【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于计算机数控，涉及数控机床的刀具监测控制，具体是一种cnc断刀监测控制方法、系统、存储介质及程序产品，能够对断刀风险进行预测和分析，实现对断刀情况的主动预警和因素归纳，从而有效降低断刀风险，提高加工过程的安全性和效率。
技术介绍
1、数控加工(computer numerical control,cnc)是一种通过数控机床进行自动化加工的工艺，其在加工时主要通过自动化控制刀具的移动实现，对工件进行加工。由于数控加工过程中，刀具作为关键工具与工件直接接触并实施切削操作，会产生高温、磨损等现象，所以刀具存在着断裂问题。尽管刀具断裂并不影响数控机床的动力装置运行，但是刀具断裂后，数控机床持续工作会对其本身以及工件造成损坏，因此需要使用断刀监测系统进行监测。
2、目前断刀监测方式均以在cnc内安装若干种传感器进行监测，每个传感器需要独立工作，通过采集相应的物理量来判断刀具的工作状态，且刀具在工作过程中的监测效果较差，存在诸多不足之处：首先，多传感器系统复杂且成本高，每个传感器需要独立的信号采集和处理装置，这不仅增加了系统的复杂性和成本，还导致了数据处理和分析的难度。其次，现有的断刀监测系统无法做到断刀预测、断刀因素分析，且大多数系统仅能在刀具断裂后发出报警，无法在断刀前提出预警，无法减少断刀情况。此外，系统无法提供关于断刀原因的详细分析，同时也不方便工作人员进行针对性的维护和改进。
3、综上所述，当前数控加工过程中的断刀监测技术仍存在许多亟待解决的技术问题。这些问题包括系统复杂性高、难以实现断刀预测和
技术实现思路
1、(一)专利技术目的
2、本专利技术的目的在于提供一种cnc断刀监测控制方法、系统、存储介质及程序产品，通过采用拍摄后图像处理技术，实现对刀具温度、磨损情况、与工件接触状态、工作路径、移动速度和加速度的全面监测，解决了上述现有技术中无法做到断刀预测、断刀因素分析，无法在断刀前提出预警，无法减少断刀情况，同时也不方便工作人员针对断刀因素进行分析等问题。
3、(二)技术方案
4、为实现该专利技术目的，解决其技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
5、本专利技术的第1个专利技术目的在于提供一种cnc断刀监测控制方法，所述方法在执行时至少包括如下实施步骤：
6、ss1.基于安装在cnc机床内或设置在cnc机床刀座上的图像获取模块，在cnc机床内侧持续拍摄刀具的工作状态，获取刀具的工作视频数据；
7、ss2.提取刀具工作视频数据中的拍摄图像，同时对所提取的拍摄图像进行处理，图像处理至少包括增强、边缘处理及特征提取；
8、ss3.构建数据库，预储存标准刀具工作状态相关数据，包括图像特征数据、磨损等级数据、图像特征与刀具温度的映射关系模型，以及不同工作状态下的刀具温度、刀具与工件接触状态、刀具工作路径、刀具移动速度和加速度的标准范围及阈值，其中，所述图像特征数据至少包括不同刀具磨损等级对应的颜色特征、纹理特征和形状特征；
9、ss4.基于步骤ss2图像处理后提取的图像特征数据并结合数据库中预储存的标准刀具相关数据进行比对分析，综合判断刀具是否存在断裂风险；
10、ss5.归类处理刀具断裂风险分析结果，并基于该刀具断裂风险分析结果生成控制指令，做出停机、警报或调整加工工艺参数的操作。
11、本专利技术的第2个专利技术目的在于提供一种计算机程序产品，包括计算机指令，所述计算机指令指示计算设备用于执行本专利技术的上述cnc断刀监测控制方法。
12、本专利技术的第3个专利技术目的在于提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本专利技术的上述cnc断刀监测控制方法。
13、本专利技术的第4个专利技术目的在于一种cnc断刀监测控制系统，用于实时监测数控加工过程中刀具的工作状态并分析预测刀具断裂的风险，包括图像获取模块、图像处理模块、数据库、断刀预测模块、数据处理及通信模块、cnc控制执行模块，其特征在于，
14、所述图像获取模块安装在cnc机床内或设置在cnc机床的刀座上，用于在cnc机床内侧持续拍摄刀具的工作状态，获取刀具的工作视频数据，并将所获得的视频数据传输至下游的图像处理模块；
15、所述图像处理模块通信的输入端连接于图像获取模块，用于接收刀具工作视频数据并提取视频中的拍摄图像，同时对所提取的拍摄图像进行处理，图像处理至少包括增强、边缘处理及特征提取，并将处理得到的图像特征数据传输至下游的断刀预测模块；
16、所述数据库中预储存标准刀具工作状态相关数据，包括图像特征数据、磨损等级数据、图像特征与刀具温度的映射关系模型，以及不同工作状态下的刀具温度、刀具与工件接触状态、刀具工作路径、刀具移动速度和加速度的标准范围及阈值，其中，所述图像特征数据至少包括不同刀具磨损等级对应的颜色特征、纹理特征和形状特征；
17、所述断刀预测模块的输入端通信连接于图像处理模块及数据库，用于基于所述图像处理模块提取的图像特征数据并结合数据库中预储存的标准刀具相关数据进行比对分析，综合判断刀具是否存在断裂预兆，并输出判断结果至下游的数据处理及通信模块；
18、所述数据处理及通信模块的输入端通信连接于断刀预测模块，用于接收并归类处理断刀预测模块的分析结果，并将结果传输至cnc控制执行模块；
19、所述cnc控制执行模块的输入端通信连接于数据处理及通信模块，用于根据分析结果生成控制指令，并基于所述控制指令做出停机、警报或调整加工工艺参数的操作。
20、(三)技术效果
21、同现有技术相比，本专利技术的cnc断刀监测控制方法、系统、存储介质及程序产品，具有以下有益且显著的技术效果：
22、(1)本专利技术中，采用拍摄后图像处理的方式，实现了对刀具温度、刀具磨损情况、刀具与工件接触状态、刀具工作路径、刀具移速、刀具加速度的监测功能，其中在监测刀具磨损情况中，能够非常直接了当的监测断刀情况，在断刀发生时，可及时向cnc控制系统输出指令，同时可通过分析刀具工作中的温度、磨损情况、与工件的接触状态、工作路径、移速、加速度进行分析刀具是否存在断刀风险，针对了刀具断刀的各种因素进行全面预测，有效的减少断刀发生概率，对cnc机床、刀具和工件均起到了保护的效果，同时硬件方面无需采用若干种不同种类的传感器，减少使用成本、维护成本/难度，同时也提高了断刀监测的精度；
23、(2)本专利技术中，利用图像处理，增加对刀监测模块，可实时进行对刀监测，减少因刀具为校准造成的断刀情况。此外，本专利技术中，断刀分析模块将处理后的各种断刀预测情况归一并分类，在断刀发生时，生成带有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种CNC断刀监测控制方法，其特征在于，所述方法在执行时至少包括如下实施步骤：
2.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机指令，所述计算机指令指示计算设备用于执行如权利要求1所述的CNC断刀监测控制方法。
3.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1所述的CNC断刀监测控制方法。
4.一种CNC断刀监测控制系统，至少包括图像获取模块、图像处理模块、数据库、断刀预测模块、数据处理及通信模块以及CNC控制执行模块，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的CNC断刀监测控制系统，其特征在于，所述断刀预测模块包括刀具温度预测，刀具温度预测具体运行过程包括：
6.根据权利要求1所述的CNC断刀监测控制系统，其特征在于，所述断刀预测模块在提取到刀具颜色特征、纹理特征的同时提取刀具的形状特征，用于判断刀具磨损情况，判断刀具磨损情况具体运行过程包括：
7.根据权利要求1所述的CNC断刀监测控制系统，其特征在于，在提取的刀具颜色特征、形状特
8.根据权利要求1所述的CNC断刀监测控制系统，其特征在于，所述断刀预测模块还包括刀具工作路径监测，其具体运行过程包括：
9.根据权利要求5所述的CNC断刀监测控制系统，其特征在于，通过所述刀具工作路径监测计算刀具移动速度和加速度，具体过程包括：
10.根据权利要求1所述的CNC断刀监测控制系统，其特征在于，该系统还包括对刀监测模块，所述对刀监测模块的输入端与图像处理模块和数据库通信连接，对刀监测模块利用工业摄像头拍摄的画面配合图像处理模块监测刀具工作前是否进行对刀操作，具体运行过程包括：
...【技术特征摘要】
1.一种cnc断刀监测控制方法，其特征在于，所述方法在执行时至少包括如下实施步骤：
2.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机指令，所述计算机指令指示计算设备用于执行如权利要求1所述的cnc断刀监测控制方法。
3.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1所述的cnc断刀监测控制方法。
4.一种cnc断刀监测控制系统，至少包括图像获取模块、图像处理模块、数据库、断刀预测模块、数据处理及通信模块以及cnc控制执行模块，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的cnc断刀监测控制系统，其特征在于，所述断刀预测模块包括刀具温度预测，刀具温度预测具体运行过程包括：
6.根据权利要求1所述的cnc断刀监测控制系统，其特征在于，所述断刀预测模块在提取到刀具颜色特征、纹理特征的同...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜宝瑞，杨海龙，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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