【CN109781244A】一种数控机床刀具振动信号检测系统及检测方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910137443.8

(22)申请日 2019.02.25

(71)申请人 吉林大学

地址 130022 吉林省长春市前进大街2699

号

(72)发明人 韩志武　宋阳　侯涛　刘富　王柯　

赵宇峰　王跃桥　游子跃　姜守坤　

刘云　

(74)专利代理机构 深圳市君胜知识产权代理事

务所(普通合伙) 44268

代理人 王永文　朱阳波

(51)Int.Cl.

G01H 11/06(2006.01)

(54)发明名称

一种数控机床刀具振动信号检测系统及检

测方法

(57)摘要

本发明公开了一种数控机床刀具振动信号

检测系统及检测方法，包括振动信号采集装置、

数据处理模块和分析判断模块；所述振动信号采

集装置固定于数控机床刀台上，用于检测刀具振

动信息并输出相应的检测信号至数据处理模块；

所述数据处理模块用于对所述检测信号进行差

分放大处理后输出待分析数据至分析判断模块；

所述分析判断模块用于根据预先存储的数据类

别对当前采集的待分析数据进行判断分类，当判

断为异常振动数据类别时输出预警信号。通过封

装固定在机床上的刚性振动信号采集装置，非接

触式采集机床刀具的运行状态信息，并且基于预

先训练识别的数据类别实现对刀具振动信号的

故障检测及预警，具有灵敏度高、非接触式检测、

测量识别精度高等优点。权利要求书2页 说明书8页 附图10页CN 109781244 A 2019.05.21

C N 109781244

A

权　利　要　求　书1/2页CN 109781244 A

1.一种数控机床刀具振动信号检测系统，其特征在于，包括振动信号采集装置、数据处理模块和分析判断模块；所述振动信号采集装置固定于数控机床刀台上且与数据处理模块电连接，所述振动信号采集装置用于检测刀具振动信息并输出相应的检测信号至数据处理模块；所述数据处理模块还与分析判断模块电连接，用于对接收到的检测信号进行差分放大处理后输出待分析数据至分析判断模块；所述分析判断模块用于根据预先存储的数据类别对当前采集的待分析数据进行判断分类，当判断为异常振动数据类别时输出预警信号。

2.根据权利要求1所述的数控机床刀具振动信号检测系统，其特征在于，所述振动信号采集装置包括固定于数控机床刀台上的保护壳，以及粘贴在所述保护壳内部的表面具有裂纹阵列的柔性应变片，所述柔性应变片的表面还涂覆有导电涂层，所述柔性应变片的两端设置有与所述数据处理模块电连接的电极引线，所述柔性应变片根据刀具振动信息输出实时变化的阻值至数据处理模块。

3.根据权利要求2所述的数控机床刀具振动信号检测系统，其特征在于，所述保护壳包括底座和保护外罩，所述底座包括基板，所述基板上设置有支撑架，所述柔性应变片的两端对应粘贴于所述支撑架的两端，所述支撑架的中间部分具有第一凹槽，所述支撑架的四周还设置有与所述保护外罩配合的边框；所述保护外罩的底部设置有第二凹槽，所述保护外罩和底座通过所述边框和第二凹槽装配为一体，所述保护外罩的侧面还设置有通线孔。

4.根据权利要求3所述的数控机床刀具振动信号检测系统，其特征在于，所述基板上设置有第一螺丝孔，所述保护外罩上与所述第一螺丝孔对应的位置设置有第二螺丝孔，通过连接件贯穿所述第一螺丝孔和第二螺丝孔后将所述振动信号采集装置固定于数控机床刀台上，以实现非接触式的机床刀具振动信息采集。

5.根据权利要求4所述的数控机床刀具振动信号检测系统，其特征在于，所述边框和第二凹槽之间，以及所述通线孔内均设置有密封胶。

6.根据权利要求2所述的数控机床刀具振动信号检测系统，其特征在于，所述数据处理模块包括转换单元、差分放大单元和数据采集单元；所述转换单元与所述柔性应变片和差分放大单元电连接，用于将柔性应变片的实时变化阻值转换为相应的电压信号后输出至差分放大单元；所述差分放大单元与数据采集单元连接，用于对所述电压信号进行差分计算并放大处理后输出离散信号至数据采集单元；所述数据采集单元还与分析判断模块连接，用于采集所述差分放大单元输出的离散信号后输出待分析数据至分析判断模块。

7.根据权利要求6所述的数控机床刀具振动信号检测系统，其特征在于，所述转换单元为惠斯通电桥，所述柔性应变片通过两端的电极引线与惠斯通电桥的空桥臂连接，所述惠斯通电桥的输出端连接所述差分放大单元。

8.根据权利要求1所述的数控机床刀具振动信号检测系统，其特征在于，所述分析判断模块包括训练识别单元、分类单元和故障预警单元；所述训练识别单元用于根据预先采集的训练样本以及预设训练模型生成相应的数据类别；所述分类单元用于根据所述数据类别对当前采集的待分析数据进行判断分类；所述故障预警单元用于在当前待分析数据判断为异常振动数据类别时输出预警信号。

9.一种数控机床刀具振动信号检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

由固定于数控机床刀台上的振动信号采集装置检测刀具振动信息并输出相应的检测信号；

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