反应加工状态及刀具的磨损状态，通过对加工过程中的切削力、声发射及 振动情况进行监测、分析，可以更为可靠地了解加工过程的刀具磨损状态，以便加工人员合 理 调整加工条件 ，能 够减少停机时间 ，从而延长刀具寿命 ，降 低加工成本 ，保证加工精度以 及降低机床的能量消耗。 [0003] 然而，切削测力仪实现了加工过程中切削三向力的监测，进而可以判断切削状态 的 一定变化趋势 ，但是 ，无法反应刀具内部的 剪 切、应变等情况 ，不能 作为刀具磨损判别的 准确依据；声发射信号包含了丰富的切削状态信息，且刀具破损前后信号变化十分明显，但 是，在磨损阶段对各项加工状态变化不够敏感；振动信号包含了许多加工过程特征，但振动 信号受切削条件及机床状态影响，单凭振动信号难以精确确定刀具磨损情况。 [0004] 因此，研究切削力、声发射以及振动与刀具的关系，分析出刀具在加工过程中的磨 损状态，以便合理的调整加工条件，从而延长刀具寿命。
2 .根据权利要求1所述的三合一传感器夹具，其特征在于，所述夹具本体包括固定连接 的第一固定件和第二固定件，所述安装面位于所述第一固定件，所述第二固定件位于所述 第一固定件的固定端，且所述第二固定件用于和机床的刀塔固定连接。
3 .根据权利要求2所述的三合一传感器夹具，其特征在于，所述第一固定件为Z字型结 构，且依次包括固定段、导向段以及安装段，所述安装面位于所述安装段靠近所述导向段的 一侧；
所述第二固定件为U字型结构，且包括卡设槽，所述固定段插设于所述卡设槽且与所述 第二固定件固定连接。
4 .根据权利要求1所述的三合一传感器夹具，其特征在于，所述固定刀台包括台本体、 活动压板以及锁紧件；
所述台 本体固 定设置于所述 切削 力传感器 ，且开设有刀具安装孔 ，所述台 本体具有 相 邻的第一固定壁和第二固定壁，所述第一固定壁和所述第二固定壁均开设有调节条形孔；
权利要求书2页 说明书8页 附图6页
CN 109623494 A
CN 109623494 A
权 利 要 求 书
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1 .一种三合一传感器夹具，其特征在于，包括夹具本体、固定刀台、振动传感器、声发射 传感器以 及切削 力传感器 ，所述夹具本体包括安装面 ，所述 切削 力传感器固定设置于所述 安装面 ，所述固定刀台固定设置于所述 切削 力传感器背离所述安装面的 一 侧 ，所述固定刀 台具有安装切削刀具的安装空间，所述振动传感器和所述声发射传感器用于固定在切削刀 具上。
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910108390 .7
(22)申请日 2019 .01 .18
(71)申请人 四川大学 地址 610065 四川省成都市一环路南一段 24号四川大学制造科学与工程学院
(72)发明人 于淼 赵武 龙重旺 万浩 陈领 郭鑫 张凯 于泽源 杜琳 蒋薇 吴年汉
状态监测系统 ( 57 )摘要
本发明公开了一种三合一传感器夹具及多 模态刀具磨损状态监测系统 ，涉及切削加工监测 技术领域。该三合一传感器夹具包括夹具本体、 固 定 刀台 、振 动传感器 、声发 射 传感器以 及 切削 力传感器。切削 力传感器固定设置于夹具本体 ， 固定刀台固定设置于切削力传感器，固定刀台具 有安装切削刀具的安装空间 ，振动传感器和声发 射传感器用于固定在切削刀具上。多模态刀具磨 损状态监测系统包括数控机床、控制器以及三合 一传感器夹具。三合一传感器夹具固定设置于数 控机床 ，三 种传感器均与控 制器电 连接 ，该夹具 设计合理 ，集成了三 种传感器 ，能 够实时准 确的 检 测数据信号 ，保证精度 ，实现 切削监 测系统的 前端监测功能 ，提升测量稳定性。
9 .根据权利要求8所述的多模态刀具磨损状态监测系统，其特征在于，所述控制器包括 功率放大器、数据采集卡以及监测模块；
所述振动传感器、所述声发射传感器以及所述切削力传感器分别与所述功率放大器的
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CБайду номын сангаас 109623494 A
权 利 要 求 书
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输入端电连接，且传输信号至所述功率放大器； 所述功率放大器的输出端和所述数据采集卡的输入端电连接，所述数据采集卡的输出
端 和所述监 测模块的 输入端电 连接 ，所述数 据采集卡接收 信号并 传输 信号至所述监 测模 块。
10 .根据权利要求9所述的多模态刀具磨损状态监测系统，其特征在于，所述控制器还 包括机床运动板卡 ，所述机床运动板卡的 输入端与所述监 测模块电 连接 ，所述机床运动板 卡的输出端与所述数控机床电连接；
7 .根据权利要求6所述的三合一传感器夹具，其特征在于，所述第一安装部和所述第二 安装部沿所述活动压板的延伸方向分布，所述第二安装部相对于所述第一安装部靠近于端 部。
8 .一种多模态刀具磨损状态监测系统，其特征在于，包括数控机床、控制器以及权利要 求1-7任意一项所述的三合一传感器夹具；
所述三合一传感器夹具固 定设置于所述数控机床的 刀塔 ，所述振动传感器 、所述声发 射传感器以及所述切削力传感器均与所述控制器电连接。
所述锁紧件为两组 ，且包括第一锁紧组 和第二锁紧组 ，所述第一锁紧组穿过所述第一 固定壁的 调节条形孔 ，且与所述第一抵接部抵接 ，所述第二锁紧组穿过所述第二固定壁的 调节条形孔，且与所述第二抵接部抵接。
6 .根据权利要求4所述的三合一传感器夹具，其特征在于，所述活动压板的端部包括第 一安装部和第二安装部，所述第一安装部和所述第二安装部能够与切削刀具的靠近刀头位 置 相对应 ，所述振动传感器固定于所述第一安装部 ，所述声发射传感器固定于所述第二安 装部。