CN203460001U - 基于金属带锯条声发射特性的锯切负载检测装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种基于金属带锯条声发射特性的锯切负载检测装置，该装置是一种通过设置在锯切工作区域附近的声波传感器，对空气中传播的锯切过程中带锯与工件相互作用的声波信号，进行高频采样、分析和特征提取的金属带锯条负载检测置；通过设置在紧密接触带锯条的导向轮轴上的声波传感器，对金属中传播的锯切过程中带锯与工件相互作用的声波信号，进行高频采样、分析和特征提取的金属带锯条负载；将锯切声波能量特征集合与锯切负载三向力直接测量的对比，进行锯切负载识别模型的参数修正，最终辨识带锯条锯切负载的金属带锯条负载检测装置，本实用新型装置硬件结构简单，适合于现场环境要求，可靠性高,便于维护和升级。

Description

基于金属带锯条声发射特性的锯切负载检测装置
技术领域
本实用新型涉及一种非接触式的带锯条锯切负载检测装置，特别涉及一种基于金属带锯条声发射特性的锯切负载检测装置。
背景技术
声发射是指材料在外力或内力作用下，局部源快速释放能量而产生瞬态弹性波的一种现象。这种弹性波能够反映金属带锯条锯切过程中的一些物理特性，并能被安置于金属带锯条表面的传感器接收，故采用检测声发射信号的方法，可以判断金属带锯条的锯切负载状态。在实际锯切加工生产中，带锯锯切负载会随着加工生产的进行而改变，这对后续工艺的加工精度、加工效率有着较大的影响。因此，需要研制一种带锯床的锯切负载检测装置，对研究金属带锯床的高精度化、高效率化具有非常重要的意义。
目前，在相关领域并没有基于金属带锯条声发射特性的锯切负载检测装置，如专利号为CN201110177969.2 (授权公告号CN102275131A，授权公告日2011年12月14日)公开了一种检测磨床加工状态的监控方法及监控系统，该系统采用声纳传感器接收数控磨床对于工件加工时所发出的声纳信号，并将其声纳信号转换成电信号,电信号分别转换成 RS232通讯协议信号和PROFIBUS通讯协议信号,将RS232通讯协议信号传到磨床上的数控系统中，数控系统将接收到的RS232协议信号以动态波形的方式显示在屏幕上,将PROFIBUS协议信号传入PLC系统中进行PLC逻辑编程，并将PLC输出磨床与工件的碰撞信号及接触信号传入数控系统的零件程序中，实现了防碰撞和消空程。该系统能够监控数控磨床加工的全过程，能一定程度上提高磨削质量和效率。但该系统直接将采集回来的声发射信号用来编程和显示，缺少对干扰信号的分析处理，精度不高，因此，并不适用于金属带锯条锯切负载检测要求。本实用新型针对以上技术的不足，提供了一种基于金属带锯条声发射特性的锯切负载检测装置。
发明内容
本实用新型针对现有技术不足，提供了一种基于金属带锯条声发射特性的锯切负载检测装置。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：
一种基于金属带锯条声发射特性的锯切负载检测装置包括第一声波传感器、第二声波传感器、安装支架、前置放大器、转换板、数据采集卡、工控机。其中声发射传感器模块包括第一声波传感器和第二声波传感器及安装支架,其中第二声波传感器为贴片式声波传感器；信号采集模块包括前置放大器和转换板及数据采集卡；信号分析模块及人机界面模块均集成于工控机内。
所述的第一声波传感器通过安装支架固定在金属带锯床导向装置上，所述的导向轮的轴固定在金属带锯床导向装置上，导向轮与带锯条紧密贴合，且导向轮的轮轴方向与带锯条的运动方向垂直，所述的声波传感器固定于导向轮的轴上；
第一声波传感器和第二声波传感器的信号输出端口与前置放大器的模拟量输入端口连接，前置放大器以单端连接的信号转换模式连接到转换板的模拟量输入端口，转换板通过外接电缆传输至数据采集卡，数据采集卡通过PCI接口传输至工控机；
当带锯锯切时，带锯条与工件相互作用产生声发射信号，通过第一声波传感器采集空气中传播的声发射信号，通过第二声波传感器采集金属中传播的声发射信号，声发射信号经声波传感器转换为电信号。声波传感器输出的电信号传送至前置放大器的模拟量输入端口，经前置放大器放大后的电信号转换板的模拟量输入端口。输入转换板的模拟信号通过外接电缆传输至采集卡，采集卡先进行通道扫描及增益运算处理，来优化模拟信号转换效率及精度，然后对模拟信号进行高速A/D转换。
经过信号采集模块采集、转换及运算后，数字信号通过PCI接口，传输至工控机内等待基于数字信号滤波，采样，小波分析等数字信号处理。经过多次数字处理后的特征信号，在基于势能函数分类模型分析识别后，由人机界面(HMI)显示带锯锯切负载特性及负载变化。
本实用新型的优点是： 
1、装置硬件结构简单，与锯床装配方便，适合于现场环境要求。
2、装置分析识别主要靠软件编程开发实现，可靠性高,便于维护和升级。
3、检测装置响应频率高，信息存储量大，精度高，自适应能力强。
附图说明
图1为带锯锯切负载检测装置示意图；
图2为带锯声发射信号采集模块示意图；
图3为锯切负载检测方法工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作进一步描述。
如图1、图2所示，一种基于金属带锯条声发射特性的锯切负载检测装置包括第一声波传感器2、第二声波传感器6、安装支架1、前置放大器8、转换板9、数据采集卡10、工控机11。其中声发射传感器模块包括两个声波传感器2和6及安装支架1,其中6为贴片式声波传感器；信号采集模块包括前置放大器8和转换板9及数据采集卡10；信号分析模块及人机界面模块均集成于工控机11内。
所述的第一声波传感器2通过安装支架1固定在金属带锯床导向装置5上，所述的导向轮的轴固定在金属带锯床导向装置5上，导向轮7与带锯条4紧密贴合，且导向轮的轮轴方向与带锯条4的运动方向垂直，所述的声波传感器6固定于导向轮7的轴上；
第一声波传感器2和第二声波传感器6的信号输出端口与前置放大器8的模拟量输入端口连接，前置放大器8以单端连接的信号转换模式连接到转换板9的模拟量输入端口，转换板9通过外接电缆传输至数据采集卡10，数据采集卡10通过PCI接口传输至工控机11；
当带锯锯切时，带锯条4与工件3相互作用产生声发射信号，通过第一声波传感器2采集空气中传播的声发射信号，通过第二声波传感器6采集金属中传播的声发射信号，声发射信号经声波传感器转换为电信号。声波传感器输出的电信号传送至前置放大器8的模拟量输入端口，经前置放大器8放大后的电信号转换板9的模拟量输入端口。输入转换板9的模拟信号通过外接电缆传输至采集卡10，采集卡10先进行通道扫描及增益运算处理，来优化模拟信号转换效率及精度，然后对模拟信号进行高速A/D转换。
经过信号采集模块采集、转换及运算后，数字信号通过PCI接口，传输至工控机11内等待基于数字信号滤波，采样，小波分析等数字信号处理。经过多次数字处理后的特征信号，在基于势能函数分类模型分析识别后，由人机界面(HMI)显示带锯锯切负载特性及负载变化。
如图3所示，基于金属带锯条声发射特性的锯切负载检测方法，包括以下步骤：
在带锯工作运行时，所述的声波传感器检测带锯切声发射信号，输出模拟量信号值ai(t)。所述的信号值ai(t)经由所述的信号采集模块进行信号放大、AD转换，其中所述的信号采集模块配有自动通道/增益扫描电路及稳压滤波电路，可对所述的信号值ai(t)进行前置预处理。
经所述的信号采集模块后，输出数字信号值x(t)至信号分析模块。所述的信号分析模块集成了小波分析方法，相应的离散小波变换为                                               ,其中ψ j,k (t)为小波函数，，a0>0是常数，j,k∈Z,经ψ j,k (t)作用的小波变换实际上把信号x(t)的频带范围
Figure DEST_PATH_IMAGE006
限制在[ω *-Δω, ω *+Δω]子频带内，小波变换结果是这个频带内的时域分量。通过离散小波变换，可以使计算机分析信号在特定的时、频窗范围内的能量特征。
经过信号分析模块中的小波分析后的声发射信号，可提取声发射能量特征向量，再利用信号分析模块的势能函数分类模型，可对锯切负载进行智能识别。声发射信号的锯切负载识别采用势能函数分类模型，将能量特征矢量表示成[X k],其中k=1,2,…N，任意一个能量特征矢量的势能函数表示成
Figure DEST_PATH_IMAGE008
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为不为0的实数，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
(X)为归一化正交函数，利用赫尔密特（Hermite）正交函数来构造(X)，
Figure 690919DEST_PATH_IMAGE014
(X)的递推公式为H k+1(X)-2XH k(X) +2KH k-1(X)=0。将反复实验下不同介质中不同负载的锯切声波能量特征集合作为势能函数分类模型训练样本集（X 1, X 2,…, X k），每一锯切声波特征矢量产生相应的势能函数K i（X），得到K k+1(X)与 K k (X)的迭代关系K k+1(X)= K k (X)+ γk+1  K (X, X  k-1)，经过训练而确定的势能函数就是判别函数d k+1(X)= d k (X) + γk+1  K (X, X  k-1)，所有判别函数构成锯切负载识别模型。在势能函数分类模型训练完成后，用势能函数分类模型识别检验样本与实际锯切负载三向力进行比较来检验模型的准确性。
所述的声发射信号经过势能函数分类模型智能识别，最终通过人机接口传送至人机界面模块，人机界面模块将经过势能函数分类模型智能识别后的声发射信号转换成实际锯切负载值并显示在人机界面上。

Claims (1)

1.基于金属带锯条声发射特性的锯切负载检测装置，包括第一声波传感器、第二声波传感器、安装支架、前置放大器、转换板、数据采集卡、工控机；其中声发射传感器模块包括第一声波传感器和第二声波传感器及安装支架,其中第二声波传感器为贴片式声波传感器；信号采集模块包括前置放大器和转换板及数据采集卡；信号分析模块及人机界面模块均集成于工控机内； 
其特征在于：所述的第一声波传感器通过安装支架固定在金属带锯床导向装置上，导向轮的轴固定在金属带锯床导向装置上，导向轮与带锯条紧密贴合，且导向轮的轮轴方向与带锯条的运动方向垂直，所述的第二声波传感器固定于导向轮的轴上； 
第一声波传感器和第二声波传感器的信号输出端口与前置放大器的模拟量输入端口连接，前置放大器以单端连接的信号转换模式连接到转换板的模拟量输入端口，转换板通过外接电缆传输至数据采集卡，数据采集卡通过PCI接口传输至工控机。 
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103949727A (zh) * 2014-04-23 2014-07-30 杭州电子科技大学 一种基于双脉冲特性的金属带锯锯切装置及方法
CN104475864A (zh) * 2014-11-28 2015-04-01 杭州电子科技大学 一种基于电液伺服激振的振动锯切装置及方法
TWI583469B (zh) * 2014-09-02 2017-05-21 高聖精密機電股份有限公司 帶鋸機健康診斷系統
US9901998B2 (en) 2014-04-29 2018-02-27 Cosen Mechatronics Co., Ltd. Bandsaw machine health monitoring system
TWI744753B (zh) * 2019-05-31 2021-11-01 高聖精密機電股份有限公司 可攜式機台健康診斷系統

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103949727A (zh) * 2014-04-23 2014-07-30 杭州电子科技大学 一种基于双脉冲特性的金属带锯锯切装置及方法
CN103949727B (zh) * 2014-04-23 2016-11-23 杭州电子科技大学 一种基于双脉冲特性的金属带锯锯切方法
US9901998B2 (en) 2014-04-29 2018-02-27 Cosen Mechatronics Co., Ltd. Bandsaw machine health monitoring system
TWI583469B (zh) * 2014-09-02 2017-05-21 高聖精密機電股份有限公司 帶鋸機健康診斷系統
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