[实用新型]多传感器刀具磨损检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及刀具磨损检测装置领域，主要应用于航空领域难加工器件精密加工，尤其是一种多传感器刀具磨损检测装置。

背景技术

随着加工系统的自动化和智能化水平的提高，为了避免机床、刀具和工件的损坏，提高加工工件的质量和尺寸精度，传统的单因素传感器已经难以满足高精度刀具状态检测系统的要求。多传感器融合的刀具状态检测系统的研究受到了人们的普遍关注。采用多传感器技术可以克服单一传感器只能提供局部的信息技术条件限制，获得全面的状态信息，从而更全面反映被检测系统的状态变化，提高检测系统抗干扰能力。多传感器融合的刀具状态检测在国外学者虽然受到的重视，但大多侧重在磨钝与锋利、破损与未破损两分类模式识别问题上，而刀具磨损量的估计对制造过程智能化有更重要的作用。

国内专家和学者虽然也对多传感器融合技术进行了研究，但是多为理论技术研究，而且都是以切削力信号为主要检测信号。切削力是刀具状态最直接的反映，切削力信号直接真实、抗干扰能力较强，灵敏度高、可以感知切削力的微小变化。刀具的磨损状态与切削力的变化存在很好的对应关系，但是切削加工条件的变化也会引起切削力的变化，传感器测量切削力的变化很难区分是加工条件改变引起的还是由于刀具磨损引起的，并且其传感器的安装需要对机床做些改动，适用性较差。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种多传感器刀具磨损检测装置，具有多传感器对信号进行采集，更灵敏的采集到刀具磨损的细微变化。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种多传感器刀具磨损检测装置，包括:

声发射传感器、电流传感器、信号调理模块、数据采集处理模块、控制调节模块和显示和输入模块；

其中，声发射传感器检测刀具在切削状态的声信号，并将声信号传递至信号调理模块；

电流传感器检测刀具在切削状态下机床的主轴电机与进给电机的电流信号，并将电流信号传递至信号调理模块；

信号调理模块的输出端通过信号线与数据采集处理模块的输入端连接，信号调理模块将接收的声信号和电流信号同步进行幅值调整、模拟滤波及差分转换后输出；

数据采集处理模块接收信号调理模块调节后的声信号和电流信号，并根据声信号和电流信号判断刀具磨损的状态，并把状态信息通过串口发送给控制调节模块或通过USB端口发送给扩展计算机接口模块；

控制调节模块接收到得磨损状况信息通过程序显示在LCD液晶屏幕上，然后将实时的磨损状态与保存在存储器中的预设阈值进行比较，若超过阈值将进行声光报警提示更换刀具。

进一步地：所述声发射传感器与信号调理模块之间连接有前置放大器。

进一步地：所述信号调理模块由信号幅值调整电路、双路模拟滤波器、通道选择电路、差动放大电路以及外围电路组成，声发射信号和电流信号首先信号幅值调整电路后，经过通道选择电路的选择，声发射信号和电流信号中夹杂着各种噪声经过双路模拟滤波器滤除杂质，最后由差动放大器将信号转化成AD所能接受的差分信号。

进一步地：所述的双路模拟滤波器为20K-80K带通滤波器和240k-310k带通滤波器组成。

进一步地：数据采集处理模块包括AD转换器、增强型直接内存存取模块以及DSP处理器，AD转换器为两路，接受信号调理模块的信号转化为数字信号后传递给增强型直接内存存取模块，增强型直接内存存取模块与DSP处理器信号连接，增强型直接内存存取模块将接受的信号传递给DSP处理器，DSP处理器忙时将指令发给增强型直接内存存取模块，增强型直接内存存取模块将数据传递给控制调节模块进行存储。

进一步地：AD转换器与增强型直接内存存取模块之间连接有协处理控制模块和多通道缓冲串口，协处理控制模块将AD转换器的16位数字信号通过协处理控制模块处理后转化成32位信息存储到系统的SDRAM中，32位信息通过多通道缓冲串口进入增强型直接内存存取模块。

进一步地：控制调节模块包括单片机，单片机通过串口与数据采集处理模块连接，单片机的输出端口具有LCD接口、按键接口，单片机连接电可擦可编程只读存储器，控制调节模块驱动LCD液晶屏幕显示、显示DSP处理器处理的实时刀具磨损的信息、修改和存储设置阈值、预设阈值经行比较判断是否报警，阈值通过按键进行设置，并存储在电可擦可编程只读存储器中，使得系统掉电后预设阈值不会丢失。

本实用新型具有如下的优点和有益效果：