基于麦克风阵列和机器视觉的数控机床刀具磨损监控装置的制作方法

技术特征：

1.基于麦克风阵列和机器视觉的数控机床刀具磨损监控装置，其特征在于，包括前后延伸且活塞杆从缸筒前方伸出的液压杆，缸筒的连接有撑托在靠近后端位置处的三角支架和撑托在前端位置处的固定支座，固定支座上开设有供活塞杆穿出的导向孔，活塞杆的前端连接有一侧壁板固连在活塞杆上、另一侧壁板朝前的l型支座，l型支座的朝前壁板上安装有位于前板面上的工业相机，朝前壁板的下方连接有朝前的麦克风阵列。

2.根据权利要求1所述的数控机床刀具磨损监控装置，其特征在于，导向孔的孔壁和活塞杆的外周之间夹设有上下对扣的两片压电陶瓷，压电陶瓷连接有用于接通电源的引线。

3.根据权利要求1所述的数控机床刀具磨损监控装置，其特征在于，液压杆有两根、并上下并排分布，两液压杆的缸筒后端之间固定连接有连接板，两液压杆的活塞杆前端均连接在l型支座上。

4.根据权利要求1所述的数控机床刀具磨损监控装置，其特征在于，l型支座的前面还设有围绕在工业相机的周围的喷头，喷头的喷口朝向工业相机的镜头。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的数控机床刀具磨损监控装置，其特征在于，麦克风阵列由32个麦克风单体组成，其中13个麦克风单体呈十字型分布，19个麦克风单体在外围呈圆形分布。

6.根据权利要求4所述的数控机床刀具磨损监控装置，其特征在于，麦克风的定位算法为最小方差无畸变波束形成算法，最小方差无畸变波束形成算法中，权向量为：

其中r为阵列协方差矩阵，θ为波束指向角，a(θ)为θ处的方向矢量，最后可得空间方位谱为：

7.根据权利要求4所述的数控机床刀具磨损监控装置，其特征在于，麦克风的定位算法为最小方差无畸变波束形成算法，最小方差无畸变波束形成算法中，空间方位谱为：

其中θ为波束指向角，a(θ)为θ处的方向矢量rs为阵列协方差矩阵，rs需满足如下条件：

s·trs rn＝r，rs∈d ，rn＞0。

8.根据权利要求1-3中任意一项所述的数控机床刀具磨损监控装置，其特征在于，固定支座的前面设置有光源安放点。

9.根据权利要求1-3中任意一项所述的数控机床刀具磨损监控装置，其特征在于，液压杆的伸出与收缩由控制器控制，系统的液压杆伸出时传递函数为：

收缩时的传递函数为：

其中，k1是阀流量增益系数，k1″是等效流量压力系数,k2″是液压杆回缩时的流量增益系数，k2″是液压杆回缩时的等效流量压力系数，a为无杆腔活塞面积，b为有杆腔活塞面积，n为有杆腔活塞面积与无杆腔活塞面积之比，v为液压缸腔内的油液体积，β液压油的等效弹性模量，ω是液压固有频率。

技术总结
本发明涉及一种基于麦克风阵列和机器视觉的数控机床刀具磨损监控装置，包括前后延伸且活塞杆从缸筒前方伸出的液压杆，缸筒的连接有撑托在靠近后端位置处的三角支架和撑托在前端位置处的固定支座，固定支座上开设有供活塞杆穿出的导向孔，活塞杆的前端连接有一侧壁板固连在活塞杆上、另一侧壁板朝前的L型支座，L型支座的朝前壁板上安装有位于前板面上的工业相机，朝前壁板的下方连接有朝前的麦克风阵列。利用声音信号和图像信号的结合，实现对刀具损坏点的精确识别并及时抵近观察，以提高刀具特征拍照精度和效率。

技术研发人员：郝旺身;刘雨曦;张二亮;董辛旻;李继康;赵露露;李伟;李泳;孔洒洒;闫昊;张浩伟;崔俊博;梁川;郝伟
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：2021.02.02
技术公布日：2021.06.11