CN108803752B - 一种数控机床加工环境监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数控机床加工环境监测系统，利用中央处理装置、温度传感器、第一信号处理电路、湿度传感器、第二信号处理电路、图像采集模块、图像处理模块、报警装置、无线传输装置、用户控制端、不间断电源、显示装置、存储装置以及温湿度调节装置，不仅能够及时获知数控机床加工环境的温度和湿度信号，还能够通过无线传输装置将传感器采集的信号通过无线传输装置传输至用户控制端，工作人员能够通过用户控制端实时监测数控机床加工环境的温度和湿度情况，工作人员还能通过用户控制端控制温湿度调节装置将数控机床加工环境的温湿度调节至预设值，利用图像采集模块采集数控机床加工环境的图像信息，并将图像信息传输至用户控制端。

Description

一种数控机床加工环境监测系统

技术领域

本发明涉及智能监控技术领域，尤其涉及一种数控机床加工环境监测系统。

背景技术

数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床，控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。

数控机床在进行加工作业环境的温湿度对数控机床加工时的安全性有较大影响，目前，数控机床在进行加工作业过程中未能对其作业环境的温湿度进行有效监测，若温湿度超出合理阈值，则会对数控机床加工时的安全性、数控机床的寿命等造成不可逆的影响，例如，数控机床在加工作业环境温度过高则容易造成数控机床内的电路烧坏，数控机床在加工作业环境湿度过高，则会影响刀头寿命，从而影响加工精度等。

发明内容

因此，为了克服上述问题，本发明提供一种数控机床加工环境监测系统，利用中央处理装置、温度传感器、第一信号处理电路、湿度传感器、第二信号处理电路、图像采集模块、图像处理模块、报警装置、无线传输装置、用户控制端、不间断电源、显示装置、存储装置以及温湿度调节装置，不仅能够及时获知数控机床加工环境的温度和湿度信号，还能够通过无线传输装置将传感器采集的信号通过无线传输装置传输至用户控制端，工作人员能够通过用户控制端实时监测数控机床加工环境的温度和湿度情况，工作人员还能通过用户控制端控制温湿度调节装置将数控机床加工环境的温湿度调节至预设值，利用图像采集模块采集数控机床加工环境的图像信息，并将图像信息传输至用户控制端，工作人员也能够实时获知数控机床加工的环境情况以及数控机床运行状态信息。

根据本发明的一种数控机床加工环境监测系统，数控机床加工环境监测系统包括中央处理装置、温度传感器、第一信号处理电路、湿度传感器、第二信号处理电路、图像采集模块、图像处理模块、报警装置、无线传输装置、用户控制端、不间断电源、显示装置、存储装置以及温湿度调节装置。

温度传感器的输出端与第一信号处理电路的输入端连接，湿度传感器的输出端与第二信号处理电路的输入端连接，图像采集模块的输出端与图像处理模块的输入端连接，第一信号处理电路的输出端、第二信号处理电路的输出端、图像处理模块的输出端以及不间断电源的输出端均与中央处理装置的输入端连接，报警装置的输入端、显示装置的输入端、存储装置的输入端以及温湿度调节装置均与中央处理装置的输出端连接，中央处理装置与无线传输装置双向通讯连接，无线传输装置与用户控制端双向通讯连接。

优选的是，温度传感器设置于数控机床加工现场，温度传感器将数控机床加工现场的温度转换为电压信号V0，并将电压信号V0传输至第一信号处理电路，经过第一信号处理电路处理后的电压信号为V1，第一信号处理电路包括电阻R1-R9，电容C1-C2以及集成运放A1-A2。

其中，电阻R1的一端与温度传感器的输出端连接，电阻R1的另一端与集成运放A1的反相输入端连接，电阻R1的另一端还与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R2的一端接地，电阻R2的另一端与集成运放A1的同相输入端连接，电阻R2的另一端还与电阻R5的一端连接，电阻R5的一端还与电阻R4的一端连接，电阻R5的另一端接地，电阻R4的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R6的一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R6的另一端与电容C1的一端连接，电阻R6的另一端还与电容C2的一端连接，电容C1的另一端接地，电容C2的另一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R9的一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R9的另一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R8的一端与集成运放A2的同相输入端连接，电阻R8的另一端接地，电阻R7的一端与电容C2的一端连接，电阻R7的另一端与集成运放A2的输出端连接。

优选的是，湿度传感器设置于数控机床加工现场，湿度传感器将数控机床加工现场湿度转换为电压信号V2，并将电压信号V2传输至第二信号处理电路，经过第二信号处理电路处理后的电压信号为V3，第二信号处理电路包括电阻R10-R20，电容C3-C4以及集成运放A3-A4。

其中，电阻R10的一端与湿度传感器的输出端连接，电阻R10的另一端与集成运放A3的反相输入端连接，电阻R10的另一端与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与电阻R12的一端连接，电阻R11的另一端还与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端接地，电阻R12的另一端与集成运放A3的输出端连接，电阻R14的一端接地，电阻R14的另一端与集成运放A3的同相输入端连接，电阻R14的另一端还与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端还与集成运放A3的输出端连接，电阻R14的另一端还与电阻R17的一端连接，电阻R17的一端还与电阻R16的一端连接，电阻R17的另一端接地，电阻R15的一端与集成运放A3的输出端连接，电阻R15的另一端与电阻R18的一端连接，电阻R18的一端还与电容C3的一端连接，电容C3的另一端接地，电阻R18的另一端与集成运放A4的反相输入端连接，电阻R18的另一端还与电容C4的一端连接，电容C4的另一端与集成运放A4的输出端连接，电阻R15的另一端、电阻R18的一端以及电容C3的一端均与电阻R19连接，电阻R19的另一端与集成运放A4的输出端连接，电阻R20的一端与集成运放A4的同相输入端连接，电阻R20的另一端接地。

优选的是，图像采集模块用于采集数控机床加工现场的图像信息，图像处理模块包括图像平滑单元、图像锐化单元以及图像增强单元。

其中，图像采集模块的信号输出端与图像平滑单元的输入端连接，图像平滑单元的输出端与图像锐化单元的输入端连接，图像锐化单元的输出端与图像增强单元的输入端连接，图像增强单元的输出端与中央处理装置的输入端连接。

其中，图像平滑单元对图像采集模块采集的图像信息进行图像清晰度增强处理，图像锐化单元对经过图像平滑单元处理后的图像信息进行图像锐化处理，图像增强单元对经过图像锐化单元处理后的图像信息进行图像亮度增强处理，图像增强单元将处理后的图像信息传输至中央处理装置。

优选的是，温度传感器、湿度传感器以及图像采集模块设置于数控机床加工现场。

其中，温度传感器用于采集数控机床加工现场温度信号，并将温度信号传输至第一信号处理电路，第一信号处理电路对接收到的温度信号进行信号处理，并将处理后的温度信号传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的温度信号传输至显示装置进行显示，中央处理装置将接收到的温度信号传输至存储装置进行存储，中央处理装置将接收到的温度信号通过无线传输装置传输至用户控制端，中央处理装置将接收到的温度信号与预设温度阈值进行比较，若温度信号大于预设温度阈值，则中央处理装置控制报警装置发出报警信息，同时，用户控制端通过无线传输装置向中央处理装置发送控制信号，中央处理装置根据接收到的控制信号控制温湿度调节装置将数控机床加工现场温度调节至预设温度值。

其中，湿度传感器用于采集数控机床加工现场湿度信号，并将湿度信号传输至第二信号处理电路，第二信号处理电路对接收到的湿度信号进行信号处理，并将处理后的湿度信号传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的湿度信号传输至显示装置进行显示，中央处理装置将接收到的湿度信号传输至存储装置进行存储，中央处理装置将接收到的湿度信号通过无线传输装置传输至用户控制端，中央处理装置将接收到的湿度信号与预设湿度阈值进行比较，若湿度信号大于预设湿度阈值，则中央处理装置控制报警装置发出报警信息，同时，用户控制端通过无线传输装置向中央处理装置发送控制信号，中央处理装置根据接收到的控制信号控制温湿度调节装置将数控机床加工现场湿度调节至预设湿度值。

其中，图像采集模块用于采集数控机床加工现场图像信息，并将图像信息传输至图像处理模块，图像处理模块对接收到的图像进行图像处理，并将处理后的图像信息传输至中央处理装置，中央处理装置将接收到的图像信息传输至显示装置进行显示，中央处理装置将接收到的图像信息传输至存储装置进行存储，中央处理装置将接收到的图像信息通过无线传输装置传输至用户控制端。

优选的是，温度传感器为热敏电阻器，热敏电阻器的热时间常数为2s，湿度传感器为电阻值变化型相对湿度传感器，图像采集模块为CCD图像传感器。

优选的是，不间断电源为中央处理装置提供电力支持。

优选的是，将图像采集模块传输至图像处理模块的数控机床加工现场图像定义为二维函数f(x,y) ，其中x、y是空间坐标，图像平滑单元对图像f(x,y)进行图像清晰度增强处理，经过图像清晰度增强处理后的图像二维函数为h(x,y)，其中，

；

m，n为正整数，i，j为整数， w（i,j）为(2m+1)×(2n+1)矩阵w的一个元素。

优选的是，图像锐化单元对图像h(x,y)进行图像锐化处理，经过图像锐化处理后的图像二维函数为g(x,y)，图像u(x,y)为预处理图像信息，其中，

；

。

优选的是，图像增强单元对图像g(x,y)进行图像亮度增强处理，经过图像亮度增强处理后的图像二维函数为d(x,y)，其中，

；

图像增强单元将处理后的图像d(x,y)传输至中央处理装置，中央处理装置将图像d(x,y)传输至显示装置和存储装置，并且，中央处理装置将图像d(x,y)通过无线传输装置传输至用户控制端。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明提供的数控机床加工环境监测系统，利用中央处理装置、温度传感器、第一信号处理电路、湿度传感器、第二信号处理电路、图像采集模块、图像处理模块、报警装置、无线传输装置、用户控制端、不间断电源、显示装置、存储装置以及温湿度调节装置，不仅能够及时获知数控机床加工环境的温度和湿度信号，还能够通过无线传输装置将传感器采集的信号通过无线传输装置传输至用户控制端，工作人员能够通过用户控制端实时监测数控机床加工环境的温度和湿度情况，工作人员还能通过用户控制端控制温湿度调节装置将数控机床加工环境的温湿度调节至预设值，利用图像采集模块采集数控机床加工环境的图像信息，并将图像信息传输至用户控制端，工作人员也能够实时获知数控机床加工的环境情况以及数控机床运行状态信息；

（2）本发明提供的数控机床加工环境监测系统，图像处理模块对采集的图像依次进行图像平滑、图像锐化、图像增强处理，可高效、快速的提取图像采集模块的图像信息，可提高对数控机床加工现场图像的辨识精度，有效地减少误判情况发生。

附图说明

图1为本发明的数控机床加工环境监测系统的示意图；

图2为本发明的第一信号处理电路的电路图；

图3为本发明的第二信号处理电路的电路图；

图4为本发明的图像处理模块的示意图。

附图标记：

1-中央处理装置；2-温度传感器；3-第一信号处理电路；4-湿度传感器；5-第二信号处理电路；6-图像采集模块；7-图像处理模块；8-报警装置；9-无线传输装置；10-用户控制端；11-不间断电源；12-显示装置；13-存储装置；14-温湿度调节装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明提供的数控机床加工环境监测系统进行详细说明。

如图1所示，本发明提供的数控机床加工环境监测系统包括中央处理装置（1）、温度传感器（2）、第一信号处理电路（3）、湿度传感器（4）、第二信号处理电路（5）、图像采集模块（6）、图像处理模块（7）、报警装置（8）、无线传输装置（9）、用户控制端（10）、不间断电源（11）、显示装置（12）、存储装置（13）以及温湿度调节装置（14）。

温度传感器（2）的输出端与第一信号处理电路（3）的输入端连接，湿度传感器（4）的输出端与第二信号处理电路（5）的输入端连接，图像采集模块（6）的输出端与图像处理模块（7）的输入端连接，第一信号处理电路（3）的输出端、第二信号处理电路（5）的输出端、图像处理模块（7）的输出端以及不间断电源（11）的输出端均与中央处理装置（1）的输入端连接，报警装置（8）的输入端、显示装置（12）的输入端、存储装置（13）的输入端以及温湿度调节装置（14）均与中央处理装置（1）的输出端连接，中央处理装置（1）与无线传输装置（9）双向通讯连接，无线传输装置（9）与用户控制端（10）双向通讯连接。

上述实施方式中，利用中央处理装置（1）、温度传感器（2）、第一信号处理电路（3）、湿度传感器（4）、第二信号处理电路（5）、图像采集模块（6）、图像处理模块（7）、报警装置（8）、无线传输装置（9）、用户控制端（10）、不间断电源（11）、显示装置（12）、存储装置（13）以及温湿度调节装置（14），不仅能够及时获知数控机床加工环境的温度和湿度信号，还能够通过无线传输装置（9）将传感器采集的信号通过无线传输装置传（9）输至用户控制端（10），工作人员能够通过用户控制端（10）实时监测数控机床加工环境的温度和湿度情况，工作人员还能通过用户控制端（10）控制温湿度调节装置（14）将数控机床加工环境的温湿度调节至预设值，利用图像采集模块采集（6）数控机床加工环境的图像信息，并将图像信息传输至用户控制端（10），工作人员也能够实时获知数控机床加工的环境情况以及数控机床运行状态信息。

作为上述的进一步优先，如图2所示，温度传感器（2）设置于数控机床加工现场，温度传感器（2）将数控机床加工现场的温度转换为电压信号V0，并将电压信号V0传输至第一信号处理电路（3），经过第一信号处理电路（3）处理后的电压信号为V1，第一信号处理电路（3）包括电阻R1-R9，电容C1-C2以及集成运放A1-A2。

其中，电阻R1的一端与温度传感器（2）的输出端连接，电阻R1的另一端与集成运放A1的反相输入端连接，电阻R1的另一端还与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R2的一端接地，电阻R2的另一端与集成运放A1的同相输入端连接，电阻R2的另一端还与电阻R5的一端连接，电阻R5的一端还与电阻R4的一端连接，电阻R5的另一端接地，电阻R4的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R6的一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R6的另一端与电容C1的一端连接，电阻R6的另一端还与电容C2的一端连接，电容C1的另一端接地，电容C2的另一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R9的一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R9的另一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R8的一端与集成运放A2的同相输入端连接，电阻R8的另一端接地，电阻R7的一端与电容C2的一端连接，电阻R7的另一端与集成运放A2的输出端连接。

上述实施方式中，电阻R1的阻值为1KΩ，电阻R2的阻值为10KΩ，电阻R3的阻值为15KΩ，电阻R4的阻值为4KΩ，电阻R5的阻值为6KΩ，电阻R6的阻值为10KΩ，电阻R7的阻值为15KΩ，电阻R8的阻值为5KΩ，电阻R9的阻值为10KΩ，电容C1的电容值为1μF，电容C2的电容值为0.1μF。

由于温度传感器（2）采集的信号为微弱的电压信号，因而第一信号处理电路（3）通过电阻R1-R5以及集成运放A1对温度传感器（2）输出的电压V0进行放大处理，然后再使用电阻R6-R9，电容C1-C2以及集成运放A2对经过放大后的电压信号进行滤波处理，从而提高了温度检测的精度。

作为上述的进一步优先，如图3所示，湿度传感器（4）设置于数控机床加工现场，湿度传感器（4）将数控机床加工现场湿度转换为电压信号V2，并将电压信号V2传输至第二信号处理电路（5），经过第二信号处理电路（5）处理后的电压信号为V3，第二信号处理电路（5）包括电阻R10-R20，电容C3-C4以及集成运放A3-A4。

其中，电阻R10的一端与湿度传感器（4）的输出端连接，电阻R10的另一端与集成运放A3的反相输入端连接，电阻R10的另一端与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与电阻R12的一端连接，电阻R11的另一端还与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端接地，电阻R12的另一端与集成运放A3的输出端连接，电阻R14的一端接地，电阻R14的另一端与集成运放A3的同相输入端连接，电阻R14的另一端还与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端还与集成运放A3的输出端连接，电阻R14的另一端还与电阻R17的一端连接，电阻R17的一端还与电阻R16的一端连接，电阻R17的另一端接地，电阻R15的一端与集成运放A3的输出端连接，电阻R15的另一端与电阻R18的一端连接，电阻R18的一端还与电容C3的一端连接，电容C3的另一端接地，电阻R18的另一端与集成运放A4的反相输入端连接，电阻R18的另一端还与电容C4的一端连接，电容C4的另一端与集成运放A4的输出端连接，电阻R15的另一端、电阻R18的一端以及电容C3的一端均与电阻R19连接，电阻R19的另一端与集成运放A4的输出端连接，电阻R20的一端与集成运放A4的同相输入端连接，电阻R20的另一端接地。

上述实施方式中，电阻R10的阻值为2KΩ，电阻R11的阻值为12KΩ，电阻R12的阻值为12KΩ，电阻R13的阻值为15KΩ，电阻R14的阻值为4KΩ，电阻R15的阻值为16KΩ，电阻R16的阻值为10KΩ，电阻R17的阻值为15KΩ，电阻R18的阻值为15KΩ，电阻R19的阻值为12KΩ，电阻R20的阻值为17KΩ，电容C3的电容值为1μF，电容C4的电容值为0.1μF。

由于湿度传感器（4）采集的信号为微弱的电压信号，因而第二信号处理电路（5）通过电阻R10-R17以及集成运放A3对湿度传感器（4）输出的电压V2进行放大处理，然后再使用电阻R18-R20，电容C3-C4以及集成运放A4对经过放大后的电压信号进行低通滤波处理，从而提高了湿度检测的精度。

作为上述的进一步优先，如图4所示，图像采集模块（6）用于采集数控机床加工现场的图像信息，图像处理模块（7）包括图像平滑单元、图像锐化单元以及图像增强单元。

其中，图像采集模块（6）的信号输出端与图像平滑单元的输入端连接，图像平滑单元的输出端与图像锐化单元的输入端连接，图像锐化单元的输出端与图像增强单元的输入端连接，图像增强单元的输出端与中央处理装置（1）的输入端连接。

其中，图像平滑单元对图像采集模块（6）采集的图像信息进行图像清晰度增强处理，图像锐化单元对经过图像平滑单元处理后的图像信息进行图像锐化处理，图像增强单元对经过图像锐化单元处理后的图像信息进行图像亮度增强处理，图像增强单元将处理后的图像信息传输至中央处理装置（1）。

上述实施方式中，图像处理模块（7）对采集的图像依次进行图像平滑、图像锐化、图像增强处理，可高效、快速的提取图像采集模块（6）的图像信息，可提高对数控机床加工现场图像的辨识精度，有效地减少误判情况发生。

具体地，温度传感器（2）、湿度传感器（4）以及图像采集模块（6）设置于数控机床加工现场；

其中，温度传感器（2）用于采集数控机床加工现场温度信号，并将温度信号传输至第一信号处理电路（3），第一信号处理电路（3）对接收到的温度信号进行信号处理，并将处理后的温度信号传输至中央处理装置（1），中央处理装置（1）将接收到的温度信号传输至显示装置（12）进行显示，中央处理装置（1）将接收到的温度信号传输至存储装置（13）进行存储，中央处理装置（1）将接收到的温度信号通过无线传输装置（9）传输至用户控制端（10），中央处理装置（1）将接收到的温度信号与预设温度阈值进行比较，若温度信号大于预设温度阈值，则中央处理装置（1）控制报警装置（8）发出报警信息，同时，用户控制端（10）通过无线传输装置（9）向中央处理装置（1）发送控制信号，中央处理装置（1）根据接收到的控制信号控制温湿度调节装置（14）将数控机床加工现场温度调节至预设温度值；

其中，湿度传感器（4）用于采集数控机床加工现场湿度信号，并将湿度信号传输至第二信号处理电路（5），第二信号处理电路（5）对接收到的湿度信号进行信号处理，并将处理后的湿度信号传输至中央处理装置（1），中央处理装置（1）将接收到的湿度信号传输至显示装置（12）进行显示，中央处理装置（1）将接收到的湿度信号传输至存储装置（13）进行存储，中央处理装置（1）将接收到的湿度信号通过无线传输装置（9）传输至用户控制端（10），中央处理装置（1）将接收到的湿度信号与预设湿度阈值进行比较，若湿度信号大于预设湿度阈值，则中央处理装置（1）控制报警装置（8）发出报警信息，同时，用户控制端（10）通过无线传输装置（9）向中央处理装置（1）发送控制信号，中央处理装置（1）根据接收到的控制信号控制温湿度调节装置（14）将数控机床加工现场湿度调节至预设湿度值；

其中，图像采集模块（6）用于采集数控机床加工现场图像信息，并将图像信息传输至图像处理模块（7），图像处理模块（7）对接收到的图像进行图像处理，并将处理后的图像信息传输至中央处理装置（1），中央处理装置（1）将接收到的图像信息传输至显示装置（12）进行显示，中央处理装置（1）将接收到的图像信息传输至存储装置（13）进行存储，中央处理装置（1）将接收到的图像信息通过无线传输装置（9）传输至用户控制端（10）。

上述实施方式中，显示装置（12）与存储装置（13）均设置于监控室内，工作人员能够通过访问存储装置（13）获取数控机床加工现场温湿度信息，用户控制端（10）为手机，工作人员能够通过无线局域网建立与中央处理装置（1）的通讯连接。

预设温度阈值与预设湿度阈值为工作人员根据数控机床的性能而设。

具体地，温度传感器（2）为热敏电阻器，热敏电阻器的热时间常数为2s，湿度传感器（4）为电阻值变化型相对湿度传感器，图像采集模块（6）为CCD图像传感器。

具体地，不间断电源（11）为中央处理装置（1）提供电力支持。

具体地，将图像采集模块（6）传输至图像处理模块（7）的数控机床加工现场图像定义为二维函数f(x,y) ，其中x、y是空间坐标，图像平滑单元对图像f(x,y)进行图像清晰度增强处理，经过图像清晰度增强处理后的图像二维函数为h(x,y)，其中，

；

m，n为正整数，i，j为整数， w（i,j）为(2m+1)×(2n+1)矩阵w的一个元素。例如，对于3×3的领域而言，矩阵w（m=1，n=1）为 。

具体地，图像锐化单元对图像h(x,y)进行图像锐化处理，经过图像锐化处理后的图像二维函数为g(x,y)，图像u(x,y)为预处理图像信息，其中，

；

。

具体地，图像增强单元对图像g(x,y)进行图像亮度增强处理，经过图像亮度增强处理后的图像二维函数为d(x,y)，其中，

；

图像增强单元将处理后的图像d(x,y)传输至中央处理装置（1），中央处理装置（1）将图像d(x,y)传输至显示装置（12）和存储装置（13），并且，中央处理装置（1）将图像d(x,y)通过无线传输装置（9）传输至用户控制端（10）。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种数控机床加工环境监测系统，其特征在于，所述数控机床加工环境监测系统包括中央处理装置(1)、温度传感器(2)、第一信号处理电路(3)、湿度传感器(4)、第二信号处理电路(5)、图像采集模块(6)、图像处理模块(7)、报警装置(8)、无线传输装置(9)、用户控制端(10)、不间断电源(11)、显示装置(12)、存储装置(13)以及温湿度调节装置(14)；

所述温度传感器(2)的输出端与所述第一信号处理电路(3)的输入端连接，所述湿度传感器(4)的输出端与所述第二信号处理电路(5)的输入端连接，所述图像采集模块(6)的输出端与所述图像处理模块(7)的输入端连接，所述第一信号处理电路(3)的输出端、所述第二信号处理电路(5)的输出端、所述图像处理模块(7)的输出端以及所述不间断电源(11)的输出端均与所述中央处理装置(1)的输入端连接，所述报警装置(8)的输入端、所述显示装置(12)的输入端、所述存储装置(13)的输入端以及所述温湿度调节装置(14)均与所述中央处理装置(1)的输出端连接，所述中央处理装置(1)与所述无线传输装置(9)双向通讯连接，所述无线传输装置(9)与所述用户控制端(10)双向通讯连接；

所述温度传感器(2)设置于数控机床加工现场，所述温度传感器(2)将数控机床加工现场的温度转换为电压信号V0，并将电压信号V0传输至所述第一信号处理电路(3)，经过所述第一信号处理电路(3)处理后的电压信号为V1，所述第一信号处理电路(3)包括电阻R1-R9，电容C1-C2以及集成运放A1-A2；

其中，电阻R1的一端与所述温度传感器(2)的输出端连接，电阻R1的另一端与集成运放A1的反相输入端连接，电阻R1的另一端还与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R2的一端接地，电阻R2的另一端与集成运放A1的同相输入端连接，电阻R2的另一端还与电阻R5的一端连接，电阻R5的一端还与电阻R4的一端连接，电阻R5的另一端接地，电阻R4的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R6的一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R6的另一端与电容C1的一端连接，电阻R6的另一端还与电容C2的一端连接，电容C1的另一端接地，电容C2的另一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R9的一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R9的另一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R8的一端与集成运放A2的同相输入端连接，电阻R8的另一端接地，电阻R7的一端与电容C2的一端连接，电阻R7的另一端与集成运放A2的输出端连接；所述湿度传感器(4)设置于数控机床加工现场，所述湿度传感器(4)将数控机床加工现场湿度转换为电压信号V2，并将电压信号V2传输至所述第二信号处理电路(5)，经过所述第二信号处理电路(5)处理后的电压信号为V3，所述第二信号处理电路(5)包括电阻R10-R20，电容C3-C4以及集成运放A3-A4；

其中，电阻R10的一端与所述湿度传感器(4)的输出端连接，电阻R10的另一端与集成运放A3的反相输入端连接，电阻R10的另一端与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与电阻R12的一端连接，电阻R11的另一端还与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端接地，电阻R12的另一端与集成运放A3的输出端连接，电阻R14的一端接地，电阻R14的另一端与集成运放A3的同相输入端连接，电阻R14的另一端还与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端还与集成运放A3的输出端连接，电阻R14的另一端还与电阻R17的一端连接，电阻R17的一端还与电阻R16的一端连接，电阻R17的另一端接地，电阻R15的一端与集成运放A3的输出端连接，电阻R15的另一端与电阻R18的一端连接，电阻R18的一端还与电容C3的一端连接，电容C3的另一端接地，电阻R18的另一端与集成运放A4的反相输入端连接，电阻R18的另一端还与电容C4的一端连接，电容C4的另一端与集成运放A4的输出端连接，电阻R15的另一端、电阻R18的一端以及电容C3的一端均与电阻R19连接，电阻R19的另一端与集成运放A4的输出端连接，电阻R20的一端与集成运放A4的同相输入端连接，电阻R20的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的数控机床加工环境监测系统，其特征在于，所述图像采集模块(6)用于采集数控机床加工现场的图像信息，所述图像处理模块(7)包括图像平滑单元、图像锐化单元以及图像增强单元；

其中，所述图像采集模块(6)的信号输出端与所述图像平滑单元的输入端连接，所述图像平滑单元的输出端与所述图像锐化单元的输入端连接，所述图像锐化单元的输出端与所述图像增强单元的输入端连接，所述图像增强单元的输出端与所述中央处理装置(1)的输入端连接；

其中，所述图像平滑单元对所述图像采集模块(6)采集的图像信息进行图像清晰度增强处理，所述图像锐化单元对经过所述图像平滑单元处理后的图像信息进行图像锐化处理，所述图像增强单元对经过所述图像锐化单元处理后的图像信息进行图像亮度增强处理，所述图像增强单元将处理后的图像信息传输至所述中央处理装置(1)。

3.根据权利要求1所述的数控机床加工环境监测系统，其特征在于，所述温度传感器(2)、所述湿度传感器(4)以及所述图像采集模块(6)设置于数控机床加工现场；

其中，所述温度传感器(2)用于采集数控机床加工现场温度信号，并将温度信号传输至所述第一信号处理电路(3)，所述第一信号处理电路(3)对接收到的温度信号进行信号处理，并将处理后的温度信号传输至所述中央处理装置(1)，所述中央处理装置(1)将接收到的温度信号传输至所述显示装置(12)进行显示，所述中央处理装置(1)将接收到的温度信号传输至所述存储装置(13)进行存储，所述中央处理装置(1)将接收到的温度信号通过无线传输装置(9)传输至所述用户控制端(10)，所述中央处理装置(1)将接收到的温度信号与预设温度阈值进行比较，若温度信号大于预设温度阈值，则所述中央处理装置(1)控制所述报警装置(8)发出报警信息，同时，所述用户控制端(10)通过所述无线传输装置(9)向所述中央处理装置(1)发送控制信号，所述中央处理装置(1)根据接收到的控制信号控制所述温湿度调节装置(14)将数控机床加工现场温度调节至预设温度值；

其中，所述湿度传感器(4)用于采集数控机床加工现场湿度信号，并将湿度信号传输至所述第二信号处理电路(5)，所述第二信号处理电路(5)对接收到的湿度信号进行信号处理，并将处理后的湿度信号传输至所述中央处理装置(1)，所述中央处理装置(1)将接收到的湿度信号传输至所述显示装置(12)进行显示，所述中央处理装置(1)将接收到的湿度信号传输至所述存储装置(13)进行存储，所述中央处理装置(1)将接收到的湿度信号通过无线传输装置(9)传输至所述用户控制端(10)，所述中央处理装置(1)将接收到的湿度信号与预设湿度阈值进行比较，若湿度信号大于预设湿度阈值，则所述中央处理装置(1)控制所述报警装置(8)发出报警信息，同时，所述用户控制端(10)通过所述无线传输装置(9)向所述中央处理装置(1)发送控制信号，所述中央处理装置(1)根据接收到的控制信号控制所述温湿度调节装置(14)将数控机床加工现场湿度调节至预设湿度值；

其中，所述图像采集模块(6)用于采集数控机床加工现场图像信息，并将图像信息传输至所述图像处理模块(7)，所述图像处理模块(7)对接收到的图像进行图像处理，并将处理后的图像信息传输至所述中央处理装置(1)，所述中央处理装置(1)将接收到的图像信息传输至所述显示装置(12)进行显示，所述中央处理装置(1)将接收到的图像信息传输至所述存储装置(13)进行存储，所述中央处理装置(1)将接收到的图像信息通过无线传输装置(9)传输至所述用户控制端(10)。

4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的数控机床加工环境监测系统，其特征在于，所述温度传感器(2)为热敏电阻器，所述热敏电阻器的热时间常数为2s，所述湿度传感器(4)为电阻值变化型相对湿度传感器，所述图像采集模块(6)为CCD图像传感器。

5.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的数控机床加工环境监测系统，其特征在于，所述不间断电源(11)为所述中央处理装置(1)提供电力支持。

6.根据权利要求2所述的数控机床加工环境监测系统，其特征在于，将所述图像采集模块(6)传输至所述图像处理模块(7)的数控机床加工现场图像定义为二维函数f(x,y)，其中x、y是空间坐标，所述图像平滑单元对图像f(x,y)进行图像清晰度增强处理，经过图像清晰度增强处理后的图像二维函数为h(x,y)，其中，

m，n为正整数，i，j为整数，w(i,j)为(2m+1)×(2n+1)矩阵w的一个元素。

7.根据权利要求6所述的数控机床加工环境监测系统，其特征在于，所述图像锐化单元对图像h(x,y)进行图像锐化处理，经过图像锐化处理后的图像二维函数为g(x,y)，图像u(x,y)为预处理图像信息，其中，

u(x，y)＝h(x，y-1)+h(x-1，y)-h(x，y+1)-h(x+1，y)+h(x，y)；

8.根据权利要求7所述的数控机床加工环境监测系统，其特征在于，所述图像增强单元对图像g(x,y)进行图像亮度增强处理，经过图像亮度增强处理后的图像二维函数为d(x,y)，其中，

所述图像增强单元将处理后的图像d(x,y)传输至所述中央处理装置(1)，所述中央处理装置(1)将所述图像d(x,y)传输至所述显示装置(12)和所述存储装置(13)，并且，所述中央处理装置(1)将所述图像d(x,y)通过无线传输装置(9)传输至所述用户控制端(10)。

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