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。刀具状态监测需要实时响应，以便及时采取措施。但复杂的人工智能模型可能存在延迟，影响生产效率。上海刀具状态监测方案
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。上海刀具状态监测方案刀具状态监测系统利用 GPU 进行加速计算，同时优化监测频率，成功降低了计算成本，同时保证了监测的准确性。
刀具状态监测系统在机械加工中扮演着至关重要的角色，其主要作用体现在以下几个方面：实时监测与预警：系统能够实时监测刀具的多种状态参数，如振动、温度、切削力等，通过数据分析及时发现刀具的异常或即将失效的迹象。这种实时监测功能使得操作人员能够在刀具性能下降或失效之前采取相应措施，避免加工过程中的故障和停机，从而提高生产效率和加工质量。提高加工精度：刀具的状态直接影响加工精度。通过监测系统，可以精确掌握刀具的磨损情况、几何尺寸变化等，从而及时调整切削参数或更换刀具，确保加工过程中的稳定性和一致性，提高加工精度和表面质量。延长刀具寿命：合理的刀具管理和维护是延长刀具寿命的关键。刀具状态监测系统能够指导操作人员根据刀具的实际状态进行维护和更换，避免过早更换或过度使用导致的浪费，从而有效降低生产成本。
刀具健康状态监测是指对刀具（比如刀具、钻头、刀片等）进行实时或定期的监测和评估，以确定其磨损程度、剩余寿命以及是否需要维护或更换的技术和方法。这种监测可以通过多种方式进行：视觉检测：使用摄像头或显微镜来观察刀具表面，检测刀具上的磨损、划痕、变形等迹象。这可以通过图像处理和计算机视觉技术实现自动化。振动与声音分析：监测切削过程中的振动和声音变化。磨损或损坏的刀具通常会产生不同的振动频率或声音特征，可以通过传感器进行监测和分析。力学特性监测：利用力传感器监测切削力的变化。随着刀具磨损，切削力可能会发生变化，这可以作为判断刀具状态的指标之一。温度监测：通过温度传感器监测刀具的工作温度。磨损或损坏的刀具可能会产生更高的工作温度，因此监测温度变化可以指示刀具状态。实时监测系统：这类系统整合多种传感器和监测技术，实时监测刀具状态，并利用数据分析、机器学习等方法提供预测性维护，准确预测刀具的寿命和维护时机。这些方法可以单独应用或者结合使用，以确保对刀具状态的监测和评估。实施刀具健康状态监测有助于优化生产过程，减少停机时间，并提高切削效率。盈蓓德科技-刀具监测系统。刀具状态监测系统可以提前预知刀具需要更换或维护的时间，避免因刀具突然损坏而造成的生产中断。
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。刀具状态监测对于保证产品质量和生产效率至关重要，避免因刀具问题导致的零部件质量问题或生产延误。嘉兴新一代刀具状态监测系统
通过机器学习算法，刀具状态监测系统不断优化和改进自身的监测性能。上海刀具状态监测方案
基于图像处理的监测系统：利用安装在机床上的摄像头获取刀具的图像，通过图像处理技术分析刀具的磨损、破损情况。多传感器融合监测系统：结合多种不同类型的传感器，如力传感器、振动传感器、温度传感器等，综合分析刀具的状态，提高监测的准确性和可靠性。一家小型机械加工厂，加工任务相对简单，预算有限，那么可以选择操作简单、成本较低的振动监测系统；而对于大型的汽车零部件制造企业，生产规模大、工艺复杂，可能更适合采用多传感器融合的监测系统，尽管成本较高，但能满足高精度和高稳定性的要求。上海刀具状态监测方案
