1.一种CNC加工中心刀具状态在线监测系统,其特征在于,包括:
切割过程预处理模块,用于对目标切割动作对应的切割过程视频进行获取,并对目标切割动作对应的切割过程视频进行预处理,同时对目标切割动作中切割过程对应指定刀具产生各次声波的持续时长、频率和振动幅度进行监测,记为目标切割动作中指定刀具对应各次声波的持续时长、频率和振动幅度;
切割过程状态分析模块,用于对目标切割动作对应的切割过程状态进行分析,得到目标切割动作对应的切割过程状态评估系数,其中切割过程状态分析模块包括刀具卡顿分析单元、刀具磨损状态分析单元和切割过程状态分析单元;
切割过程预警分析与显示模块,用于对目标切割动作对应的切割过程等级进行分析,若目标切割动作对应的切割过程等级为预警等级,则进行预警显示,反之,则进行切割过程等级显示;
切割完成预处理模块,用于对目标切割动作中切割完成对应的指定刀具图像和处理工件图像获取,得到目标切割动作中切割完成对应的参数集合;
切割完成状态分析模块,用于对目标切割动作对应的切割完成状态进行分析,得到目标切割动作在切割完成后的刀具切割完好状态符合系数,其中切割完成状态分析模块包括刀具外观分析单元、处理工件分析单元和切割完成状态分析单元;
切割完成预警分析与显示模块,用于对目标切割动作对应的切割完成状态进行分析,并进行相应的显示。
2.根据权利要求1所述的一种CNC加工中心刀具状态在线监测系统,其特征在于:所述对目标切割动作对应的切割过程视频进行预处理,其具体预处理方式如下:将目标切割动作对应的切割视频按照预设的慢速播放速度进行调整,并从中提取指定刀具与处理工件初次相触的时间点,记为开始时间点,同时从中提取指定刀具与处理工件末次相触的时间点,记为结束时间点;
从目标切割动作对应的切割视频中提取开始时间点至结束时间点的视频片段,记为目标切割动作对应的目标切割视频片段。
3.根据权利要求2所述的一种CNC加工中心刀具状态在线监测系统,其特征在于:所述刀具卡顿分析单元用于对目标切割动作对应的目标切割视频片段进行分析,其具体分析过程如下:基于目标切割动作对应的目标切割视频片段对目标切割动作对应的切割时长进行获取,得到目标切割动作对应的切割时长,记为T;
从目标切割动作对应的目标切割视频片段中提取目标切割动作对应的指定刀具卡顿图像,并从目标切割动作对应的各指定刀具卡顿图像中获取目标切割动作中各次指定刀具i卡顿的高度,得到目标切割动作中各次指定刀具卡顿的高度,记为H ,i表示为各次指定刀具卡顿的编号,i=1,2,......,n,同时统计指定刀具卡顿的次数,记为N;
依据公式 计算出目标切割动作对应的刀具卡顿评估系
数,φ表示为目标切割动作对应的刀具卡顿评估系数,e表示为自然常数,T′、H′、N′表示为设定的参考切割时长、参考指定刀具卡顿高度、允许指定刀具卡顿次数,ΔH表示为设定的允许指定刀具卡顿高度差,a1、a2、a3分别表示为设定切割时长、指定刀具卡顿高度、指定刀具卡顿次数对应的权值因子。
4.根据权利要求3所述的一种CNC加工中心刀具状态在线监测系统,其特征在于:所述刀具磨损状态分析单元用于对目标切割动作对应的指定刀具磨损状态进行分析,其具体分析方式为:将目标切割动作中指定刀具对应各次声波的振动幅度按照从大到小的顺序依次进行排列,同时从中提取最大振动幅度、最小振动幅度、集中振动幅度、中点振动幅度,分别记为Fmax、Fmin、Fmod、Fmid,并通过计算得到目标切割动作中指定刀具对应的振动幅度稳定指数,记为将目标切割动作中指定刀具对应各次声波的频率与设定的各种声波频率对应的参考持续时长进行匹配,得到目标切割动作中指定刀具对应各次声波的参考持续时长,记为T′j,j表示为各次声波的编号,j=1,2,......,m;
将目标切割动作中指定刀具对应的各次声波与设定的各次声波对应的参考频率进行匹配,得到目标切割动作中指定刀具对应各次声波的参考频率,记为P′j,通过计算得到目标切割动作中指定刀具对应的频率符合指数,记为依据公式 计算出目标切割动作对应指定刀具的磨损状态评估系数,γ
表示为目标切割动作对应指定刀具的磨损状态评估系数,b1、b2分别表示为设定的振动幅度稳定指数、频率符合指数对应的影响因子。
5.根据权利要求4所述的一种CNC加工中心刀具状态在线监测系统,其特征在于:所述目标切割动作中指定刀具对应的振动幅度稳定指数,具体计算公式为:计算出目标切割动
作中指定刀具对应的振动幅度稳定指数,F′max、F′min、F′mod、F′mid分别表示为设定的参考最大振动幅度、参考最小振动幅度、参考集中振动幅度、参考中点振动幅度,ΔFmax、ΔFmin、ΔFmod、ΔFmid分别表示为设定的允许最大振动幅度差、允许最小振动幅度差、允许集中振动幅度差、允许中点振动幅度差,q1、q2、q3、q4分别表示为设定的最大振动幅度、最小振动幅度、集中振动幅度、中点振动幅度对应的影响因子。
6.根据权利要求5所述的一种CNC加工中心刀具状态在线监测系统,其特征在于:所述切割过程状态分析单元用于对目标切割动作对应的切割过程状态评估系数进行分析,其具体分析公式为 η表示为目标切割动作对应的切割过程状态评估系数,c1、c2分别表示为设定的刀具卡顿评估系数、磨损状态评估系数对应的系数因子。
7.根据权利要求1所述的一种CNC加工中心刀具状态在线监测系统,其特征在于:所述刀具外观分析单元用于对目标切割动作中切割完成的指定刀具进行分析,其具体分析过程如下:基于目标切割动作中切割完成对应指定刀具的刀刃厚度图像在刀刃厚度图像中进行检测点均匀布设,同时获取刀刃厚度图像中各检测点位置对应的刀刃厚度,并通过计算得到目标切割动作中切割完成对应指定刀具的刀刃厚度均匀指数,记为λ1;
从目标切割动作中切割完成对应指定刀具的刀尖部位图像内提取指定刀具对应刀尖部位的面积,记为S,同时从目标切割动作中切割完成对应指定刀具的刀身部位图像内提取指定刀具对应刀身部位的磨损面积和划痕长度,分别记为S1和L,并通过计算得到目标切割动作中切割完成对应指定刀具的刀具状态评估指数,记为λ2;
依据公式 计算出目标切割动作中切割完成对应的指定刀具外观评估系
数,表示为目标切割动作中切割完成对应的指定刀具外观评估系数,b3、b4分别表示为设定的刀刃厚度均匀指数、刀具状态评估指数对应的权值因子。
8.根据权利要求7所述的一种CNC加工中心刀具状态在线监测系统,其特征在于:所述处理工件分析单元用于对目标切割动作中切割完成的处理工件进行分析,其具体分析方式如下:基于目标切割动作中切割完成对应处理工件的指定切割面图像在处理工件对应的指定切割面处进行平整度检测点均匀布设,同时获取指定切割面图像中各平整度检测点对应的指定距离,记为lf,f表示为各平整度检测点的编号,f=1,2,......,g,并从中筛选出最大指定距离和最小指定距离,分别记为lmax和lmin,进而统计目标切割动作中切割完成对应的平均指定距离,记为依据公式 计算出目标切割动作中切割完成
的处理工件平整度评估系数,σ表示为目标切割动作中切割完成的处理工件平整度评估系数,Δl表示为设定的允许指定距离差,l′表示为设定的参考指定距离,d1、d2、d3分别表示为设定的最大指定距离、最小指定距离、指定距离差对应的权值因子。
9.根据权利要求8所述的一种CNC加工中心刀具状态在线监测系统,其特征在于:所述切割完成状态分析单元用于对目标切割动作在切割完成后的刀具切割完好状态符合系数进行分析,其具体分析公式为 ω表示为目标切割动作在切割完成后的刀具切割完好状态符合系数,c3、c4分别表示为设定的指定刀具外观评估系数、处理工件平整度评估系数对应的系数因子。
10.根据权利要求1所述的一种CNC加工中心刀具状态在线监测系统,其特征在于:所述对目标切割动作对应的切割完成状态进行分析,其具体分析方式为:将目标切割动作在切割完成后的刀具切割完好状态符合系数与设定的刀具切割完好状态符合系数阈值进行对比,若目标切割动作在切割完成后的刀具切割完好状态符合系数小于刀具切割完好状态符合系数阈值,则判定目标切割动作对应的切割完成状态为异常状态,反之,则判定目标切割动作对应的切割完成状态为正常状态。