刀具状态检测系统及其方法技术方案

本发明专利技术提供一种刀具状态检测系统，其包含：一感测器撷取刀具切削过程之一声音讯号；以及一控制器与感测器讯号连结且接收声音讯号，控制器根据声音讯号判断一加工区间，于加工区间内将声音讯号以一频率分布判断出一刀具声源讯号，并根据刀具声源讯号及一刀具声源时间波形分析为一刀具声压值，其中，将刀具声压值与一检测基准值比对，加工区间与一基准区间比对，判断刀具声压值及加工区间是否符合检测基准值及基准区间。

Tool state detection system and its method

The present invention provides a tool condition detecting system, which comprises: a sensor to retrieve the cutting process of the sound signal; and a controller and sensor signal connection and receiving voice signals, the controller determines a processing interval according to the sound signal processing interval will sound signal with a frequency distribution of a tool of sound judgment the source of the signal, and according to the analysis tool of sound source signal and a tool of sound source time waveform is a tool which will sound pressure, sound pressure ratio and a detection tool reference value, processing interval with a reference interval comparison, judgment tool pressure value and processing interval meets the detection reference value and reference interval.

【技术实现步骤摘要】
刀具状态检测系统及其方法
本专利技术系关于一种检测系统及其方法，尤指一种刀具状态检测系统及其方法。
技术介绍
在金属切削工艺中，切削刀具的状态是影响产品品质与生产成本的主要关键，当切削刀具状态不良(例如磨损、刀口破裂)则需更换切削刀具。然而，过早更换切削刀具会造成成本上的浪费，当切削刀具状态严重不良时才更换则会造成产品的不良缺陷。再者，台湾专利第I419761号，揭示一种加工机刀具状态侦测方法及其装置，其准备一具麦克风阵列组、讯号处理组及监控组的侦测装置，将该麦克风阵列组装设于一加工机平台上以侦测刀具的加工讯号，该讯号处理组系与该麦克风阵列组电性连接且设有一电脑，该电脑系设有一空间滤波模组、一讯号转换模组、一特征选取模组及一辨识模组，该电脑系将所侦测到的声音讯号进行讯号的处理与呈现，并将辨识后的特征值讯号输出，让使用者即时得知该刀具的状态。然而，须将麦克风阵列组设在加工机平台上，并且先找出刀具之切削方向，以及排除与切削无关之加工讯号，而且麦克风阵列模组与电脑连结之间，需要加装撷取卡，才能够将麦克风阵列组之每一支麦克风所撷取道刀具的加工讯号传送至电脑中，于撷取加工讯号之程序过于复杂，而且须设置多支麦克风及撷取卡，其架设成本过高。再者，电脑需要将刀具之加工讯号使用WINER滤波器做Beamforming(总加)，目的找出切削方向，并利用延迟率波加总目的，提升切削刀具讯杂比(signaltoNosieratio)，将加工讯号提升放大后，必须再利用小波转换、傅立叶转换、快速傅立叶转换。依照频率分布情形做特征提取，接着，透过人工智能之运算方法(如类神经网络、模糊)，才能识别刀具状态。换言之，电脑需将加工讯号经过多重运算、过滤、放大等运算步骤，才能取得刀具之特征以辨识刀具状态，于运算流程与判断流程上，相对复杂且耗时，而且若是麦克风阵列组摆放位置不佳，或是加工环境干扰过多，则会容易影响加工讯号及辨识结果，于刀具检测上，容易受到拘束以及影响检测结果之准确度。因此，如何改善上述缺点，以更为简易且准确之判断方式，得知刀具状态，以确保加工质量及加工良率，有待相关业者解决之。
技术实现思路
为解决上述课题，本专利技术提供一种刀具状态检测系统及其方法，藉由撷取刀具切削过程之声音讯号，利用声音讯号建立刀具之判断指标，当刀具之判断指标出现异常时，便能够判断刀具状况，藉此，省略判断及计算流程，便能够精准掌握刀具情形。本专利技术之一项实施例提供一种刀具状态检测系统，其包含：一感测器，其用以撷取刀具切削过程之一声音讯号；以及一控制器，其与感测器讯号连结且接收声音讯号，控制器具有一分析模组、一转换模组、一特征模组及一判断模组，分析模组根据声音讯号判断一加工区间，于加工区间内将声音讯号以一频率分布判断出一刀具声源讯号，转换模组将刀具声源讯号转化出一刀具声源时间波形，特征模组根据刀具声源讯号及刀具声源时间波形分析为一刀具声压值，其中，判断模组将刀具声压值与一检测基准值比对，及将加工区间与一基准区间比对，判断刀具声压值及加工区间是否符合检测基准值及基准区间。于本专利技术一项实施例中，频率分布系将该加工区间分为复数加工时间点，每一加工时间点具有复数频率区间，由该加工区间内撷取出具有相同且连续出现之各该频率区间。于本专利技术一项实施例中，转换模组将刀具声源讯号，基于频域谐波小波转换分析出刀具声源时间波形。于本专利技术一项实施例中，特征模组将刀具声源时间波形分为复数转换时间，特征模组根据刀具声源讯号及各转换时间，利用均方根取得刀具声压值。于本专利技术一项实施例中，加工区间为声音讯号出现时间及消失时间之时间差。藉由上述，本专利技术实施例能达成之功效，藉由感测器撷取刀具切削过程之声音讯号，控制器将声音讯号分析直接建立刀具状态指标，并且于指标产生变化时，即可直接判断刀具状态，藉此，省去过多讯号分析计算流程，更有效且快速准确判断刀具状态。再者，本专利技术系利用一个感测器便能够撷取所需讯号，相较于已知检测装置更为简单，不占据加工空间，而且成本相对较低。本专利技术另一实施例提供一种刀具状态检测方法，包含下列步骤：撷取刀具切削过程产生之一声音讯号；根据声音讯号判断出一加工区间，于加工区间内将声音讯号以一频率分布判断出一刀具声源讯号；根据刀具声源讯号分析出一刀具声源时间波形；根据刀具声源讯号及刀具声源时间波形分析出一刀具声压值；以及刀具声压值与一检测基准值比对，加工区间与一基准区间比对，判断刀具声压值及加工区间是否符合检测基准值及基准区间，当刀具声压值及加工区间不符合检测基准值及基准区间，发出一异常讯号。于本专利技术一项实施例中，利用刀具初始切削过程之声音讯号分析建立检测基准值以及基准区间。于本专利技术一项实施例中，将刀具初始切削复数次，以取得每次之声音讯号，根据每次之声音讯号判断出每次之加工区间，将每次之加工区间平均取得基准区间，以及将每次之声音讯号进行转换分析为刀具声压值，以建立为检测基准值。于本专利技术一项实施例中，刀具声源讯号基于频域谐波小波转换分析出该刀具声源时间波形。于本专利技术一项实施例中，刀具声源时间波形分为复数转换时间，刀具声源讯号及各转换时间利用均方根取得刀具声压值。藉由上述，本专利技术能达成之功效，藉由将刀具切削过程之声音讯号，直接建立刀具状态指标，并且于指标产生变化时，即可直接判断刀具状态，藉此，省去过多讯号分析计算流程，更有效且快速准确判断刀具状态。再者，本专利技术能够即时地检测切削过程刀具状态，而无需停止生产线，也不需根据不同机台的切削刀具作参数调整，若发生异常时，亦能够时时发出异常讯号提醒加工人员。附图说明图1系本专利技术系统架构示意图。图2系本专利技术实施例架设示意图。图3系本专利技术声音讯号之波形示意图。图4系本专利技术之比对示意图(一)，表示刀具声压值及加工区间符合检测基准值及基准区间。图5系本专利技术之比对示意图(二)，表示刀具声压值及加工区间不符合检测基准值及基准区间。附图标号列表刀具1刀具状态检测系统100感测器10控制器20分析模组21转换模组22特征模组23判断模组24刀具声压值A检测基准值B加工区间T转换时间T1基准区间T2撷取步骤S1判断步骤S2确认声源步骤S3转换步骤S4特征步骤S5建立基准步骤S6比对步骤S7具体实施方式为便于说明本专利技术于上述
技术实现思路
一栏中所表示的中心思想，兹以具体实施例表达。实施例中各种不同物件系按适于说明之比例、尺寸、变形量或位移量而描绘，而非按实际组件的比例予以绘制。请参阅图1至图5所示，本专利技术提供一种刀具状态检测系统100，其包含：一感测器10，其用以撷取加工机之刀具1于切削过程之一声音讯号，于本专利技术实施例中，感测器10系声压麦克风，感测器10之数量系1个，其架设正对于刀具1方向，其中，感测器10之取样频率至少25000HZ以上，表示感测器10每一秒钟至少取样25000次，而取样频率能够依照加工类型或需求作调整。再者，声音讯号系声纹，撷取之声音讯号含有多种声音源组成，每种声音源之声纹皆不同，每种声音源之频率强度亦不相同。一控制器20，其与感测器10讯号连结，其讯号连结方式系有线讯号连结或无线讯号连结。控制器20用以接收声音讯号，控制器20具有一分析模组21，分析模组21根据声音讯号判断一加工区间T，加工区间T为声音讯号出现时间及消失时间之时间差，由于刀具1于切削本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种刀具状态检测系统，其包含：一感测器，其用以撷取刀具切削过程之一声音讯号；以及一控制器，其与所述感测器讯号连结且接收该声音讯号，该控制器具有一分析模组、一转换模组、一特征模组及一判断模组，所述分析模组根据所述声音讯号判断一加工区间，于所述加工区间内将所述声音讯号以一频率分布判断出一刀具声源讯号，所述转换模组将所述刀具声源讯号转化出一刀具声源时间波形，所述特征模组根据所述刀具声源讯号及所述刀具声源时间波形分析为一刀具声压值，其中，所述判断模组将所述刀具声压值与一检测基准值比对，及将所述加工区间与一基准区间比对，判断所述刀具声压值及所述加工区间是否符合所述检测基准值及所述基准区间。

【技术特征摘要】
2016.08.18 TW 1051263041.一种刀具状态检测系统，其包含：一感测器，其用以撷取刀具切削过程之一声音讯号；以及一控制器，其与所述感测器讯号连结且接收该声音讯号，该控制器具有一分析模组、一转换模组、一特征模组及一判断模组，所述分析模组根据所述声音讯号判断一加工区间，于所述加工区间内将所述声音讯号以一频率分布判断出一刀具声源讯号，所述转换模组将所述刀具声源讯号转化出一刀具声源时间波形，所述特征模组根据所述刀具声源讯号及所述刀具声源时间波形分析为一刀具声压值，其中，所述判断模组将所述刀具声压值与一检测基准值比对，及将所述加工区间与一基准区间比对，判断所述刀具声压值及所述加工区间是否符合所述检测基准值及所述基准区间。2.根据权利要求1所述之刀具状态检测系统，其中，所述频率分布系将所述加工区间分为复数加工时间点，每一加工时间点具有复数频率区间，由该加工区间内撷取出具有相同且连续出现之各所述频率区间。3.根据权利要求1所述之刀具状态检测系统，其中，所述转换模组将所述刀具声源讯号，基于频域谐波小波转换分析出所述刀具声源时间波形。4.根据权利要求1所述之刀具状态检测系统，其中，所述特征模组将所述刀具声源时间波形分为复数转换时间，所述特征模组根据所述刀具声源讯号及各所述转换时间，利用均方根取得所述刀具声压值。5.根据权利要求1所述之刀具状态检测系...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智中，
申请(专利权)人：王智中，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71