一種切削刀具磨損檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及切削刀具技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種切削刀具磨損檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)(簡(jiǎn)稱盾構(gòu)機(jī))是隧道、地鐵建設(shè)的大型裝備，其是切削刀具設(shè)備的一 種。在盾構(gòu)機(jī)的施工中，刀具是掘進(jìn)過程中最重要的工具之一，在刀具到達(dá)磨損極限之前， 必須更換刀具，否則可能造成災(zāi)難性的工程事故。因此能否準(zhǔn)確檢查盾構(gòu)機(jī)刀具磨損的情 況直接關(guān)系到隧道施工能否正常進(jìn)行。
[0003] 目前對(duì)盾構(gòu)機(jī)刀具磨損量的檢測(cè)方法主要有停機(jī)檢查法，閾值檢測(cè)法、掘進(jìn)參數(shù) 估計(jì)法和在線檢測(cè)法等。
[0004] 停機(jī)檢查法是在停機(jī)狀態(tài)下由施工人員進(jìn)入刀盤部位進(jìn)行檢查以及實(shí)施操作，該 方式的檢查方式雖然直觀，但頻繁停機(jī)可能造成因周邊土體失穩(wěn)引發(fā)重大事故。
[0005] 閾值檢測(cè)法主要利用添加在刀具內(nèi)的金屬探頭或液體等判斷刀具磨損狀態(tài)，但是 這種方法只有在磨損量達(dá)到磨損極限時(shí)才能有效，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具磨損的實(shí)時(shí)檢測(cè)。
[0006] 掘進(jìn)參數(shù)估計(jì)法，其主要是由理想地質(zhì)條件是掘進(jìn)參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)曲線或由半經(jīng)驗(yàn)公 式得到估算值，預(yù)測(cè)滾刀的磨損量。但一般的經(jīng)驗(yàn)公式只適用于特定單一的地質(zhì)條件，缺乏 普適性，試圖從理論上精確計(jì)算盾構(gòu)機(jī)刀具的磨損量有很大難度。
[0007]在線檢測(cè)法主要分為厚度檢測(cè)式、攝像頭觀察式、斷電感應(yīng)式和電容傳感器檢測(cè) 式等。其中，厚度檢測(cè)式主要包括壓力傳感器感知式和超聲波探頭探測(cè)式等。其中，壓力傳 感器感知式主要采用的設(shè)備包括電磁壓力傳感器、接收器以及發(fā)射器，電磁壓力傳感器設(shè) 置在刀頭內(nèi)，這種方式能夠通過壓力傳感器感知磨損過程中外界的壓力變化來監(jiān)控刀具磨 損狀態(tài)。超聲波探頭探測(cè)式主要通過安裝在周邊刮刀內(nèi)的超聲波探頭測(cè)量金屬厚度，將數(shù) 據(jù)由鋪設(shè)在刀頭里的信號(hào)線傳送至藍(lán)牙發(fā)射裝置，再由藍(lán)牙接收裝置收集刮刀厚度信息， 達(dá)到檢測(cè)目的。然而，受到安裝方式的影響，現(xiàn)有的在線檢測(cè)法所檢測(cè)到的刀具磨損量存在 較大的誤差。
[0008] 基于上述情況，針對(duì)大型全斷面掘進(jìn)裝備工作效率和安全運(yùn)行的行業(yè)需求，研究 開發(fā)滿足要求的刀具磨損狀態(tài)安全檢測(cè)方法，已成為掘進(jìn)設(shè)備中亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種切削刀具磨損檢測(cè)方法，所述方法包括：
[0010] 電容值確定步驟，獲取設(shè)置在切削刀具中的梯形電容網(wǎng)絡(luò)傳感器中梯形電容網(wǎng)絡(luò) 的當(dāng)前電容值；
[0011] 電容網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前長(zhǎng)度確定步驟，根據(jù)所述梯形電容網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前電容值確定所述梯形 電容網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前長(zhǎng)度；
[0012] 磨損量確定步驟，根據(jù)所述梯形電容網(wǎng)絡(luò)的初始長(zhǎng)度以及當(dāng)前長(zhǎng)度，確定所述梯 形電容網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)度變化值，并根據(jù)所述長(zhǎng)度變化值確定所述切削刀具的磨損量。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述切削刀具的磨損量等于所述梯形電容網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)度 變化值。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述電容網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前長(zhǎng)度確定步驟包括：
[0015] 根據(jù)所述梯形電容網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前電容值確定所述梯形電容網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前階數(shù)；
[0016] 根據(jù)所述梯形電容網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前階數(shù)確定所述梯形電容網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前長(zhǎng)度。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)如下表達(dá)式確定所述梯形電容網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前階數(shù)：
[0018]
[0019]
[0020]
[0021] 其中，C(i)表示當(dāng)前階數(shù)為i的梯形電容網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前電容，&表示第一電容的電容 值，η表不第二電容與第一電容的電容值之比，A(i，k)和B(i，k)分別表不分子系數(shù)矩陣A和 分母系數(shù)矩陣B中第i行第k列的元素。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述梯形電容網(wǎng)絡(luò)傳感器包括梯形電容網(wǎng)絡(luò)，其中，所 述梯形電容網(wǎng)絡(luò)包括：
[0023]若干第一電容，所述若干第一電容串聯(lián)形成第一電容網(wǎng)絡(luò)，所述第一電容網(wǎng)絡(luò)的 第一端形成所述梯形電容網(wǎng)絡(luò)的第一外接端口；
[0024] 若干第二電容，所述第一電容網(wǎng)絡(luò)的兩端以及第一電容網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)相鄰第一電容 的交點(diǎn)均與一第二電容的第一端連接，各個(gè)所述第二電容的第二端通過導(dǎo)線連接并形成所 述梯形電容網(wǎng)絡(luò)的第二外接端口。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一電容與第二電容的容值之比大于預(yù)設(shè)比值， 所述預(yù)設(shè)比值的取值范圍包括[800，1200]。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一電容網(wǎng)絡(luò)的形狀呈直線狀。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一電容網(wǎng)絡(luò)中相鄰第一電容之間的間距相等。 [0028]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，相鄰第一電容之間的間距的取值范圍包括[1mm，3mm]。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法分別獲取設(shè)置在切削刀具中不同位置處的多 個(gè)梯形電容網(wǎng)絡(luò)傳感器中梯形電容網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前電容值，并根據(jù)各個(gè)所述梯形電容網(wǎng)絡(luò)的當(dāng) 前電容值確定各個(gè)所述梯形電容網(wǎng)絡(luò)傳感器所處位置的所述切削刀具的磨損量。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法還根據(jù)各個(gè)所述梯形電容網(wǎng)絡(luò)傳感器所處位 置的所述切削刀具的磨損量，確定所述切削刀具的磨損形狀。
[0031] 本發(fā)明提供了一種用于切削刀具磨損檢測(cè)方法，該方法采用梯形電容網(wǎng)絡(luò)的傳感 器來對(duì)盾構(gòu)機(jī)刀具的磨損量進(jìn)行檢測(cè)。該傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，為了更加準(zhǔn)確 地檢測(cè)出盾構(gòu)機(jī)刀具的磨損量，本發(fā)明中將傳感器中梯形電容網(wǎng)絡(luò)配置為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的電容 值隨階數(shù)的減小而近似線性減小。
[0032] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變 得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利 要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0033] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要的附圖做簡(jiǎn)單的介紹：
[0034] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的切削刀具磨損檢測(cè)方法的流程圖；
[0035] 圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的傳感器中梯形電容網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036] 圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的盾構(gòu)機(jī)刀具與傳感器的配置關(guān)系示意圖；
[0037]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的盾構(gòu)機(jī)刀具中多個(gè)傳感器的排布示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用 技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說明 的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合， 所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0039] 同時(shí)，在以下說明中，出于解釋的目的而闡述了許多具體細(xì)節(jié)，以提供對(duì)本發(fā)明實(shí) 施例的徹底理解。然而，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以不用這里的具 體細(xì)節(jié)或者所描述的特定方式來實(shí)施。
[0040] 另外，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)中執(zhí)行，并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處 的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。
[0041 ]圖1示出了本實(shí)施例所提供的切削刀具磨損檢測(cè)方法的流程圖。
[0042]如圖1所示，該方法首先在電容值確定步驟S101中獲取設(shè)置在切削刀具中的梯形 電容網(wǎng)絡(luò)傳感器中梯形電容網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前電容值。其中，圖2示出了本實(shí)施例所采用的梯形電 容網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043] 如圖2所示，本實(shí)施例中，梯形電容網(wǎng)絡(luò)包括若干第一電容&和若干第二電容&。這 些第一電容&串聯(lián)形成第一電容網(wǎng)絡(luò)201，其中，第一電容網(wǎng)絡(luò)201的第一端Α形成整個(gè)梯形 電容網(wǎng)絡(luò)的第一外接端口。同時(shí)，第一電容網(wǎng)絡(luò)201的兩端(包括第一端A和第二端B)以及第 一電容網(wǎng)絡(luò)中相鄰第一電容&的交點(diǎn)均與一第二電容(： 2的第一端連接，各個(gè)第二電容(：2的 第二端通過導(dǎo)線連接并形成整個(gè)梯形電容網(wǎng)絡(luò)的第二外接端口。
[0044] 從上述描述可以看出，圖2所示的梯形電容網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)所包含的第二電容(：2的 數(shù)量而視為具有對(duì)應(yīng)的階數(shù)。例如，假設(shè)梯形電容網(wǎng)絡(luò)包含有i個(gè)第二電容C 2,那么該梯形 電容網(wǎng)絡(luò)的階數(shù)則為i。
[0045]需要指出的是，在本發(fā)明的不同實(shí)施例中，梯形電容網(wǎng)絡(luò)的總階數(shù)(即梯形電容網(wǎng) 絡(luò)初始所包含的第二電容C2的數(shù)量)可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行配置，本發(fā)明不限于此。例如， 在保證檢測(cè)結(jié)果具有相同準(zhǔn)確性和精確性時(shí)，如果所要檢測(cè)的切削刀具的厚度較厚，那么 所選擇的梯形電容網(wǎng)絡(luò)的總階數(shù)則需要較高，這樣梯形電容網(wǎng)絡(luò)的總長(zhǎng)度也就較長(zhǎng);而如 果所需要檢測(cè)的切削刀具的厚度較薄時(shí)，那么所選擇的梯形電容網(wǎng)絡(luò)的總階數(shù)則可以較 低，這樣梯形電容網(wǎng)絡(luò)的總長(zhǎng)度也就較短。
[0046]為了保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，本實(shí)施例中，梯形電容網(wǎng)絡(luò)中第一電容網(wǎng)絡(luò)201呈直 線狀，同時(shí)，第一電容網(wǎng)絡(luò)201中相鄰第一電容Ci之間的間距相等。具體地，本實(shí)施例中，第 一電容網(wǎng)絡(luò)201中相鄰第一電容心之間的間距優(yōu)選地設(shè)置為2mm。需要指出的是，在本發(fā)明 的其他實(shí)施例中，根據(jù)檢測(cè)需要，梯形電容網(wǎng)絡(luò)中第一電容網(wǎng)絡(luò)的形狀還可以為其他合理 形狀(例如波浪狀等），本發(fā)明不限于此。
[0047]同時(shí)，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，第一電容網(wǎng)絡(luò)201中相鄰第一電容Ci之間的間距 也可以不相等，并且第一電容網(wǎng)絡(luò)201中相鄰第一電容心之間的間距還可以為其他合理值 (例如[1mm，3mm]中的其他合理值等），本發(fā)明同樣不限于此。
[0048]對(duì)于現(xiàn)有的采用電阻來進(jìn)行切削刀具磨損量在線檢測(cè)的方法來說，由于隨著電阻 磨損量的增加，電阻網(wǎng)絡(luò)的阻值變化并未是線性增長(zhǎng)的，而這也就導(dǎo)致了檢測(cè)到的磨損量 存在較大誤差。
[0049]為了保證傳感器所檢測(cè)到的刀具磨損量更加準(zhǔn)確，本實(shí)施例中將梯形電容網(wǎng)絡(luò)配 置為容值隨刀具磨損量的增加而近似線性減小。為此，本實(shí)施例將梯形電容網(wǎng)絡(luò)中的第一 電容&的容值與第二電容&容值之比配置為大于預(yù)設(shè)比值，具體地，該預(yù)設(shè)比值優(yōu)選地設(shè)置 為1000。這樣，梯形電容網(wǎng)絡(luò)的容值將會(huì)隨電容網(wǎng)絡(luò)階數(shù)的增加而近似呈線性增長(zhǎng)，當(dāng)梯形 電