杭州自主研发刀具状态监测技术

基于图像处理的监测系统：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。多传感器融合监测系统：结合多种不同类型的传感器，如力传感器、振动传感器、温度传感器等，综合分析刀具的状态，提高监测的准确性和可靠性。一家小型机械加工厂，加工任务相对简单，预算有限，那么可以选择操作简单、成本较低的振动监测系统；而对于大型的汽车零部件制造企业，生产规模大、工艺复杂，可能更适合采用多传感器融合的监测系统，尽管成本较高，但能满足高精度和高稳定性的要求。刀具状态监测系统是指其在长时间运行中的稳定性和一致性。多次重复相同的加工过程，观察监测结果是否稳定。杭州自主研发刀具状态监测技术

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。机床刀具状态监测技术刀具状态监测对采集的数据进行特征提取和降维处理，然后选择了一个经过剪枝的浅层神经网络模型。

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。

刀具状态监测系统对于提高机械加工的生产效率、加工质量、刀具寿命和生产安全性等方面都具有重要作用。它是现代机械加工中不可或缺的一部分，对于推动制造业的智能化、绿色化发展具有重要意义。刀具状态监测系统的优点主要体现在以下几个方面：提高生产效率：通过实时监测刀具的状态，系统能够及时发现刀具的磨损、破损或异常情况，从而避免由于刀具问题导致的停机或加工中断。这**减少了生产过程中的非计划停机时间，提高了生产效率和设备利用率。提升加工质量：刀具状态直接影响加工精度和表面质量。监测系统能够精确掌握刀具的磨损情况、几何尺寸变化等，从而及时调整切削参数或更换刀具，确保加工过程中的稳定性和一致性，提升加工质量和产品合格率。刀具状态监测系统保障生产安全，破损的刀具可能会飞出，对操作人员造成伤害。

提高设备维护效率：监测系统不仅关注刀具本身的状态，还可以监测机床的其他关键部件（如主轴、轴承等）的状态。通过综合分析，系统可以预测设备的维护需求，提前安排维护计划，避免设备因突发故障而停机，提高设备维护的效率和可靠性。促进工艺优化：监测系统收集的大量数据可以用于工艺优化分析。通过对刀具状态与加工参数、工件材料等因素的关联分析，可以发现工艺过程中的瓶颈和潜在问题，为工艺改进提供科学依据。综上所述，刀具状态监测系统以其高效、精细、智能的特点，为机械加工行业带来了诸多优点，推动了制造业的智能化、绿色化发展。刀具状态监测采用分层监测策略，先进行简单快速初步判断，只有在疑似异常时才启动复杂的模型进行详细分析。杭州基于AI技术的刀具状态监测检测技术

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。杭州自主研发刀具状态监测技术

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。杭州自主研发刀具状态监测技术