基于软测量技术的刀具磨损在线检测系统分析

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1、摘要摘要目前，柔性制造系统(FMS)和计算机集成制造系统(CIMS)正逐步成为大中型制造企业产品生产的主流，其中刀具磨损在线检测与控制是这些制造系统的关键技术之一，它对于提高生产效率和加工质量，降低生产成本，保证自动化和无人化的加工系统高效、可靠地运行具有极其重要的意义。本论文详细地阐述了自动化加工过程中的刀具磨损在线检测方法的现状与发展，总结了各种检测方法的特点，提出了基于软测量技术的刀具磨损在线检测的方法。此方法的基本思想是用电机主轴电流(二次变量)去估计刀具磨损量(主导变量)的值。利用虚拟仪器软件(LabVIEW)搭建电机主轴电流的检测系统，来分析和处理数据采集卡采集到

2、的数据，实现电流信号的实时采集、处理和显示，从而间接地推测出刀具的磨损状态。由于采用霍尔电流传感器，此方法非常适合于机床这一种传动系统封闭、一般传感器安装比较困难的场合。本论文对机床电机主轴电流信号进行了详细的研究，分析了基于机床电机主轴电流的检测原理。利用多元线性回归分析的方法，建立了切削参数(主轴转速、进给速度、切削深度和刀具直径)与电流信号的软测量模型，通过该模型可以得到刀具磨损量与机床主电机电流信号的关系，从而可以实时地刀具磨损进行检测与控制。关键词：刀具磨损；在线检测；软测量技术；虚拟仪器；电机主轴电流信号AbstractABSTRACTAtpresent，thef

3、lexiblemanufacturesystem(FMS)andthecomputerintegrationmanufacturesystem(CIMS)arebecomingthemainmanufacturingmethodinthemostofmiddleandlargemanufacturingfirm，andtheon—linemonitoringoftoolweal"isoneofkeytechnologiesinthesemanufacturesystems．Itisvitalsignificancebecauseitcanenhancethemanufactu

4、ringefficiencyandtheprocessingquality,reducetheproductioncost，guaranteetheautomatedandthenon‘humanization’Sprocessingsystemeffectivelyandreliably．Thispaperreviewsthepresentsituationanddevelopmentoftheon-linemonitoringoftoolwearsindetail，andsummarizesthecharacteristiesofvariousmonitoringmeth

5、ods．Amethodoftheon．1inemonitoringoftoolwearbasedonsoft．sensingtechnologyisproposed．Theideaisthatusingthespindlemotorcurrent(theauxiliaryvariables)toestimatethevalueoftoolwear(thedominantvariables)．Usingthevirtualinstrumentsoftware(LabVIEW)structuresthespindlemotorcurrentmonitoringsystem，ana

6、lyzeandprocessthedatagatheringfromtheDateAcquisitioncard，forthereal．timesignalcurrentcollection，storage，processinganddisplay,andtherebyindirectlytoassumethetoolweal'．FortheusingofHallelectriccurrentsensoLitissuitableforthesituationwhilethetransmissionsystemissealandsomecommonsensorinstalled

7、difficultly．Thepaperhasconductedthedetailedresearchofthemainaxleelectriccurrentsignalandhasanalyzedthemonitoringprinciplebasedonmainaxleelectriccurrent．FortheusingofMLR，thispaperhasestablishedthesoft—sensingmodelbetweenthecuttingparameter(spindlespeed，fe