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

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【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 2019.05.21C N 109781244A1.一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。

一种机床切削颤振的在线监测方法及装置[发明专利]

专利名称：一种机床切削颤振的在线监测方法及装置专利类型：发明专利
发明人：许黎明,邢诺贝,赵达,刘福军,周超
申请号：CN202011251745.7
申请日：20201111
公开号：CN112405072B
公开日：
20220426
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种机床切削颤振的在线监测方法及装置，该方法包括：采集机床切削过程中的振动信号；对振动信号进行快速傅里叶变换，以确定频域幅值最大值所在的频率范围；对振动信号进行小波包分解；选取包含最大幅值频率的频带进行小波包系数重构，得到重构特征频带的振动信号；对重构特征频带的振动信号进行S变换，对变换后得到的二维矩阵进行奇异值分解，提取表征信号复杂性的奇异值熵特征，并绘制随时间变化的奇异值熵特征曲线；通过奇异值熵特征曲线来判定机床切削过程中是否出现颤振现象。

通过本发明，能够实现批量生产、变切削参数下的颤振识别，具有很好的普适性。

申请人：上海交通大学
地址：200240 上海市闵行区东川路800号
国籍：CN
代理机构：上海恒慧知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：徐红银
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基于振动信号及图像采集的数控机床刀具状态监测装置[实用新型专利]

专利名称：基于振动信号及图像采集的数控机床刀具状态监测装置
专利类型：实用新型专利
发明人：尹硕,李长河,罗亮,吉卫喜,万斌辉,李昊罡,唐立志,张彦彬,徐海州,杨敏,洪华平,徐杰,刘明政,高腾,侯亚丽,
李润泽,马五星,陈帅
申请号：CN202020197014.8
申请日：20200221
公开号：CN213196754U
公开日：
20210514
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了基于振动信号及图像采集的数控机床刀具状态监测装置，包括：振动状态检测装置及机器视觉采集装置；所述振动传感器实时采集到刀具加工过程中的异常振动信号并传输至数据分析处理单元；所述机器视觉采集装置包括相机、X轴位移传感器、Z轴位移传感器及磁座；所述相机旋转支架固定装置上安装有相机旋转支架，相机旋转支架上安装有相机，所述磁座可拆卸的安装固定至工作刀台上。

本公开采用智能刀柄进行振动信号的采集，在此基础上增加机器视觉监测模块，其作为一种直接监测方式，能够有效保证准确率。

申请人：宁波三韩合金材料有限公司,青岛理工大学,江南大学
地址：315040 浙江省宁波市慈溪市龙山镇滨海经济开发区莲塘路333号
国籍：CN
代理机构：济南圣达知识产权代理有限公司
代理人：李圣梅
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一种数控机床扭转振动模态的测量装置及其测量方法[发明专利]

专利名称：一种数控机床扭转振动模态的测量装置及其测量方法
专利类型：发明专利
发明人：周勇,王贡献,李勇智,李文锋,曹小华,王国贤,叶凯
申请号：CN201110071354.1
申请日：20110324
公开号：CN102156033A
公开日：
20110817
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种数控机床扭转振动模态的测量装置及其测量方法，测量装置包括霍尔传感器、数据采集卡、高分辩率旋转编码器、计数器、参数识别模块、计算机。

测量方法包括利用数控装置产生一系列具有相同振幅和变化频率的正弦波，测量伺服电机电流信号进而得到伺服电机驱动转矩，并通过高精度旋转编码器测量丝杠的旋转角速度，对采样角速度信号与电机转矩分别作傅立叶变换并求其比值，求出电机转矩与丝杠上测点之间的传递函数，最后利用加权最小二乘法识别电机转子-丝杠系统扭转振动模态参数，获得扭转振动各阶固有频率和模态振型。

可快速和准确测量数控机床滚珠丝杠进给驱动机构的扭转振动模态，分析其扭转动力学特性，为滚珠丝杠进给驱动机构的设计及振动控制提供科学依据，适用于数控机床扭转振动模态的测量。

申请人：武汉理工大学
地址：430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路122号
国籍：CN
代理机构：湖北武汉永嘉专利代理有限公司
代理人：孟庆繁
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(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；
2。