针对刀具磨损状态在实际生产加工过程中难以在线监测这一问题，提出一种通过通信技术获取机床内部数据，对当前的刀具磨损状态进行识别的方法。通过采集机床内部实时数据并将其与实际加工情景紧密结合，能直接反映当前的加工状态。将卷积神经网络用于构建刀具磨损状态识别模型，直接将采集到的数据作为输入，得到了和传统方法精度近似的预测模型，模型在训练集和在线验证试验中的表现都符合预期。刀具磨损状态识别的方法在投入使用时还有一些问题有待解决：①现有数据是在相同的加工条件下测得的，而实际加工过程中，加工参数以及加工情景是不断变化的，因此需要在下一步的研究中，进行变参数试验，考虑加工参数对于刀具磨损的影响，并针对常用的一些加工场景，建立不同的模型库。变换加工场景，通过获取当前场景，及时匹配相应的预测模型即可。②本研究中的模型是一个固定的模型。今后需要根据实时的信号以及已知的磨损状态，对模型进行实时更新，从而在实时监测过程中实现自学习，不断提升模型的精度和预测效果。盈蓓德科技-刀具状态监测。刀具状态监测 系统需要对采集到的数据进行清洗和去噪，去除冗余和无效的数据，减少数据量。嘉兴基于AI技术的刀具状态监测介绍
随着大数据、人工智能等技术的不断发展，刀具状态监测技术将向更加智能化、精细化的方向发展。未来，将出现更多基于深度学习等先进技术的监测方法和系统，实现刀具状态的实时、精细监测和预测。同时，随着物联网技术的普及和应用，刀具状态监测将更好地融入智能制造体系中，为提升加工质量和效率、降低生产成本提供有力支持。挑战与解决方案挑战多种失效形式并存且劣化过程复杂多变，传统方法难以准确监测。采集样本标签需要停机测量刀具，模型训练样本获取效率低。忽略了多种失效形式之间的相互关系，导致模型精度与泛化能力不足。解决方案采用数据驱动的算法构建多种失效形式与刀具状态之间的映射关系，实现监测。引入深度学习等先进算法，提高模型的学习能力和泛化能力。优化传感器布局和信号采集方式，提高样本获取效率和质量。嘉兴刀具状态监测技术规范刀具状态监测系统利用深度学习算法处理来自传感器的力、振动、声音等多源数据，提取复杂的特征模式。
深度学习中的卷积神经网络（CNN）在处理图像数据方面表现出色。在刀具状态监测中，可以利用CNN对刀具的图像进行分析，识别刀具的磨损区域和程度。循环神经网络（RNN）及其变体，如长短期记忆网络（LSTM），则适用于处理时间序列数据，如切削过程中的连续振动信号，能够捕捉信号中的动态特征，预测刀具的剩余使用寿命。此外，利用人工智能技术还可以实现刀具状态监测的实时性和智能化。通过在线学习和模型更新，监测系统能够适应不同的加工工况和刀具类型，自动调整监测参数和判断标准。
三、监测方法1. 直接法直接法是测量与刀具材料损失直接相关的变量，如刀具径向尺寸变动量、工件尺寸变化、后刀面磨损带宽度等。直接法主要有光学图像法、射线法、电阻法、接触法等。其中，光学法直观性强且精度高，但比较大的不足是不能实现在线实时检测，加工过程中的刀具状态变化不能及时被反映出来，具有一定局限性。2. 间接法间接法是测量切削加工过程中产生的与刀具状态相关的信号，如力、声发射、温度、声音、功率、振动等，从而间接分析得出刀具状态。间接法的关键在于找到合适的方法有效地从采集到的信号中提取出信号特征并加以分析以反映刀具状态。目前，研究较多的主要有切削力法、功率法、振动法和声发射法。刀具状态监测对采集的数据进行特征提取和降维处理，然后选择了一个经过剪枝的浅层神经网络模型。
刀具状态监测的方法（一）直接测量法直接测量法是通过直接测量刀具的几何参数来判断刀具的磨损状态。常用的直接测量方法包括光学测量法、接触测量法和图像测量法等。光学测量法利用光学原理，如激光干涉、机器视觉等技术，对刀具的刃口形状、磨损量等进行非接触测量。这种方法具有测量精度高、速度快的优点，但对测量环境要求较高。接触测量法通过接触式传感器，如电感式传感器、电容式传感器等，直接测量刀具的磨损量。这种方法测量精度较高，但容易对刀具表面造成损伤。图像测量法通过拍摄刀具的图像，然后利用图像处理技术对图像进行分析，获取刀具的磨损信息。这种方法直观、方便，但图像处理的算法较为复杂。刀具状态监测相关的数据通常具有高维度和非线性特征，有效地选择和组合这些特征对于模型的性能至关重要。嘉兴基于AI技术的刀具状态监测介绍
刀具状态监测需要采用更高效的训练算法和优化算法，如随机梯度下降的变体、自适应优化算法等。嘉兴基于AI技术的刀具状态监测介绍
温度监测法：原理：通过监测刀具的温度来分析刀具的状态。刀具在异常状态下（如磨损、过载）往往伴随着温度的升高。优点：简单易行，温度传感器成本较低。缺点：准确性不够高，因为温度变化可能受到多种因素的影响。图像监测法：原理：通过拍摄刀具的表面图像来分析刀具的状态。这种方法依赖于图像处理技术来识别刀具表面的裂纹、磨损等缺陷。优点：直观、准确，能够提供刀具表面的详细信息。缺点：需要专业的图像处理设备和技术支持，成本较高。技术实现硬件配置：包括传感器、信号处理器、数据采集器等硬件设备。这些设备需要具备一定的可靠性和稳定性，能够适应加工现场的环境和条件。软件系统：实现数据采集、处理、分析和控制等功能。软件系统需要具备可扩展性和可维护性，以满足不同加工需求的变化。人机交互界面：通过人机交互界面，操作人员可以方便地监控刀具的状态、调整切削参数等。界面应简单易用、可视化，并具备安全保护功能。嘉兴基于AI技术的刀具状态监测介绍
