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光纖光纜

利用高精度光纖間距傳感器進行機床監控(二)

星之球激光 來源:21ic2012-06-29 我要評論(0 )   

由數據匹配儀器和傳感器構成的整套系統由Fraunhofer IPT研究所在Achen建立的Fionec有限責任公司進行生產和銷售。 在這個系統中,旋轉的回轉體零部件的圓度和圓跳動對檢...

       由數據匹配儀器和傳感器構成的整套系統由Fraunhofer IPT研究所在Achen建立的Fionec有限責任公司進行生產和銷售。

  在這個系統中,旋轉的回轉體零部件的圓度和圓跳動對檢測的精度、噪聲和整個系統的磨損有著重要的影響,源于它們的錯誤信號應在生產加工過程中及時的予以識別并排除,其中包括機床重要的零部件,如輸出軸、轉子、主軸、軋輥(支撐輥和工作輥)和導向輥。在這些回轉體零件上應安裝傳感器,以便采集重要的生產過程數據,及時地采取必要措施。

  在這種檢測方法中,旋轉零部件工作時在外力作用下可能產生的變形(可在多個不同的檢測點對旋轉零部件在外力作用下的變形進行檢測),在生產工作過程中出現的旋轉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。

  這種技術可以直接應用于如印刷領域中,在這個領域中,軋輥類零部件的圓度和圓跳動誤差對印刷品的質量有著直接的影響。另一個可以直接采用這種檢測技術的領域是軋輥生產企業,因為這個領域中需要對生產光導塑料薄膜軋輥表面的微觀結構進行檢測。

  在這種情況下,利用光纖傳導的間距檢測傳感器在多個檢測點進行檢測是非常合適的,因為這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的應用情況,專門設計和制造了一個試驗臺。這個試驗臺的結構非常復雜,對其剛性和穩定性都有著非常高的要求。在2009年度Stuttgart舉辦的Control 2009展覽會期間,Fraunhofer IPT研究所就展示了一個這樣的試驗臺:利用不同的光纖傳感器進行生產過程的監控。 

圖2 對不同的旋轉對稱物體進行檢測監控的臥式床身檢測試驗臺

  該試驗臺采用的是臥式床身結構,床身中的主軸由電動機驅動,為了能夠對不同的旋轉系統進行檢測,床身兩側都配備了連接用的離合裝置。

  檢測單元和檢測數據評判單元的同步,以及主軸旋轉運動的同步是通過編碼器來實現的。解碼器的設置使它能夠根據旋轉角度的大小產生相應的TTL觸發信號,并把這些觸發信號發送到評判單元中,對攝像機的工作過程進行控制。攝像機所采集的數據信息會經過分析軟件進行處理,每兩個觸發信號之間對應的轉角相當于0.1。

  作為檢測傳感器,有三種可以與光纖開關耦合使用的光纖光學傳感器可供選用。利用這種光纖開關,系統可以在光纖和檢測傳感器之間轉換,從而實現檢測點位置與旋轉運動的同步。各傳感器利用標定面統一進行標定,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

  對于每個回轉對稱體的檢測,都必須包括對其偏心、形狀誤差、波形度和粗糙度的檢測。為了能夠對被測物體得出有說服力的結論,需要對檢測數據進行過濾,對每個特征值都要進行專門的研究,這樣就可以實現在生產過程中單獨的對檢測值的特征進行監控了。

  為了實現對檢測數據的過濾,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,因為檢測到的數據信息來自不同的頻率段。

  利用一個非對中安裝的部件可以對信號進行調制,調制信號的頻率與旋轉物體的頻率相同。在這種情況下,圓形零件的圓度狀況就非常容易識別出來了。這種檢測頻率由低通濾波器進行過濾,形狀誤差和波形度誤差利用帶通濾波器進行過濾,而粗糙度則是利用高通濾波器進行過濾。

  經過過濾的信號(形狀誤差、波形度和粗糙度等)都會按照DIN/ISO 12181-2標準和11562標準進行特征值標準化處理,通過這種監控方法可以實現零部件狀態的追述。

  為了進一步提高該系統的可集成性,Fraunhofer IPT研究所計劃進一步的縮小傳感器的直徑,并計劃研發生產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,還可以實現不同角度的檢測。

  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,以實現對力、膨脹和溫度的附加檢測。這種檢測技術已經成功的運用于市場,出現在工業企業的日常檢測中。這種檢測技術還可以應用于建筑物狀態的監控、風力發電設備葉片狀態的監控、管道以及油田設備的監控等。

 

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