[发明专利]一种新型木工刀具磨损在线诊断方法

说明书

本发明提供一种新型木工刀具磨损在线诊断方法，先建立刀具磨损诊断准则：S1、采集铣削加工时的铣刀在不同磨损状态时的功率信号P以及红外图像I；S2、PC机对功率信号P采用离散小波变换算法进行数据处理分析，提取功率信号P的特征值；以及PC机对红外图像I采用图像梯度算法和离散小波变换算法进行数据处理分析，提取红外图像I的特征值；S3、结合所得功率信号P和红外图像I的特征值建立刀具磨损诊断准则；本发明同时使用DWT算法对功率信号P进行处理，采集隐藏在时域信号中的信号的频率分量，使用图像梯度算法使红外图像I函数化，随后使用DWT算法对函数化的红外图像I进行简化计算并增强图像的信息，提高诊断信号精度。

技术领域

本发明涉及诊断刀具磨损的技术领域，特别涉及一种新型木工刀具磨损在线诊断方法。

背景技术

机械加工中，刀具磨损影响着产品生产率、生产成本以及产品加工质量，现有研究发现，五分之一的机床停机是由于刀具磨损造成，采用准确可靠的刀具磨损诊断技术可使机床利用率提高1.5倍，最高提升切削速度50％，并节约30％左右的总加工成本。现有刀具磨损诊断技术大多数利用一维传感器(例如声发射、振动、功率和切削力信号)来诊断刀具磨损状况，如胡宇宏等人使用压电式传感器采集振动信号来监测刀具磨损(申请号：201911203201.0)，李斌等人使用霍尔电流传感器采集电流信号来监测磨损(申请号：2010106075323)。但是，上述一维传感器在使用时有以下缺点：

(1)信号处理方法选择不当，造成传感器信号干扰较大；

(2)传感器采集的信号对刀具磨损的灵敏度较低，影响刀具磨损诊断精度。

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种新型木工刀具磨损在线诊断系统及其诊断方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型木工刀具磨损在线诊断系统及其诊断方法，以解决背景技术中提到的问题。

本发明提供一种新型木工刀具磨损在线诊断系统，包括数控铣床(1)、铣刀(2)、功率传感器(4)、红外摄像机(5)和PC机(6)，功率传感器(4)一端与数控铣床控制箱(7)连接，功率传感器(4)另一端与PC机(6)连接，功率传感器(4)与PC机(6)连接，红外摄像机(5)与PC机(6)连接；功率传感器(4)将采集到的功率信号P传送给PC机(6)，PC机(6)对功率信号P进行数据处理分析；红外摄像机(5)镜头聚焦对准铣刀(2)，并拍摄记录铣刀(2)在对工件(3)进行铣削的红外图像I，红外摄像机(5)所拍摄的红外图像I传送给PC机(6)，PC机(6)对红外图像I进行数据处理分析。

作为优选地，PC机(6)对功率信号P采用离散小波变换算法进行数据处理分析，以及PC机(6)对红外图像I采用图像梯度算法和离散小波变换算法进行数据处理分析。

本发明提供一种新型木工刀具磨损在线诊断方法，包括以下步骤：

步骤1、建立刀具磨损诊断准则；

S1、采集铣削加工时的铣刀(2)在不同磨损状态时的功率信号P以及红外图像I；

S2、PC机(6)对功率信号P采用离散小波变换算法进行数据处理分析，提取功率信号P的特征值；以及PC机(6)对红外图像I采用图像梯度算法和离散小波变换算法进行数据处理分析，提取红外图像I的特征值；

S3、结合所得功率信号P和红外图像I的特征值建立刀具磨损诊断准则；

步骤2、传输实时数据至上述刀具磨损诊断准则对刀具磨损状态进行判断；

具体地，将新型刀具磨损诊断系统在线采集到的实时功率信号P与红外图像I处理后形成特征值频率曲线(功率信号P的近似系数ψ₁和细节系数Ψ₁、红外图像I的近似系数ψ₂)并将其传递至所述刀具磨损诊断准则，即可判断出刀具的磨损状态。