УДК 621.9

Даниленко О.В.

Національний технічний університет України

„Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського“

Моніторинг параметрів технологічного обладнання та виділення найбільш інформативної складової для обраного параметра

В автоматизації процесів виробництва на додаток до традиційного визначення, що це – „здійснення регулювання й управління виробничими процесами без участі людини, а лише під її контролем“ – набуває все більшого поширення визначення параметрів, які використовуються для прийняття рішення про потребу у виконанні „внутрішніх“ дій процесу, наприклад, заміни інструменту через його затуплення або можливу поломку, тобто перехід до використання інтелектуальної автоматизованої системи.

Успішна робота інтелектуальної автоматизованої системи потребує наявності достатньої кількості параметрів, які відображають перебіг процесів керованої машини. Досягнення цієї мети може здійснюватися з використанням різноманітних засобів діагностики (моніторингу) як робочого процесу так і стану машини, яка управляється системою. До найбільш поширених засобів діагностики відносяться аналіз вібрації та акустичної (віброакустичної) активності, що реєструються під час роботи машини. Однак прийняття рішення системою автоматизації потребує розділення загального інформаційного сигнала на складові, що несуть інформацію про параметри процесу і стан складових машини.

Суттєвою є проблема виділення складової сигналу, що несе інформацію про зношування інструмента, через невеликий її вклад в загальну потужність сигналу при використанні будь-якого способу одержання інформації про процес

Таким чином, першочерговим стає питання про створення (вибір, якщо це можливо) системи фільтрації сигналу, що забезпечить найбільше відділення „шумової“ складової і зробить можливою подальшу обробку вже інформативного сигналу про процес зношування

Спочатку сигнал піддають попередній обробці для того щоб отримати вихідний сигнал великої розподільної здатності та хорошої інформаційної місткості, після чого сигнал конвертується у цифрову форму, яка в свою чергу може бути ще далі оброблена або трансформована.

Рис. 1 Принципова схема аналізу сигналу

До попередньої обробки сигналу відносять фільтрацію, підсилення, аналогово-цифрове перетворення (АЦП) та сегментацію. Деякі вимірювальні перетворювачі, такі як акселерометри і датчики акустичної емісії потребують підсилення ще до фільтрації, так як вони мають високий імпеданс і низьку вихідну напругу[1].

Фільтрація сигналу на рівні електронних і цифрових засобів (рис. 1) безперечно ефективна, але є можливість відділити частину сигналу, яка містить основну інформативну частину. Так, розглядаючи сигнали, які супроводжують процеси при роботі металорізального верстата, можна виділити складову, що відповідає холостому ходу (рис. 2).

Рис. 1 Схема одержання сигналу холостого ходу.

Але такий сигнал не враховує змін процесів у приводах, викликаних умовно постійною складовою процесу обробки – крутного моменту. Отже, здійснивши запис процесу у режимі холостого ходу але з додатковим навантаженням у вигляді крутного моменту за рахунок застосування, наприклад, гідромотора з дроселем, або навіть тормоза, можна одержати сигнал, наближений до складової, яку бажано відділити від „повного“ сигналу досліджуваного процесу.

Рис. 3 Схема одержання сигналу холостого ходу з навантаженням.

Різниця цих сигналів і буде містити інформацію саме про процес, який підлягає аналізу для одержання інформації про стан інструмента і прийняття рішення системою автоматизації, наприклад, про необхідність заміни інструмента через наближення його стану до можливості руйнування.

Рис. 4 Схема одержання сигналу в процесі різання.

Але і це ще не останній крок. Якщо здійснити запис на початку використання „нового“ інструмента то за зміною різниці цього сигналу і одержаного при подальшій експлуатації інструмента може бути зроблений висновок стосовно його стану.

Література.

1. R. Teti, K. Jemielniak, G. O’Donnell und D. Dornfeld, „Advanced monitoring of machining operations“, CIRP Annals - Manufacturing Technology, Bd. 59, Nr. 2, pp. 717-739, #jan# 2010.