本发明涉及机械加工制造领域，具体涉及一种通过电磁感应自供电实现在线监测切削加工过程中力、热、振动参数的智能刀柄，此外本发明还涉及基于颗粒阻尼器抑振领域。
背景技术：
1、在切削加工过程中，由于缺乏对刀具-工件之间力、热和振动参数的实时监测，往往难以准确调控加工工艺过程。当加工过程中出现颤振现象时，会导致加工效率和加工精度下降，产品不达标甚至报废。为了解决这些问题，一类能够实现加工过程在线监测的测力刀柄逐渐涌现，该类刀柄的四维力信息可用于判定加工过程是否正常进行、实时调整刀具加工参数、对刀具状态进行评估和预测、并对加工过程进行优化和改进。对于实现高效、精确和可靠的加工操作具有关键作用。但由于产品价格高昂，常用于实验研究，并非用于实际产品加工过程。且测力刀柄能采集的参数种类单一，但对于刀具状态监控而言，更多的加工特征量能确保更准确的预测结果。与在刀柄上集成测力传感器相同，研究人员通过集成振动传感器实现了测振刀柄，除此之外还采用基于塞贝克效应的人工热电偶集成于刀具通过刀柄上热电偶处理电路实现了测温刀柄。但针对测量力、振以及温度刀柄都存在一些共性和各自特性的问题。共性的问题包括信号处理电路集成度低、体积大，因此造成刀柄体积庞大易造成加工过程中干涉，此外大多刀柄都依赖电池供电限制了加工过程中的长时间连续监测。特性问题主要有，测力刀柄由于其传感器单元结构的需要通常导致其刚度不足；测振刀柄中集成振动传感器位置距离刀尖点振源较远；测温刀柄系统中集成热电偶的刀具不具备重复利用性。此外，如何抑制加工过程中的振动也是困扰研究人员的一大难题，它直接关系到切削加工的安全性、加工质量、刀具寿命和加工效率。切削加工中切削系统刚度、切削参数、刀具状况、工件情况等都可能造成颤振或者加工共振的发生，而且刀具颤振频率并不单一并且高转速情况下难以通过传统的调谐质量阻尼器来进行刀尖点振动抑制。因此对于切削过程中的宽频带减振一直以来是一个难题，这给切削加工过程带来不便。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是提供一种基于电磁感应自供电技术，并能实现切削加工过程中四维力、三向振动、铣刀杆上刀片的刀尖温度在线监测的高集成度智能刀柄，此外该智能刀柄还要通过颗粒阻尼技术解决刀尖点振动的问题。
2、为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：
3、包括设置于主轴上的刀柄主体、上排紧固螺钉、下排紧固螺钉、锥柄圆环孔、线圈引线孔、电路板引线槽、电路板引线孔、应变片粘贴面、振动板引线方孔、电路板安装平台、上排紧固螺纹通孔、下排紧固螺纹盲孔、单轴温度补偿应变片、单轴工作应变片、扭矩应变片、筒夹、螺帽、铣刀、磁铁支架、支架紧固螺钉、磁铁、铜线圈、颗粒阻尼器、颗粒阻尼器安装螺母、颗粒阻尼器连接螺纹、上腔体颗粒填充孔、下腔体颗粒填充孔、隔断、上腔体、下腔体、振动测量板、振动测量板连接螺钉、振动测量载体、振动测量板安装孔、振动载体异形槽、振动载体中心通孔、振动载体安装孔、电桥信号处理板、电源管理板、主控板、主控板方孔、wifi板、铣刀刀杆、刀杆柄身槽、刀片安装螺钉、刀片、热电偶；所述磁铁支架设置有楔形槽，所述磁铁通过楔形槽与磁铁支架连接；所述磁铁支架设置在主轴与刀柄主体接口侧方，所述磁铁支架通过支架紧固螺钉设置在主轴端面安装盖上；所述铜线圈设置于锥柄圆环孔内；所述刀柄主体中部设置四个电路板安装平台，所述电路板安装平台设有上排紧固螺纹通孔和下排紧固螺纹盲孔；所述信号处理板、电源管理板、主控板、wifi板分别通过上排紧固螺钉和下排紧固螺钉设置在四个电路板安装平台上，所述上排紧固螺钉、下排紧固螺钉分别和上排紧固螺纹通孔、下排紧固螺纹盲孔相配合；所述锥柄圆环孔上设有线圈引线孔，所述相邻电路板安装平台之间设有电路板引线槽，与所述电源管理板相配合的电路板安装平台上设有电路板引线孔；所述铜线圈中的感应电流通过线圈引线孔、电路板引线孔、电路板引线槽输送给电源管理板、电桥信号处理板、主控板、wifi板；所述筒夹、螺帽、铣刀依次设置在刀柄主体下端；刀柄主体周向均匀设置四个应变片粘贴面，所述各个应变片粘贴面设置有一个单轴温度补偿应变片和单轴工作应变片；取其中任意一相对应变片粘贴面分别设置扭矩应变片；所述铣刀杆通过筒夹和螺帽与刀柄主体连接；所述铣刀杆沿刀片安装侧分别设有刀杆柄身槽；所述热电偶通过耐温胶带粘贴至刀片切削刃刃尖处；所述热电偶依次通过刀杆柄身槽、振动载体中心通孔与振动测量板背面接口连接；所述振动测量板外形整体由圆形和一条直边相交而成，加速度计设置于板中心正面；所述振动板载体上方设有振动载体异形槽，由圆形和一条直边相交而成，用于与所述振动测量板外部轮廓匹配；所述振动板载体槽型直边相对一侧设有振动测量板安装孔，所述振动测量板与所述振动板载体通过振动载体异形槽配合同时通过螺纹连接；所述振动板载体四周设有振动载体安装孔，所述振动载体安装孔分别与刀柄切割平面设置的螺钉孔轴线相贯通，所述振动板载体通过螺纹与刀柄主体进行连接；所述振动测量板直边一侧设置接线插口，所述振动测量板通过接线插口经过刀柄切割面底部设置振动板引线方孔和主控板方孔与主控板接线插口连接；所述颗粒阻尼器分为腔体部分和连接部分，由两部分同心堆叠构成；腔体部分由上下连接的上腔体和下腔体构成，并由隔断分隔开；连接部分包含颗粒阻尼器连接螺纹；所述颗粒阻尼器安装螺母与颗粒阻尼器连接螺纹通过螺纹连接将刀柄主体与颗粒阻尼器连接。
4、所述电源管理板上设置有电磁感应整流稳压电路，所述整流稳压电路包括6路电路板引线接口p15、电容c94～c97、c99～c100、c103～c105、电阻r116～r123、测温电阻rt1、led灯d6和无线电源接收器u13；所述电路板引线接口p15包含6个接口；所述无线电源接收器u13包含接口clamp1、comm1、ac1、ac2、boot1、boot2、clamp2、comm2、out、chg、ilim、fod、rect、ts、en1、en2；所述电容c96一端与电容c99和c103并联同时接u13的ac1接口，c96另一端接u13的boot1；所述电容c99的另一端接u13的接口clamp1；所述电容c103的另一端接u13的接口comm1；所述电容c97一端与电容c100和c104并联同时接u13的ac2接口，c97另一端接u13的boot2；所述电容c100的另一端接u13的接口clamp2；所述电容c104的另一端接u13的接口comm2；所述led灯d6正极接u13的接口out，负极接u13的接口chg；所述电阻r116一端接u13的接口ilim，另一端接电阻r117和r121，同时接u13的接口fod；所述电阻r117一端接u13的接口fod，另一端接u13的接口rect和滤波电容c105；所述电阻r121一端接u13的接口fod，另一端接gnd；所述电容c105一端接u13的rect，另一端接gnd；所述电阻r119一端接vout，另一端接电阻r122和p15的接口5，电阻r122另一端接gnd；所述电阻r120一端接vout，另一端接电阻r123和p15的接口6，电阻r123另一端接gnd；所述测温电阻rt1与u13的接口ts连接；所述p15的接口1、2接gnd，接口3、4接电压源vout，接口5接u13的接口en1，接口6接u13的接口en2。
5、利用所述惠斯通电桥实现刀尖点四维力测量，步骤如下：
6、①确定刀柄弹性元件结构；
7、101在刀柄中部周向设置四个或以上均匀分布的平面，以轴向为所述平面长度方向，另一垂直方向为所述平面宽度方向；
8、102以锥柄底端为参考，所述平面长度方向首末两端与锥柄底端平面距离作为两个参数；所述平面宽度为第三参数；
9、②开展多参数多目标优化；
10、201以所述三个参数为优化参数，以刀柄轴向和径向刚度为优化目标进行ug&ansys联合仿真优化；
11、③基于电阻应变片和定值电阻创建四维力测量解耦模型；
12、301建立惠斯通电桥传感电路，包括电阻应变片(单轴应变片、扭矩应变片)和定值电阻，分别记作ra、rb、rc、rd，其中ra、rd和rc、rd分别组成两条桥路，各个应变片的电阻变化量依次记为δra、δrd、δrc、δrd，电桥输出电压vo与电桥输入电压vs之间的关系为：
13、
14、302应变ε、电阻变化率应变片灵敏度ks关系为：
15、
16、303将(一)中电阻变化率用应变及灵敏度代替：
17、
18、其中εa、εb、εc、εd分别代表各应变片应变；
19、304分别在每个切割面设置两个单轴应变片，其中第一应变片作为单轴工作应变片，所述工作应变片敏感栅方向与刀柄轴线方向平行，设置于平面中心上方，第二应变片作为单轴温度补偿应变片，敏感栅方向与轴线方向垂直，设置于工作应变片上方，每个切割面的应变片与两个定值电阻组成惠斯通电桥；305刀柄弹性元件相对两个切割面之间电桥输出值相加为由轴向力单一载荷引起的变化值，电桥值相减为沿两面连线方向径向力单一载荷引起的变化值；306在两个相对的切割面设置两个扭矩应变片组成惠斯通电桥电路，所述扭矩应变片设置于平面中心下方；
20、④确定电桥信号处理电路；
21、401基于电桥输出电压对半桥、全桥设置放大增益。
22、所述电桥信号处理板设置有电桥信号处理电路，所述电桥信号处理电路包括应变片接口p10、p11和p13、电桥板与主控板板间引线接口p12、电阻r45～r99、r102、r105～r115、电容c42～c43、c46～c56、c61～c66、c69～c80、c83～c91、三级管tvs5～tvs10、放大器u8、u10和u12、模数转换芯片u9、参考电压芯片u11；所述应变片接口p10、p11和p13均包含6个接口；所述电桥板与主控板引线接口p12包含10个接口；所述放大器u8、u10和u12均包含16个接口；所述模数转换芯片u9包含33个接口；所述应变片接口p11连接，由应变片电阻r85一端连接电阻r84和r86，另一端连接电阻r82；电阻r82两端分别接电容c73和c74后接地agnd，电阻r82另一端接电阻r83，输出信号与u10的接口1(in1+)连接；应变片电阻r97一端连接电阻r92和r102另一端连接电阻r98，电阻r98两端分别接电容c79和c80后接地agnd，电阻r98另一端接电阻r99，输出信号与u10的接口10(in3+)连接；p11的接口1由电压vs+输入，接口2连接tvs7管，与电阻r78、r79串联，r79另一端接u10的接口3(in2+)；p11的接口4由电压vs+输入，接口5连接tvs8管，与电阻r93，r94串联，r94另一端接u10的接口12(in4+)；p11的接口3和6接vs-；tvs7管和tvs8管另一端接agnd；p10和p13连接方法和p11一致；所述放大器u10连接，由电阻r80左端连接vref，另一端连接u10的接口16(in1-)；电阻r76一端连接u10的接口16(in1-)，另一端连接u10的接口15(out1)；电阻r75一端连接u10的接口5(in1-)，另一端连接u10的接口4(in2-)；电阻r77一端连接u10的接口4(in2-)，另一端连接u10的接口5(out2)；电阻r81一端连接u10的接口15(out1)，另一端连接u10的接口4(in2-)；信号经过放大器u8、u10和u12放大后，输出为out2、out4、out6、out8、out10，分别与u9的29、28、26、25、27连接；p12的接口3～10，对应u9的接口7～14进行连接；放大器u8和u12连接方法与u10连接一致。
23、所述热电偶检测电路包括模拟量转换芯片u6、三极管tvs1～tvs4、电阻r26～r43、电容c22～c31；所述模拟量转换芯片u6包含16个接口；假定thc_1p、thc_1n、thc_2p和thc_2n是来自于振动板的热电偶温度信号；以thc_1p连接为例进行说明，tvs1管一端接agnd，另一端接电阻r26和r27；电阻r26另一端接avdd，电阻r27另一端接电阻r28和电容c22；电阻r28另一端接u6的6(ain3)接口，电容c22另一端接电源avdd；thc_1n、thc_2p、thc_2n与thc_1p连接一致；假定thc_1p、thc_1n、thc_2p和thc_2n经过滤波电路后为thc0p、thc0n、thc1p和thc1n，分别与u6的接口6(ain3)、7(ain2)、11(ain0)和10(ain1)连接；u6的接口1(sclk)与主控板u2的pb3连接；
24、u6的接口2(端口cs)与主控板u2的接口pa15连接；u6的接口14(drdy)接电阻r35串联后，与主控板u2的pb6连接；u6的接口15(dout)接电阻r33串联后，与主控板u2的pb4连接；u6的接口16(din)接电阻r32串联后，与主控板u2的pb5连接；电源avdd和dvdd与电容c29、c30并联后接地adnd和dgnd。
25、将所述颗粒阻尼器等效为一个只有粘性阻尼器和质量的子系统，系统的动力学方程可以写为：
26、
27、其中m1为刀具质量；m2为和质量包括刀柄质量、颗粒阻尼腔质量和附着于颗粒阻尼腔没有参与运动耗能的颗粒质量；m3为参与运动耗能的颗粒质量；k1为刀具刚度；c1为刀具阻尼系数；k2为刀柄刚度；c2为刀柄阻尼系数；ceq为参与运动颗粒质量的阻尼系数；整理成矩阵形式为：
28、
29、进一步写成频域形式为：
30、
31、由上式可以推导出刀具位移频响函数：
32、
33、m2、m3取值均受到刀具受到的振动加速度影响，随着振动加速度而变化，但两者之和为恒定值且满足下式：
34、m2+m3＝mc+mp (八)；
35、其中mc为刀柄和颗粒阻尼腔重量，mp为阻尼颗粒总质量；m3在一定程度上反映了颗粒阻尼器的耗能状况，如果等效阻尼比ζeq很小，说明只有少数颗粒发生相对运动，即m3很小，颗粒质量大部分附着在腔体上(m2大)；相反，如果ζeq较大，那么代表很对颗粒参与相对运动。附着在腔体上颗粒质量就会较少；根据这个基本物理常识推断，可采用下式的颗粒质量动态分配方案来简单近似m2、m3；
36、
37、由于很难找到等效阻尼系数与系统参数的关系，因此借鉴单自由度系统的阻尼比定义，得到等效阻尼系数的计算公式如下：
38、
39、所述颗粒阻尼器采用tc4钛合金材料3d打印制造；腔体部分半径为14mm、高54mm、壁厚1mm，所述上腔体与下腔体中间隔断为1mm；所述下腔体颗粒填充孔半径为2mm，所述上腔体颗粒填充孔半径为1.25mm；连接螺纹部分直径为8mm、长度为28mm，连接螺纹悬伸端设置18mm长度的m8颗粒阻尼器连接螺纹；所述合金铜或钨钢颗粒分别填充1665颗，下腔体采用胶带封闭，上腔体无需特殊封闭。
40、所述锥柄圆环孔设置在刀柄主体的锥柄上，所述锥柄圆环孔个数为3个或以上，并沿锥柄圆周均匀排布；所述磁铁纵截面呈圆弧形。
41、所述三个优化参数得到切割平面尺寸为50mm×30mm，平面近锥柄侧与锥柄下端平面距离为20mm；所述单轴工作应变片设置于平面中心上方距长度方向平分线5mm，所述单轴温度补偿应变片设置于工作应变片上方5mm；所述扭矩应变片设置于平面中心下方距长度方向平分线5mm。
42、所述刀杆柄身槽尺寸为1mm×3mm；所述热电偶测量端粘贴位置为距前刀面5mm、后刀面3mm。
43、本发明的积极效果如下：本发明提出了智能刀柄电磁感应自供电的实施方法，使得刀柄不再需要外部电源或电池给电路进行供电，铜线圈嵌入锥柄内部的方案减少了刀柄外部尺寸的扩充提高了刀柄的集成度，降低智能刀柄发生加工干涉的可能；自供电使得智能刀柄长时间连续使用成为可能，提升使用的便利性；降低了能源消耗，符合节能环保的发展趋势；本发明公开了智能刀柄利用电阻应变片搭建惠斯通电桥实现刀尖点四维力测量解耦方法，提供高精度的四维力测量结果，有助于精确掌握刀具在切削加工过程中的受力情况；本发明公开了智能刀柄靠近振源集成微型结构加速度计测量三向振动的方法，可以实时、准确地监测刀具在三个方向上的振动情况，有助于及时发现并诊断振动异常，提高了对刀具工作状态的监控效率；本发明公开了采用粘贴热电偶对装刀片铣刀进行刀尖温度测量方法，可以获取切削过程中刀片的实际工作温度，这有助于优化切削参数，提高切削效率和刀具寿命；本发明通过刀尖温度测量，可以实时了解切削过程中刀具的热变形情况，从而减少加工误差；本发明能及时发现和处理刀具过热问题，减少潜在的安全风险；本发明可以根据切削工况和刀具状态进行及时调整和优化，提高生产效率和加工速度；本发明不同于在立铣刀上集成热电偶，在装刀片铣刀刀片上集成热电偶的方法刀具利用效率更高，更贴合实际需要；本发明公开了高集成度智能刀柄多信号处理模块化电路，将多个模块集成到小型印刷电路板上，减小了智能刀柄系统的体积和重量，提高了系统的稳定性和可靠性；本发明有助于简化刀柄结构，提高系统的工作效率和性能；本发明模块化电路可以同时处理多种信号并进行无线传输，可以获取更多关于切削过程和刀具状态的信息，为刀具使用和切削参数优化提供更准确的数据基础；本发明模块化电路的设计为智能刀柄集成更多信号提供了便捷性，为电路的维护更新减少了工作量；本发明公开了利用颗粒阻尼技术抑制刀尖点颤振的实施方法以及颗粒阻尼器具体尺寸参数、合金铜颗粒尺寸以及填充数量；本发明可以有效地抑制刀具在加工过程中地颤振现象，实现对宽频带内的刀具颤振抑制；本发明通过颗粒与颗粒、颗粒与腔体之间碰撞计摩擦消耗刀具振动能量，减小振幅，从而降低颤振地风险，提高切削质量和加工精度；本发明增加刀具系统的阻尼特性，提高切削过程的稳定性，有助于减小刀具振动的幅值和频率；本发明有效减少颤振引起的刀具磨损和断裂，延长刀具的使用寿命，降低刀具更换频率，从而降低成本；本发明有效的降低刀具振动引起的噪声和振动，提供更加稳定和安全的工作环境，减少操作者的健康风险和工伤事故的发生，对刀具加工领域具有重要的应用价值；本发明基于电磁感应自供电具备在线监测切削加工过程中的多维物理参数能力，且结构紧凑集成度高还具备颗粒阻尼抑振功能；本发明打破了智能刀柄电池供电导致使用时间受限的桎梏；本发明为刀具状态监测、加工过程中的实时控制和调整提供了更加丰富的数据支持；本发明多维度的数据获取能更加准确全面的进行切削加工状态的判断以及相应决策的实施；本发明多维物理数据驱动的工艺优化有助于降低生产成本，提升竞争力；本发明有助于推动工业生产智能化和自动化发展，提升制造业的生产效率和产品质量；本发明嵌入锥柄处转子和结构紧凑的印刷电路板极大提高了智能刀柄的集成度，同时刀柄优化切割方案减小了刀柄的刚度损失，使得智能刀柄外部轮廓不会超出原型刀柄轮廓减小了加工干涉发生的可能；本发明颗粒阻尼技术的应用为刀具颤振抑制提供了全新方法，通过简单的颗粒阻尼器装置实现了刀具宽频带振动抑制，有助于提升切削过程的稳定性以及表面加工质量；本发明智能刀柄具备集成更多传感器获取更多加工参数的巨大潜力，在切削加工、刀具设计和工艺优化等相关领域具有广泛的应用前景。
1.一种基于电磁感应的自供电智能刀柄，其特征在于：包括设置于主轴(15)上的刀柄主体(1)、上排紧固螺钉(101)、下排紧固螺钉(102)、锥柄圆环孔(103)、线圈引线孔(104)、电路板引线槽(105)、电路板引线孔(106)、应变片粘贴面(107)、振动板引线方孔(108)、电路板安装平台(109)、上排紧固螺纹通孔(110)、下排紧固螺纹盲孔(111)、单轴温度补偿应变片(112)、单轴工作应变片(113)、扭矩应变片(114)、筒夹(2)、螺帽(3)、铣刀(4)、磁铁支架(5)、支架紧固螺钉(501)、磁铁(6)、铜线圈(7)、颗粒阻尼器(8)、颗粒阻尼器安装螺母(801a)、颗粒阻尼器连接螺纹(801b)、上腔体颗粒填充孔(802)、下腔体颗粒填充孔(803)、隔断(804)、上腔体(805)、下腔体(806)、振动测量板(9)、振动测量板连接螺钉(901)、振动测量载体(10)、振动测量板安装孔(1001)、振动载体异形槽(1002)、振动载体中心通孔(1003)、振动载体安装孔(1004)、电桥信号处理板(11)、电源管理板(12)、主控板(13)、主控板方孔(1301)、wifi板(14)、铣刀刀杆(16)、刀杆柄身槽(1601)、刀片安装螺钉(1602)、刀片(17)、热电偶(18)；所述磁铁支架(5)设置有楔形槽，所述磁铁(6)通过楔形槽与磁铁支架(5)连接；所述磁铁支架(5)设置在主轴与刀柄主体(1)接口侧方，所述磁铁支架(5)通过支架紧固螺钉(501)设置在主轴(15)端面安装盖上；所述铜线圈(7)设置于锥柄圆环孔(103)内；所述刀柄主体(1)中部设置四个电路板安装平台(109)，所述电路板安装平台(109)设有上排紧固螺纹通孔(110)和下排紧固螺纹盲孔(111)；所述信号处理板(11)、电源管理板(12)、主控板(13)、wifi板(14)分别通过上排紧固螺钉(101)和下排紧固螺钉(102)设置在四个电路板安装平台(109)上，所述上排紧固螺钉(101)、下排紧固螺钉(102)分别和上排紧固螺纹通孔(110)、下排紧固螺纹盲孔(111)相配合；所述锥柄圆环孔(103)上设有线圈引线孔(104)，所述相邻电路板安装平台(109)之间设有电路板引线槽(105)，与所述电源管理板(12)相配合的电路板安装平台(109)上设有电路板引线孔(106)；所述铜线圈(7)中的感应电流通过线圈引线孔(104)、电路板引线孔(106)、电路板引线槽(105)输送给电源管理板(12)、电桥信号处理板(11)、主控板(13)、wifi板(14)；所述筒夹(2)、螺帽(3)、铣刀(4)依次设置在刀柄主体(1)下端；刀柄主体(1)周向均匀设置四个应变片粘贴面(107)，所述各个应片粘贴面(107)设置有一个单轴温度补偿应变片(112)和单轴工作应变片(113)；
2.根据权利要求1所述的一种基于电磁感应的自供电智能刀柄，其特征在于：所述电源管理板(12)上设置有电磁感应整流稳压电路，所述整流稳压电路包括6路电路板引线接口p15、电容c94～c97、c99～c100、c103～c105、电阻r116～r123、测温电阻rt1、led灯d6和无线电源接收器u13；所述电路板引线接口p15包含6个接口；所述无线电源接收器u13包含接口clamp1、comm1、ac1、ac2、boot1、boot2、clamp2、comm2、out、chg、ilim、fod、rect、ts、en1、en2；所述电容c96一端与电容c99和c103并联同时接u13的ac1接口，c96另一端接u13的boot1；所述电容c99的另一端接u13的接口clamp1；所述电容c103的另一端接u13的接口comm1；所述电容c97一端与电容c100和c104并联同时接u13的ac2接口，c97另一端接u13的boot2；所述电容c100的另一端接u13的接口clamp2；所述电容c104的另一端接u13的接口comm2；所述led灯d6正极接u13的接口out，负极接u13的接口chg；所述电阻r116一端接u13的接口ilim，另一端接电阻r117和r121，同时接u13的接口fod；所述电阻r117一端接u13的接口fod，另一端接u13的接口rect和滤波电容c105；所述电阻r121一端接u13的接口fod，另一端接gnd；所述电容c105一端接u13的rect，另一端接gnd；所述电阻r119一端接vout，另一端接电阻r122和p15的接口5，电阻r122另一端接gnd；所述电阻r120一端接vout，另一端接电阻r123和p15的接口6，电阻r123另一端接gnd；所述测温电阻rt1与u13的接口ts连接；所述p15的接口1、2接gnd，接口3、4接电压源vout，接口5接u13的接口en1，接口6接u13的接口en2。
3.根据权利要求1所述的一种基于电磁感应的自供电智能刀柄，其特征在于：利用所述惠斯通电桥实现刀尖点四维力测量，步骤如下：
4.根据权利要求1所述的一种基于电磁感应的自供电智能刀柄，其特征在于：所述电桥信号处理板(11)设置有电桥信号处理电路，所述电桥信号处理电路包括应变片接口p10、p11和p13、电桥板与主控板板间引线接口p12、电阻r45～r99、r102、r105～r115、电容c42～c43、c46～c56、c61～c66、c69～c80、c83～c91、三级管tvs5～tvs10、放大器u8、u10和u12、模数转换芯片u9、参考电压芯片u11；所述应变片接口p10、p11和p13均包含6个接口；所述电桥板与主控板引线接口p12包含10个接口；所述放大器u8、u10和u12均包含16个接口；所述模数转换芯片u9包含33个接口；所述应变片接口p11连接，由应变片电阻r85一端连接电阻r84和r86，另一端连接电阻r82；电阻r82两端分别接电容c73和c74后接地agnd，电阻r82另一端接电阻r83，输出信号与u10的接口1(in1+)连接；应变片电阻r97一端连接电阻r92和r102另一端连接电阻r98，电阻r98两端分别接电容c79和c80后接地agnd，电阻r98另一端接电阻r99，输出信号与u10的接口10(in3+)连接；p11的接口1由电压vs+输入，接口2连接tvs7管，与电阻r78、r79串联，r79另一端接u10的接口3(in2+)；p11的接口4由电压vs+输入，接口5连接tvs8管，与电阻r93，r94串联，r94另一端接u10的接口12(in4+)；p11的接口3和6接vs-；tvs7管和tvs8管另一端接agnd；p10和p13连接方法和p11一致；所述放大器u10连接，由电阻r80左端连接vref，另一端连接u10的接口16(in1-)；电阻r76一端连接u10的接口16(in1-)，另一端连接u10的接口15(out1)；电阻r75一端连接u10的接口5(in1-)，另一端连接u10的接口4(in2-)；电阻r77一端连接u10的接口4(in2-)，另一端连接u10的接口5(out2)；电阻r81一端连接u10的接口15(out1)，另一端连接u10的接口4(in2-)；信号经过放大器u8、u10和u12放大后，输出为out2、out4、out6、out8、out10，分别与u9的29、28、26、25、27连接；p12的接口3～10，对应u9的接口7～14进行连接；放大器u8和u12连接方法与u10连接一致。
5.根据权利要求1所述的一种基于电磁感应的自供电智能刀柄，其特征在于：所述主控板(13)上设置有热电偶检测电路；所述热电偶检测电路包括模拟量转换芯片u6、三极管tvs1～tvs4、电阻r26～r43、电容c22～c31；所述模拟量转换芯片u6包含16个接口；假定thc_1p、thc_1n、thc_2p和thc_2n是来自于振动板的热电偶温度信号；以thc_1p连接为例进行说明，tvs1管一端接agnd，另一端接电阻r26和r27；电阻r26另一端接avdd，电阻r27另一端接电阻r28和电容c22；电阻r28另一端接u6的6(ain3)接口，电容c22另一端接电源avdd；thc_1n、thc_2p、thc_2n与thc_1p连接一致；假定thc_1p、thc_1n、thc_2p和thc_2n经过滤波电路后为thc0p、thc0n、thc1p和thc1n，分别与u6的接口6(ain3)、7(ain2)、11(ain0)和10(ain1)连接；u6的接口1(sclk)与主控板u2的pb3连接；
6.根据权利要求1所述的一种基于电磁感应的自供电智能刀柄，其特征在于：将所述颗粒阻尼器(8)等效为一个只有粘性阻尼器和质量的子系统，系统的动力学方程可以写为：
7.根据权利要求1或6所述的一种基于电磁感应的自供电智能刀柄，其特征在于：所述颗粒阻尼器(8)采用tc4钛合金材料3d打印制造；腔体部分半径为14mm、高54mm、壁厚1mm，所述上腔体(805)与下腔体(806)中间隔断为1mm；所述下腔体颗粒填充孔(803)半径为2mm，所述上腔体颗粒填充孔(802)半径为1.25mm；连接螺纹部分直径为8mm、长度为28mm，连接螺纹悬伸端设置18mm长度的m8颗粒阻尼器连接螺纹(801b)；所述合金铜或钨钢颗粒分别填充1665颗，下腔体(806)采用胶带封闭，上腔体(805)无需特殊封闭。
8.根据权利要求1或2所述的一种基于电磁感应的自供电智能刀柄，其特征在于：所述锥柄圆环孔(103)设置在刀柄主体(1)的锥柄上，所述锥柄圆环孔(103)个数为3个或以上，并沿锥柄圆周均匀排布；所述磁铁(6)纵截面呈圆弧形。
9.根据权利要求1或3所述的一种基于电磁感应的自供电智能刀柄，其特征在于：所述三个优化参数得到切割平面尺寸为50mm×30mm，平面近锥柄侧与锥柄下端平面距离为20mm；所述单轴工作应变片(113)设置于平面中心上方距长度方向平分线5mm，所述单轴温度补偿应变片(112)设置于工作应变片上方5mm；所述扭矩应变片(114)设置于平面中心下方距长度方向平分线5mm。
10.根据权利要求1或5所述的一种基于电磁感应的自供电智能刀柄，其特征在于：所述刀杆柄身槽(1601)尺寸为1mm×3mm；所述热电偶(18)测量端粘贴位置为距前刀面5mm、后刀面3mm。
