Chciałem wykonać układ ochronny do maszyny, którego zadaniem będzie kontrolowanie, czy narzędzie skrawające nie ułamało się. W nowszych typach takich maszyn stosuje się piezoelektryczne czujniki drgań oraz układ, który wyłącza maszynę w sytuacji awaryjnej -- zapewne dźwięk łamanego narzędzia skrawającego jest poza zakresem towarzyszącym normalnej pracy maszyny. Chciałem zapytać, jaki czujnik zastosować, żeby nadawał się do mojego zastosowania oraz żeby można go było kupić w Polsce. Znalazłem czujniki przyspieszenia drgań, prędkości drgań -- nie wiem, który będzie odpowiedni. Nie orientuję się, jakie parametry powinien mieć taki czujnik, żeby nadawać się do zastosowania w ochronie maszyny.
Czujnik jest mniej istotny niż algorytm. Nawet zwykła płytka piezoceramiczna powinna się sprawdzić, ale dopracowanie algorytmu to już będzie kosztowało nieco pracy sprawnego programisty i eksperymentatora.
Jeśli chodzi o urządzenie, które na podstawie sygnału z czujnika ma decydować o wyłączeniu maszyny po awarii, to znalazłem dwa rozwiązania:
Proste. Wyłącza maszynę, gdy sygnał przekroczy pewną wartość. Takie urządzenie planowałem sobie zrobić. Czy to jest coś bardziej skomplikowanego niż odczyt wartości sygnału z czujnika i wyłączanie maszyny, gdy sygnał ten przekroczy ustawioną wartość?
Bardziej skomplikowane. Zapamiętuje się wartość sygnału w różnych momentach cyklu pracy (urządzenia na ogół obrazują to na wykresie).
Uśrednianie się przyda. Inaczej jak majster walnie pięścią w stół to się wyłączy. Algorytm zależy od maszyny. Można na przykład liczyć wędrującą medianę.
Można zrobić. Wyłączasz maszynę i jednocześnie zatrzymujesz zapamiętywanie wartości. Ściągasz, jak jest potrzeba.
A sam czujnik można gdzieś taniej kupić? Niemcy proponują mi samą taką płytkę, bez obudowy, za ok. 200zł. W Polsce firma proponuje czujnik z obudową za 700zł.
Rozumiem, że takie urządzenie wyposażone jest w jakiś tajny, skompilowany algorytm detekcji, z którego potrzeby zastosowania nie zdaję sobie na razie sprawy, i w związku z tym próbuję zrobić coś samodzielnie. Czy mógłbyś uchylić rąbka tajemnicy i napisać, co w takim analizatorze siedzi, jaki algorytm pracuje?
Niektóre są naprawdę skomplikowane. Algorytm w nich siedzący to analiza cepstrum. Przynajmmiej coś takiego programował kiedyś kolega właśnie do analizy drgań maszyn.
Tak, są analizatory drgań, w grę wchodzi transformata fouriera, badane są składowe. Na razie jestem w temacie początkujący, ale wydaje mi się, że taki prosty detektor, który ma za zadanie wyłączać maszynę, jak brzdęknie łamane narzędzie nie będzie w miarę skomplikowany. Napisałem do kilku firmy, które robią detektory deklarując, że są "low-cost". Może nie warto w ogóle robić samemu, bo cena będzie niska. Na razie staram się czytać o tym temacie.
Dlatego warto rozważyć, czy *w tym* przypadku to właściwe podejście. Jeśli chodzi *tylko* o wykrycie złamania się noża *w konkretnym* układzie maszyny, to może da się prościej. Choćby zwykłym czujnikiem optycznym lub indukcyjnym. Albo kamerą obserwującą narzędzie.
W dzisiejszych czasach DSP kosztuje grosze w porównaniu z tym, co kosztowało w taaamtych czaaaasach (1984 rok). Capstrum ma podobno zalety w porównaniu ze zwykłym Fourierem, że potrafi się dynamicznie dopasować do zwykłych drgań maszyny. Nie znam się na tym, ale tyle pamiętam z rozmów z kolegą. Myślę jednak, że gotowe sensory w normalnych cenach są już dostępne prosto z półki.
Każda firma, która takie urządzenia robi pewnie nie zdradza swoich tajemnic.
Podejrzewam jednak, że nie jest to łatwa sprawa i takie czujniki są skuteczne tylko w sprzężeniu z konkretnym uchwytem i skojarzone ze sterowaniem maszyny.
Mam wrażenie, że akustyczne są rzadkie i muszą sprawiać trudności.
Obawiam się, że jest to ambitne zadanie, ale do odważnych Świat należy.
najprostsze (DISC FLEX) czujniki u Niemców kosztują ok 250 zł. Czujniki w obudowach kosztują w polskich firmach od 700 do 1200 zł.
Co do samych sterowników, to w Polsce znalazłem dwie firmy, które mają autorskie rozwiązania. Jedna z firm podała koszt ok. 1000 zł za sterownik. A tak wygląda taki prosty sterownik zagraniczny
formatting link
Nie mam pewności, ale taki sterownik chyba nie robi jakiejś bardziej skomplikowanej analizy sygnału z czujnika drgań poza pomiarem częstotliwości albo amplitudy, ew. przyspieszenia.
W maszynie, którą chcę zabezpieczyć elementy ruchome są odkryte i może zastanowię się, żeby zastosować jakiś optyczny (fotokomórka) układ sprawdzania, czy narzędzie jest na swoim miejscu w określonym momencie cyklu. Natomiast gdyby udało mi się kupić czujnik drgań niedrogo, to chętnie bym z nim poeksperymentował.
Możesz kupić dowolny czujnik przyspieszenia firmy twojego zaufania. Np. Analog Devices ma worki tego. Ceny dość przystępne, bo od ok. 5EUR za sztukę, czasem mniej. Jednoosiowe są dość tanie, 3 osiowe odpowiednio droższe. Jak weźmiesz z wyjściem cyfrowym, to możesz podłączyć bezpośrednio do procka i bawić się algorytmami, aż ci przejdzie ;-).
Ten sterownik niekoniecznie jest do tego celu przeznaczony, ale do trochę bardziej krytycznych błędów (tzw. kolizji). Proponuję się dowiedzieć też jaka jest jego cena, jakich czujników wymaga i może zapoznać się z literaturą tematu. Hasło: tool breakage detection
Życzę miłej lektury i powodzenia w realizacji celu.
Ok, zacznijmy prościej. (założę że to frezarka 3 osiowa) Co chcesz tak naprawdę uzyskać?
1.Czy potrzebujesz zatrzymać produkcję po ułamaniu się freza, gdyż szkoda czasu na jałowe frezowanie?
2.Czy potrzebujesz zatrzymać maszynę, gdyż frezowanie z przykładowo wykruszonym narzędziem jest niszczące dla maszyny/detalu?
3.Czy chcesz zatrzymać maszynę, gdyż obawiasz się, że kolejne narzędzie zostanie zniszczone, jeżeli poprzednie nie wykonało swojej pracy? (tzw. resztki przykładowo)
Pytam serio, gdyż w zależności co chcesz osiągnąć, różne środki możesz zastosować.
Dobrze było by, gdybyś określił, czy masz chłodzenie, bo jeśli tak, to optyczne na dzień dobry bym odpuścił (co prawda Blum chwali się, że wykrywa złamane ostrze nawet przez emulsję, ale nie wierzę ;) ). Czy masz jakąkolwiek sondę narzędziową na maszynie, czy sterownie umożliwia uruchamianie dowolnych makr?
Teraz tak na szybko:
wystarczy jakikolwiek czuły czujnik drgań na korpusie/wrzecionie. Dużo maszyna ma czujnik drgań przewidziany w sterowaniu, czasami nawet fizycznie zamontowane są. Wystarczy wtedy proste makro badające czy przez jakiś czas nie ma przypadkiem ciszy od narzędzia i masz informację czy skrawasz, czy tylko symulujesz. Możesz dodatkowo powiązać decyzję z przykładowo cyklem roboczym, będziesz miał wygodniej w doborze czasu (cykl roboczy rzadko bywa wykorzystywany do długich przejazdów dostawczych, więc można dać mały czas na reakcję).
Zazwyczaj jest tak, że wyłamaniu ulegają krawędzie tnące (jeśli trochę przesadzisz), lub złamany zostaje cały frez (jeśli dużo przesadzisz) - tak ogólnikowo. W pierwszym przypadku mocno wzrosną Ci drgania na wrzecionie - i to skokowo. Jeśli nic z tym nie zrobisz, to prawdopodobne jest, że za moment ułamiesz całego freza, wtedy drgania uspokoją się całkowicie (przynajmniej te od narzędzia). Możesz przy pomocy czujnika drgań badać przekroczenie drgań. Dużo sterowań ma wprost taki algorytm zaszyty. Trzeba tylko sprawdzić czy jest zamontowany sensor i wypełnić tabelkę progów dla każdego narzędzia.
Można tak napisać postprocesor, aby dokładał do kodu Twoje makro (jak piszesz ręcznie, to tym bardziej). W makrze tym sprawdzaj długość narzędzia przed każdą wymianą. Masz pewne że zadziała, przy okazji możesz korygować zużycie narzędzia. Niestety będziesz tracił na to trochę czasu maszyny.
Dalej, darował bym sobie wykrywanie odgłosu pękającego narzędzia gdyż:
- inaczej będzie pękał frez 3mm a inaczej 20mm i to nawet jak są z tego samego materiału,
- zupełnie innych odgłosów spodziewał bym się po narzędziu HSS, a innego po VHM,
- są narzędzia, które nie pękają w tradycyjnym rozumieniu i wtedy nie ma co po prostu wykrywać (przykładowo głowiczki z dokręcanymi płytkami skrawającymi)
- nie masz żadnej, ale to żadnej gwarancji, że frezowany detal nie _zaśpiewa_ dokładnie w okienko Twojego czujnika podczas frezowania :) Co wtedy powiesz klientowi? Panie nie da się tego detalu zrobić? ;)
Uff... nie lubię długich postów, ale i tak temat dopiero _liźnięty_. Podpowiem jeszcze, że stół->detal->frez->wrzeciono->ośZ->korpus->osieXY->stół tworzą od czasu do czasu zamknięty obwód elektryczny, dużych prądów puścić tą drogą nie wolno, bo łożyskowania padną, ale malutkie? :)
ElectronDepot website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here.
All logos and trade names are the property of their respective owners.