CN106863008A - 一种基于图像分析的刀具监控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于图像分析的刀具监控方法及系统，所述方法包括：通过传感器监测刀具相关特征信号；所述刀具相关特征信号经过放大器放大后发送给主板；所述主板对所述刀具相关特征信号存储、分析后，将分析后的数据发送到显示设备；所述显示设备以图像形式显示分析的后数据。本发明通过传感器采集电机电流、功率、扭矩或压力、声波的值或百分比中的一种信号，来图像化的显示监测结果，用户可以直观地、快速地进行观测，监测更为简单，有效。

Description

一种基于图像分析的刀具监控方法及系统

技术领域

本发明属于数控机床刀具磨损监控技术领域，尤其涉及一种基于图像分析的刀具监控方法及系统。

背景技术

多年来，国内外学者在刀具磨损在线监测方面作了大量的工作，并在监测方法、监控参数的选择、信号处理识别领域取得了显著成果，有些方法已经用于生产。

传统的刀具磨损状态监测方法是基于刀具体积损失的相关特征，通过接触测量或者CCD成像等，直接获得刀具的磨损值。例如见中国专利申请号为：CN200910031737.9，发明名称为：基于形状复制的数控铣削加工刀具磨损测量方法，将刀具形状复制在复印材料上，实现对刀具磨损测量。中国专利申请号为：CN200910082547.X，发明名称为：基于影像的刀具在线检测与补偿系统及方法，利用摄像装置获取刀具的影像，通过图像处理获知刀具磨损量。

然而上述的方法中，所采集的均为刀具的影像，用户无法直观地对刀具的状态直观地、快速地进行观测，监测方法较为复杂、效率较低。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种基于图像分析的刀具监控方法及系统。

为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于图像分析的刀具监控方法，所述方法包括学习状态和监控状态，

所述学习状态包括如下步骤：

步骤一：通过传感器监测刀具相关特征信号,所述刀具相关特征信号为电机电流、功率、扭矩或压力、声波的值或百分比中的一种；

步骤二：所述刀具相关特征信号经过放大器放大后发送给主板；

步骤三：所述主板对所述刀具相关特征信号存储、分析后，将分析后的数据发送到显示设备；

步骤四：所述显示设备以图像形式显示分析的后数据，所述图像形式为下列形式中的一种：

a.显示纵坐标为纵坐标为刀具相关特征信号，横坐标为时间的特定颜色的学习曲面；显示磨损极限、断刀上限和断刀下限三条曲线；

b.显示纵坐标为纵坐标为刀具相关特征信号，横坐标为时间的特定颜色的学习曲线；显示磨损极限、断刀上限和断刀下限三条曲线；

所述监控状态包括如下步骤：

步骤五：在后续加工中，当图像形式为步骤四中的a时，所述学习曲面为加工曲面，磨损极限、断刀上限和断刀下限三条线与加工曲面重合的部分为第一颜色，超出加工曲面的部分为第二颜色，当加工曲面高于磨损极限或断刀上限时，即发出报警信号，当加工曲面低于断刀下限时，系统也发出报警信号；

当图像形式为步骤四中的b时，所述学习曲面为加工曲线，当加工曲线低于断刀下限时，系统也发出报警信号，当加工曲线高于磨损极限或断刀上限时，系统即发出报警信号。

其中，当图像形式为步骤四中的b时，还显示刀具与工件接触信号极限曲线。

本发明还提供了另外一种基于图像分析的刀具监控方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：通过传感器监测刀具相关特征信号,所述刀具相关特征信号为电机电流、功率、扭矩或压力、声波的值或百分比中的一种；

步骤二：所述刀具相关特征信号经过放大器放大后发送给主板；

步骤三：所述主板对所述刀具相关特征信号存储、分析后，将分析后的数据发送到显示设备；

步骤四：所述显示设备以图像形式显示分析的后数据，所述图像形式为：显示纵坐标为纵坐标为刀具相关特征信号，横坐标为时间的断刀上限、加工曲线、断刀下限三条曲线，在加工时，三条曲线同时行进显示；

步骤五：当加工曲线由于断刀突然变化时，接触到红色上限或下限，从而产生报警。

与上述方法相对应地，本发明提供了一种基于图像分析的刀具监控系统，所述系统包括：传感器、放大器、主板、I/O单元、显示设备，

所述传感器用于监测刀具相关特征信号,所述刀具相关特征信号为电机电流、功率、扭矩或压力、声波的值或百分比中的一种；

所述放大器用于放大所述刀具相关特征信号；

所述主板用于对放大后的所述刀具相关特征信号存储、分析后，将分析后的数据发送到显示设备；

所述显示设备以图像形式显示分析的后数据，所述图像形式为下列形式中的一种：a.显示纵坐标为纵坐标为刀具相关特征信号，横坐标为时间的特定颜色的学习曲面；显示磨损极限、断刀上限和断刀下限三条曲线；

b.显示纵坐标为纵坐标为刀具相关特征信号，横坐标为时间的特定颜色的学习曲线；显示磨损极限、断刀上限和断刀下限三条曲线；

当图像形式为a时，所述学习曲面为加工曲面，磨损极限、断刀上限和断刀下限三条线与加工曲面重合的部分为第一颜色，超出加工曲面的部分为第二颜色，当加工曲面高于磨损极限或断刀上限时，即发出报警信号，当加工曲面低于断刀下限时，系统也发出报警信号；

当图像形式b时，所述学习曲面为加工曲线，当加工曲线低于断刀下限时，系统也发出报警信号，当加工曲线高于磨损极限或断刀上限时，系统即发出报警信号；

所述I/O单元用于向外部报警设备发送报警信号。

其中，当图像形式b时，显示设备还显示刀具与工件接触信号极限曲线。

与上述方法相对应，本发明还提供了另外一种基于图像分析的刀具监控系统，所述系统包括：传感器、放大器、主板、I/O单元、显示设备，

所述传感器用于监测刀具相关特征信号,所述刀具相关特征信号为电机电流、功率、扭矩或压力、声波的值或百分比中的一种；

所述放大器用于放大所述刀具相关特征信号；

所述主板用于对放大后的所述刀具相关特征信号存储、分析后，将分析后的数据发送到显示设备；

所述显示设备以图像形式显示分析的后数据，所述图像形式为：显示纵坐标为纵坐标为刀具相关特征信号，横坐标为时间的断刀上限、加工曲线、断刀下限三条曲线，在加工时，三条曲线同时行进显示；

当加工曲线由于断刀突然变化时，接触到红色上限或下限，通过I/O单元向外部报警设备发送报警信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用本发明可以通过传感器采集电机电流、功率、扭矩或压力、声波的值或百分比中的一种信号，来图像化的显示监测结果，用户可以直观地、快速地进行观测，监测更为简单，有效。

附图说明

图1所示为本发明第一种监控模式下学习状态第一示意图；

图2所示为本发明第一种监控模式下学习状态第二示意图；

图3所示为本发明第一种监控模式下监控状态第一示意图；

图4所示为本发明第一种监控模式下学习状态第二示意图；

图5所示为本发明第二种监控模式下学习状态第一示意图；

图6所示为本发明第二种监控模式下学习状态第二示意图；

图7所示为本发明第二种监控模式下监控状态第一示意图；

图8所示为本发明第二种监控模式下学习状态第二示意图；

图9所示为本发明第三种监控模式下监控状态第一示意图；

图10所示为本发明第三种监控模式下监控状态第二示意图；

图中：1.部件名称，2.部件名称，……n。部件名称。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

应当说明的是，本申请中所述的“连接”和用于表达“连接”的词语，如“相连接”、“相连”等，其既可以指代某一部件与另一部件直接连接，也可以指代某一部件通过其他部件与另一部件相连接。

本发明实施例公开了一种基于图像分析的刀具监控方法，所述方法包括三种监控模式，

监控模式一：

包括学习状态和监控状态，

所述学习状态包括如下步骤：

步骤一：通过传感器监测刀具相关特征信号,所述刀具相关特征信号为电机电流、功率、扭矩或压力、声波的值或百分比中的一种；

步骤二：所述刀具相关特征信号经过放大器放大后发送给主板；

步骤三：所述主板对所述刀具相关特征信号存储、分析后，将分析后的数据发送到显示设备；

步骤四：所述显示设备以图像形式显示分析的后数据，所述图像形式为：

如图1、图2所示，显示纵坐标为纵坐标为刀具相关特征信号，横坐标为时间的特定颜色的学习曲面，该学习曲面可用绿色表示；显示磨损极限、断刀上限和断刀下限三条曲线，断刀上限、显示磨损、断刀下限三条曲线依次间隔设置，其中，断刀上限、断刀下限与显示磨损的曲线的颜色不同，断刀上限、断刀下限为红色，显示磨损的曲线为粉色；

所述监控状态包括如下步骤：

如图3、图4所示，在后续加工中，所述学习曲面为加工曲面，磨损极限、断刀上限和断刀下限三条线与加工曲面重合的部分为第一颜色，第一颜色可为蓝色，超出加工曲面的部分为第二颜色，第二颜色可为红色，当加工曲面高于磨损极限或断刀上限时，即发出报警信号，当加工曲面低于断刀下限时，系统也发出报警信号；

监控模式二：

包括学习状态和监控状态，

所述学习状态包括如下步骤：

步骤一：通过传感器监测刀具相关特征信号,所述刀具相关特征信号为电机电流、功率、扭矩或压力、声波的值或百分比中的一种；

步骤二：所述刀具相关特征信号经过放大器放大后发送给主板；

步骤三：所述主板对所述刀具相关特征信号存储、分析后，将分析后的数据发送到显示设备；

步骤四：所述显示设备以图像形式显示分析的后数据，所述图像形式为：

如图5、图6所示，所述图像形式为：

显示纵坐标为纵坐标为刀具相关特征信号，横坐标为时间的特定颜色的

学习曲线，如为绿色；显示磨损极限、断刀上限和断刀下限三条曲线，断刀上限和磨损极限曲线在学习曲线上方，断刀下限曲线在学习曲线下方；对于动平衡机还可给出刀具与工件接触信号极限，当图像形式为步骤四中的b时，还显示刀具与工件接触信号极限曲线。

如图7、图8所示，所述学习曲面为加工曲线，当加工曲线低于断刀下限时，系统也发出报警信号，当加工曲线高于磨损极限或断刀上限时，系统即发出报警信号。

监控模式三：

不包含学习状态，一种基于图像分析的刀具监控方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：通过传感器监测刀具相关特征信号,所述刀具相关特征信号为电机电流、功率、扭矩或压力、声波的值或百分比中的一种；

步骤二：所述刀具相关特征信号经过放大器放大后发送给主板；

步骤三：所述主板对所述刀具相关特征信号存储、分析后，将分析后的数据发送到显示设备；

步骤四：如图9、图10所示，所述显示设备以图像形式显示分析的后数据，所述图像形式为：显示纵坐标为纵坐标为刀具相关特征信号，横坐标为时间的断刀上限、加工曲线、断刀下限三条曲线，在加工时，三条曲线同时行进显示；

步骤五：当加工曲线由于断刀突然变化时，接触到红色上限或下限，从而产生报警。

上述方法在运行过程中，是通过硬件设备以及软件程序实施的，与方法相应地，本发明提供了一种基于图像分析的刀具监控系统，所述系统包括：传感器、放大器、主板、I/O单元、显示设备，

所述传感器用于监测刀具相关特征信号,所述刀具相关特征信号为电机电流、功率、扭矩或压力、声波的值或百分比中的一种；

所述放大器用于放大所述刀具相关特征信号；

所述主板用于对放大后的所述刀具相关特征信号存储、分析后，将分析后的数据发送到显示设备；

所述显示设备以图像形式显示分析的后数据，所述图像形式为下列形式中的一种：a.显示纵坐标为纵坐标为刀具相关特征信号，横坐标为时间的特定颜色的学习曲面；显示磨损极限、断刀上限和断刀下限三条曲线；

b.显示纵坐标为纵坐标为刀具相关特征信号，横坐标为时间的特定颜色的学习曲线；显示磨损极限、断刀上限和断刀下限三条曲线；

当图像形式为a时，所述学习曲面为加工曲面，磨损极限、断刀上限和断刀下限三条线与加工曲面重合的部分为第一颜色，超出加工曲面的部分为第二颜色，当加工曲面高于磨损极限或断刀上限时，即发出报警信号，当加工曲面低于断刀下限时，系统也发出报警信号；

当图像形式b时，所述学习曲面为加工曲线，当加工曲线低于断刀下限时，系统也发出报警信号，当加工曲线高于磨损极限或断刀上限时，系统即发出报警信号；

所述I/O单元用于向外部报警设备发送报警信号。

其中，当图像形式b时，显示设备还显示刀具与工件接触信号极限曲线。

本发明还提供了一种基于图像分析的刀具监控系统，所述系统包括：传感器、放大器、主板、I/O单元、显示设备，

所述传感器用于监测刀具相关特征信号,所述刀具相关特征信号为电机电流、功率、扭矩或压力、声波的值或百分比中的一种；

所述放大器用于放大所述刀具相关特征信号；

所述主板用于对放大后的所述刀具相关特征信号存储、分析后，将分析后的数据发送到显示设备；

所述显示设备以图像形式显示分析的后数据，所述图像形式为：显示纵坐标为纵坐标为刀具相关特征信号，横坐标为时间的断刀上限、加工曲线、断刀下限三条曲线，在加工时，三条曲线同时行进显示；

当加工曲线由于断刀突然变化时，接触到红色上限或下限，通过I/O单元向外部报警设备发送报警信号。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于图像分析的刀具监控方法，其特征在于，所述方法包括学习状态和监控状态，

所述学习状态包括如下步骤：

步骤一：通过传感器监测刀具相关特征信号,所述刀具相关特征信号为电机电流、功率、扭矩或压力、声波的值或百分比中的一种；

步骤二：所述刀具相关特征信号经过放大器放大后发送给主板；

步骤三：所述主板对所述刀具相关特征信号存储、分析后，将分析后的数据发送到显示设备；

步骤四：所述显示设备以图像形式显示分析的后数据，所述图像形式为下列形式中的一种：

a.显示纵坐标为纵坐标为刀具相关特征信号，横坐标为时间的特定颜色的学习曲面；显示磨损极限、断刀上限和断刀下限三条曲线；

b.显示纵坐标为纵坐标为刀具相关特征信号，横坐标为时间的特定颜色的学习曲线；显示磨损极限、断刀上限和断刀下限三条曲线；

所述监控状态包括如下步骤：

步骤五：在后续加工中，当图像形式为步骤四中的a时，所述学习曲面为加工曲面，磨损极限、断刀上限和断刀下限三条线与加工曲面重合的部分为第一颜色，超出加工曲面的部分为第二颜色，当加工曲面高于磨损极限或断刀上限时，即发出报警信号，当加工曲面低于断刀下限时，系统也发出报警信号；

当图像形式为步骤四中的b时，所述学习曲面为加工曲线，当加工曲线低于断刀下限时，系统也发出报警信号，当加工曲线高于磨损极限或断刀上限时，系统即发出报警信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于图像分析的刀具监控方法，其特征在于，当图像形式为步骤四中的b时，还显示刀具与工件接触信号极限曲线。

3.一种基于图像分析的刀具监控方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤一：通过传感器监测刀具相关特征信号,所述刀具相关特征信号为电机电流、功率、扭矩或压力、声波的值或百分比中的一种；

步骤二：所述刀具相关特征信号经过放大器放大后发送给主板；

步骤三：所述主板对所述刀具相关特征信号存储、分析后，将分析后的数据发送到显示设备；

步骤四：所述显示设备以图像形式显示分析的后数据，所述图像形式为：显示纵坐标为纵坐标为刀具相关特征信号，横坐标为时间的断刀上限、加工曲线、断刀下限三条曲线，在加工时，三条曲线同时行进显示；

步骤五：当加工曲线由于断刀突然变化时，接触到红色上限或下限，从而产生报警。

4.一种基于图像分析的刀具监控系统，其特征在于，所述系统包括：传感器、放大器、主板、I/O单元、显示设备，

所述传感器用于监测刀具相关特征信号,所述刀具相关特征信号为电机电流、功率、扭矩或压力、声波的值或百分比中的一种；

所述放大器用于放大所述刀具相关特征信号；

所述主板用于对放大后的所述刀具相关特征信号存储、分析后，将分析后的数据发送到显示设备；

所述显示设备以图像形式显示分析的后数据，所述图像形式为下列形式中的一种：a.显示纵坐标为纵坐标为刀具相关特征信号，横坐标为时间的特定颜色的学习曲面；显示磨损极限、断刀上限和断刀下限三条曲线；

b.显示纵坐标为纵坐标为刀具相关特征信号，横坐标为时间的特定颜色的学习曲线；显示磨损极限、断刀上限和断刀下限三条曲线；

当图像形式为a时，所述学习曲面为加工曲面，磨损极限、断刀上限和断刀下限三条线与加工曲面重合的部分为第一颜色，超出加工曲面的部分为第二颜色，当加工曲面高于磨损极限或断刀上限时，即发出报警信号，当加工曲面低于断刀下限时，系统也发出报警信号；

当图像形式b时，所述学习曲面为加工曲线，当加工曲线低于断刀下限时，系统也发出报警信号，当加工曲线高于磨损极限或断刀上限时，系统即发出报警信号；

所述I/O单元用于向外部报警设备发送报警信号。

5.根据权利要求4所述的一种基于图像分析的刀具监控系统，其特征在于，当图像形式b时，显示设备还显示刀具与工件接触信号极限曲线。

6.一种基于图像分析的刀具监控系统，其特征在于，所述系统包括：传感器、放大器、主板、I/O单元、显示设备，

所述传感器用于监测刀具相关特征信号,所述刀具相关特征信号为电机电流、功率、扭矩或压力、声波的值或百分比中的一种；

所述放大器用于放大所述刀具相关特征信号；

所述主板用于对放大后的所述刀具相关特征信号存储、分析后，将分析后的数据发送到显示设备；

所述显示设备以图像形式显示分析的后数据，所述图像形式为：显示纵坐标为纵坐标为刀具相关特征信号，横坐标为时间的断刀上限、加工曲线、断刀下限三条曲线，在加工时，三条曲线同时行进显示；

当加工曲线由于断刀突然变化时，接触到红色上限或下限，通过I/O单元向外部报警设备发送报警信号。