由數(shù)據(jù)匹配儀器和傳感器構(gòu)成的整套系統(tǒng)由Fraunhofer IPT研究所在Achen建立的Fionec有限責(zé)任公司進(jìn)行生產(chǎn)和銷售。
在這個(gè)系統(tǒng)中，旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)體零部件的圓度和圓跳動(dòng)對檢測的精度、噪聲和整個(gè)系統(tǒng)的磨損有著重要的影響，源于它們的錯(cuò)誤信號(hào)應(yīng)在生產(chǎn)加工過程中及時(shí)的予以識(shí)別并排除，其中包括機(jī)床重要的零部件，如輸出軸、轉(zhuǎn)子、主軸、軋輥（支撐輥和工作輥）和導(dǎo)向輥。在這些回轉(zhuǎn)體零件上應(yīng)安裝傳感器，以便采集重要的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，及時(shí)地采取必要措施。
在這種檢測方法中，旋轉(zhuǎn)零部件工作時(shí)在外力作用下可能產(chǎn)生的變形（可在多個(gè)不同的檢測點(diǎn)對旋轉(zhuǎn)零部件在外力作用下的變形進(jìn)行檢測），在生產(chǎn)工作過程中出現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)零部件表面磨損和形狀磨損（剝離、粘附、表面擠壓碎裂和摩擦）等可以是重要的被檢測參數(shù)。
這種技術(shù)可以直接應(yīng)用于如印刷領(lǐng)域中，在這個(gè)領(lǐng)域中，軋輥類零部件的圓度和圓跳動(dòng)誤差對印刷品的質(zhì)量有著直接的影響。另一個(gè)可以直接采用這種檢測技術(shù)的領(lǐng)域是軋輥生產(chǎn)企業(yè)，因?yàn)檫@個(gè)領(lǐng)域中需要對生產(chǎn)光導(dǎo)塑料薄膜軋輥表面的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測。
在這種情況下，利用光纖傳導(dǎo)的間距檢測傳感器在多個(gè)檢測點(diǎn)進(jìn)行檢測是非常合適的，因?yàn)檫@些檢測傳感器的安裝所需的空間很小（微型傳感器），采用的是非接觸式檢測，不會(huì)對被測表面帶來損害，在傳感器和被測物體之間沒有相互作用和影響。
為了能夠演示這種檢測技術(shù)的應(yīng)用情況，專門設(shè)計(jì)和制造了一個(gè)試驗(yàn)臺(tái)。這個(gè)試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，對其剛性和穩(wěn)定性都有著非常高的要求。在2009年度Stuttgart舉辦的Control 2009展覽會(huì)期間，F(xiàn)raunhofer IPT研究所就展示了一個(gè)這樣的試驗(yàn)臺(tái)：利用不同的光纖傳感器進(jìn)行生產(chǎn)過程的監(jiān)控。
圖2 對不同的旋轉(zhuǎn)對稱物體進(jìn)行檢測監(jiān)控的臥式床身檢測試驗(yàn)臺(tái)
該試驗(yàn)臺(tái)采用的是臥式床身結(jié)構(gòu)，床身中的主軸由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，為了能夠?qū)Σ煌男D(zhuǎn)系統(tǒng)進(jìn)行檢測，床身兩側(cè)都配備了連接用的離合裝置。
檢測單元和檢測數(shù)據(jù)評判單元的同步，以及主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同步是通過編碼器來實(shí)現(xiàn)的。解碼器的設(shè)置使它能夠根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度的大小產(chǎn)生相應(yīng)的TTL觸發(fā)信號(hào)，并把這些觸發(fā)信號(hào)發(fā)送到評判單元中，對攝像機(jī)的工作過程進(jìn)行控制。攝像機(jī)所采集的數(shù)據(jù)信息會(huì)經(jīng)過分析軟件進(jìn)行處理，每兩個(gè)觸發(fā)信號(hào)之間對應(yīng)的轉(zhuǎn)角相當(dāng)于0.1。
作為檢測傳感器，有三種可以與光纖開關(guān)耦合使用的光纖光學(xué)傳感器可供選用。利用這種光纖開關(guān)，系統(tǒng)可以在光纖和檢測傳感器之間轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)檢測點(diǎn)位置與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同步。各傳感器利用標(biāo)定面統(tǒng)一進(jìn)行標(biāo)定，從而使其檢測值為固定的反射值。
用于粗糙度檢測的專用傳感器
對于每個(gè)回轉(zhuǎn)對稱體的檢測，都必須包括對其偏心、形狀誤差、波形度和粗糙度的檢測。為了能夠?qū)Ρ粶y物體得出有說服力的結(jié)論，需要對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，對每個(gè)特征值都要進(jìn)行專門的研究，這樣就可以實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)過程中單獨(dú)的對檢測值的特征進(jìn)行監(jiān)控了。
為了實(shí)現(xiàn)對檢測數(shù)據(jù)的過濾，使用了多種濾波器，包括低通濾波器、帶通濾波器和高通濾波器，因?yàn)闄z測到的數(shù)據(jù)信息來自不同的頻率段。
利用一個(gè)非對中安裝的部件可以對信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制信號(hào)的頻率與旋轉(zhuǎn)物體的頻率相同。在這種情況下，圓形零件的圓度狀況就非常容易識(shí)別出來了。這種檢測頻率由低通濾波器進(jìn)行過濾，形狀誤差和波形度誤差利用帶通濾波器進(jìn)行過濾，而粗糙度則是利用高通濾波器進(jìn)行過濾。
經(jīng)過過濾的信號(hào)（形狀誤差、波形度和粗糙度等）都會(huì)按照DIN/ISO 12181-2標(biāo)準(zhǔn)和11562標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行特征值標(biāo)準(zhǔn)化處理，通過這種監(jiān)控方法可以實(shí)現(xiàn)零部件狀態(tài)的追述。
為了進(jìn)一步提高該系統(tǒng)的可集成性，F(xiàn)raunhofer IPT研究所計(jì)劃進(jìn)一步的縮小傳感器的直徑，并計(jì)劃研發(fā)生產(chǎn)專門用于粗糙度檢測的傳感器。通過對傳感器端部的特殊處理，還可以實(shí)現(xiàn)不同角度的檢測。
在這種間距檢測中，也可以使用其他光纖傳感器，如光纖Bragg光柵（FBG）傳感器，以實(shí)現(xiàn)對力、膨脹和溫度的附加檢測。這種檢測技術(shù)已經(jīng)成功的運(yùn)用于市場，出現(xiàn)在工業(yè)企業(yè)的日常檢測中。這種檢測技術(shù)還可以應(yīng)用于建筑物狀態(tài)的監(jiān)控、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備葉片狀態(tài)的監(jiān)控、管道以及油田設(shè)備的監(jiān)控等。
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