1.一种数控机床故障诊断系统,其特征在于,所述数控机床故障诊断系统包括压力测试传感器、信号调理电路、电压测试传感器、图像传感器、图像处理器、供电装置、控制单元、通讯装置、显示装置以及存储装置;
其中,所述压力测试传感器的输出端与所述信号调理电路的输入端连接,所述信号调理电路的输出端与所述控制单元的输入端连接,所述电压测试传感器的输出端与所述控制单元的输入端连接,所述图像传感器的输出端与所述图像处理器的输入端连接,所述图像处理器的输出端与所述控制单元的输入端连接,所述供电装置为所述控制单元提供电力支持,所述控制单元通过所述通讯装置与外部设备建立通信,所述控制单元的输出端与所述驱动装置(2)的控制端口连接,所述显示装置的输入端与所述存储装置的输入端均与所述控制单元的输出端连接;
其中,所述驱动装置(2)设置在滑动平台(1)上,所述控制单元控制所述驱动装置(2)在滑动平台(1)上进行二维平面的移动,刀具转轴(3)设置在所述驱动装置(2)下部,所述驱动装置(3)根据所述控制单元的指令控制所述刀具转轴(3),所述刀具(4)设置在所述刀具转轴(3)下方,在数控机床在对工件进行加工时,所述工件放置于工作平台(5)的作业区域内,所述压力测试传感器设置在所述作业区域内,所述压力测试传感器用于测试所述工件与所述工作平台(5)间的压力信号,在数控机床未作业时,所述压力测试传感器采集的压力信号为初始压力信号,所述压力测试传感器通过信号调理电路将所述初始压力信号传输至所述控制单元,在数控机床开始作业时,所述压力测试传感器将实时采集的压力信号通过信号调理电路将所述初始压力信号传输至所述控制单元,所述控制单元将接收到的压力信号传输至所述显示装置进行显示,所述控制单元将接收到的压力信号传输至所述存储装置进行存储,所述控制单元内存储有一压力阈值信号,所述控制单元将接收到的压力信号和初始压力信号相加后与所述压力阈值信号进行比较,若所述控制单元将接收到的压力信号和初始压力信号相加后大于所述压力阈值信号,则所述控制单元判断所述数控机床发生故障;
所述电压测试传感器用于测试数控机床在作业时的电压信号,所述电压测试传感器将采集到的电压信号传输至所述控制单元,所述控制单元将接收到的电压信号传输至所述显示装置进行显示,所述控制单元将接收到的电压信号传输至所述存储装置进行存储,所述控制单元内存储有一电压阈值信号,所述控制单元将接收到的电压信号与所述电压阈值信号进行比较,若所述控制单元将接收到的电压信号大于所述电压阈值信号,则所述控制单元判断所述数控机床发生故障;所述图像传感器设置于所述工作区域的正上方,所述图像传感器用于采集加工完成后的工件的图像信息,所述图像传感器将接收到的图像信息传输至所述图像处理器,所述图像处理器对接收到的图像信息进行图像处理后传输至所述控制单元,所述控制单元内存储有工件的标准图像信息,若控制单元接收到的图像信息与所述标准图像信息不一致,则所述控制单元判断所述数控机床发生故障。
2.根据权利要求1所述的数控机床故障诊断系统,其特征在于,所述图像处理器包含图像存储器、像素增强单元、平滑处理单元、噪声去除单元以及对比度调整单元;
其中,所述图像传感器的输出端与所述图像存储器的输入端连接,所述图像存储器的输出端与所述像素增强单元的输入端和所述平滑处理单元的输入端连接,所述像素增强单元的输出信号与所述平滑处理单元的输出信号合并后与所述噪声去除单元的输入端连接,所述噪声去除单元的输出端与所述对比度调整单元的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的数控机床故障诊断系统,其特征在于,所述图像处理器对接收到的图像信息进行图像处理时,以图像信息中某一目标像素设为基准,将其邻近像素的图像暂存于所述图像存储器中,以供后续的单元使用;
所述图像处理器每次处理的窗口大小为M个像素×N个像素,其中M、N为正整数,窗口包含该目标像素,且所述图像存储器设计为可至少暂存M-l条像素线,所述像素増强单元及所述平滑处理单元各自从所述图像存储器中取出窗口的图像信息进行运算,所述像素增强单元对原始像素值P进行处理对应一个目标像素可得到一个增强后的像素值P’,所述平滑处理单元首先检测窗口中所包含的边缘位置以及方向,其中,窗口大小为9×9,平滑处理单元可以依据以下的算式来进行滤波:其中Pi为原始图像的像素值,Ci为对应像素位置的滤波系数;
滤波结果 value1是位于边缘上的所有像素的平均值,所述平滑处理单元依据信号 para1决定滤波系数Ci时,所述平滑处理单元依据讯号 para1找出对应的滤波像数Ci来进行滤波,所述图像处理器产生讯号 para1,依据滤波结果 valuel是否满足实际的需求而手动调整该讯号paral,所述平滑处理单元对应一个目标像素产生一个滤波结果 valuel,滤波结果 valuel与相对应的增强后的像素值P’相加后形成像素值PEn;所述噪声去除单元对像素值PEn进行二维滤波,滤波窗口大小为5×5,所述噪声去除单元依据下式将滤波结果Pco与先前的像素值PEn做混合运算:比重α用来控制滤波结果Pco所占的比例,可以依据窗口中图像的特性动态计算得到;
如果对比度调整单元判断目标像素不位于边缘上,则直接输出所述噪声去除单元的运算结果 value2,否则,所述对比度调整单元依据下式来提升图像的对比度:
数值R是对比度的调整倍率,可以依据图像的特性自动调整或是依据评测标准而手动微调;n表示每一个像素所占的位元数,PTo即为经过对比度调整后的像素值,得到新的像素值PTo之后,比度调整单元再将像素值PTo与前述的运算结果 value2作混合运算,而得到运算结果 value3,如下式所示: 比重β用来控制像素值PTo的比重,可以根据图像区域的特性动态计算出来,经过上述各功能模组的处理后,所述图像处理器根据其产生输出像素值Pout对图像进行调整处理后将图像信息传输至所述控制单元。
4.根据权利要求3所述的数控机床故障诊断系统,其特征在于,所述图像存储器是动态随机存储器、同步动态随机存储器或静态随机存储器。
5.根据权利要求1所述的数控机床故障诊断系统,其特征在于,所述信号调理电路包括电阻R1-R7,电容C1-C3以及运算放大器A1-A3;
其中,所述压力测试传感器的输出端与电阻R1的一端连接,电阻R1的另一端与运算放大器A1的反相输入端连接,运算放大器A1的同相输入端接地,电容C1和电容C2并联后的一端与电阻R1的一端连接,电容C1和电容C2并联后的另一端与运算放大器A1的输出端连接,运算放大器A1的输出端与电阻R2的一端连接,电阻R2的另一端与运算放大器A2的反相输入端连接,运算放大器A2的同相输入端接地,电阻R3与电容C3并联后的一端与运算放大器A2的反相输入端连接,电阻R3与电容C3并联后的另一端与运算放大器A2的同相输入端连接,运算放大器A3的输出端与电阻R6的一端连接,电阻R6的另一端与运算放大器A3的反相输入端连接,运算放大器A3的同相输入端接地,电阻R7的一端与电阻R6的另一端连接,电阻R7的另一端与运算放大器A3的输出端连接,电阻R5跨接与电阻R3的另一端和运算放大器A3的输出端,电阻R4跨接于电阻R6的一端和电阻R2的一端,运算放大器A3的输出端与所述控制单元的输入端连接。