SE516954C2 - A method and apparatus for determining the roundness of a rotating workpiece - Google Patents

A method and apparatus for determining the roundness of a rotating workpiece

Info

Publication number
SE516954C2
SE516954C2 SE9904570A SE9904570A SE516954C2 SE 516954 C2 SE516954 C2 SE 516954C2 SE 9904570 A SE9904570 A SE 9904570A SE 9904570 A SE9904570 A SE 9904570A SE 516954 C2 SE516954 C2 SE 516954C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
workpiece
roundness
acoustic emission
energy distribution
determining
Prior art date
Application number
SE9904570A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE9904570D0 (en
SE9904570L (en
Inventor
Erik Hellstroem
Original Assignee
Lidkoeping Machine Tools Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lidkoeping Machine Tools Ab filed Critical Lidkoeping Machine Tools Ab
Priority to SE9904570A priority Critical patent/SE516954C2/en
Publication of SE9904570D0 publication Critical patent/SE9904570D0/en
Priority to PCT/SE2000/002376 priority patent/WO2001044753A1/en
Priority to AU22400/01A priority patent/AU2240001A/en
Publication of SE9904570L publication Critical patent/SE9904570L/en
Publication of SE516954C2 publication Critical patent/SE516954C2/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B17/00—Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations
    • G01B17/08—Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/14—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object using acoustic emission techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/46—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by spectral analysis, e.g. Fourier analysis or wavelet analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/01—Indexing codes associated with the measuring variable
    • G01N2291/015—Attenuation, scattering
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26—Scanned objects
    • G01N2291/263—Surfaces
    • G01N2291/2634—Surfaces cylindrical from outside

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)

Abstract

In a method and an apparatus, the acoustic emission signal is used to determine the roundness of a workpiece. The cutting variation is monitored by sampling the acoustic emission signal. The cutting variation is then correlated, preferably in the frequency domain, to the workpiece roundness. By using such a method there is no need to perform post-grinding measurements in order to determine the roundness error of the ground workpiece.

Description

516 '954 2. arbetsstycke genom den amplitudvariation som en kontaktpunkt på arbetsstycket kommer att känna när arbetsstycket roteras ett varv. Detta kan beskrivas genom följande exempel. 516 '954 2. workpiece by the amplitude variation that a contact point on the workpiece will feel when the workpiece is rotated one revolution. This can be described by the following example.

Antag att ett arbetsstycke efter en avslutad operation har en maximal radievariation på ungefär 4 um och den form som visas i figur l.Assume that a workpiece after a completed operation has a maximum radius variation of approximately 4 μm and the shape shown in Figure 1.

Arbetsstycket mäts för att ta reda pà om kravet på en bestämd maximal ovalitet är uppfyllt. Dessa variationer kan uttryckas om en förskjutningsvariation mäts över omkretsen på arbetsstycket.The workpiece is measured to find out if the requirement for a specific maximum ovality is met. These variations can be expressed if a displacement variation is measured over the circumference of the workpiece.

Figur 2 visar en ideal kurva där amplitudvariationen (pm), mäts över ett varv.Figure 2 shows an ideal curve where the amplitude variation (pm) is measured over one revolution.

Signalen uppdelas normalt med Fourierteknik i dess frekvenskomponenter med motsvarande amplituder. Det är nu möjligt att uttrycka rundhetsfelet som separata lober med möjlighet att jämföra förskjutningen hos varje lob (ovalitet, tre hörn osv.) genom den uppmätta amplituden.The signal is normally divided by Fourier technology into its frequency components with corresponding amplitudes. It is now possible to express the roundness error as separate lobes with the possibility of comparing the displacement of each lobe (ovality, three corners, etc.) by the measured amplitude.

I exemplet ovan kan man tydligt se ovalitet med en överlagrad trehörnslob. Verkligheten är mer komplicerad än så här och olika tekniker tillämpas för att beakta mätfel och effekter av olika filtertekniker. Det är också viktigt att kompensera för karakteristik hos olika sensorer.In the example above, you can clearly see ovality with a superimposed triangular lobe. The reality is more complicated than this and different techniques are applied to take into account measurement errors and effects of different filter techniques. It is also important to compensate for the characteristics of different sensors.

Vidare är akustisk emission (AE) elastiska vågor som produceras genom mikroskopisk deformation som uppstår i material när de belastas. Dessa elastiska belastningsvågor är resultatet av snabb frigörelse av spänningsenergi i ett material på grund av interna strukturella omarrangeringar. Belastningsvågorna överförs och fortplantas av materialet och/eller andra material ihopkopplade med AE-källan, vilket slutligen resulterar i en förskjutning av ytan där en sensor är monterad. Förskjutningen av ytan överförs till en elektrisk signal medelst exempelvis en 516 954 i ' .3 _ piezoelektrisk omvandlare. Den akustiska emissionssignalen genereras i deformationszonen för skärprocessen, vilket därigenom tillhandahåller en möjlighet att undersöka olika steg i processen. Frekvenserna hos signalen beror på arbetsmaterialen och belastningsförhållandena, och sträcker sig från det konventionella akustiska området till MHz.Furthermore, acoustic emission (AE) are elastic waves produced by microscopic deformation that occur in materials when loaded. These elastic load waves are the result of rapid release of stress energy in a material due to internal structural rearrangements. The load waves are transmitted and propagated by the material and / or other materials connected to the AE source, which ultimately results in a displacement of the surface where a sensor is mounted. The displacement of the surface is transmitted to an electrical signal by means of, for example, a piezoelectric transducer. The acoustic emission signal is generated in the deformation zone of the cutting process, thereby providing an opportunity to investigate different steps in the process. The frequencies of the signal depend on the working materials and the load conditions, and range from the conventional acoustic range to MHz.

Tidigare känd teknik visar dock ej någon teknik för att kvantifiera eller bestämma rundhetsfel med möjlighet till utvärderingar i realtid. Ett slipat arbetsstycke måste istället avlägsnas från slipmaskinen för mätning av rundhetsfelet. Detta är givetvis ej önskvärt och kostsamt.However, prior art does not show any technique for quantifying or determining roundness errors with the possibility of real-time evaluations. A ground workpiece must instead be removed from the grinder to measure the roundness error. This is of course undesirable and costly.

KORT REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att övervinna problemen som beskrivits ovan och att tillhandahålla en metod och en apparat med vilken rundhet hos ett arbetsstycke kan bestämmas i realtid utan att mätningar behöver utföras på arbetsstycket efter slipningen för att bestämma rundhetsfel.BRIEF SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to overcome the problems described above and to provide a method and apparatus by which the roundness of a workpiece can be determined in real time without measurements having to be made on the workpiece after grinding to determine roundness errors.

Detta syfte och andra uppnås genom en metod där den akustiska emissionssignalen används för att bestämma rundheten hos ett arbetsstycke. Skärvariationen övervakas genom sampling av den akustiska emissionssignalen. Skärvariationen svarar mot arbetsstyckets rundhet, företrädesvis i frekvensdomänen.This object and others are achieved by a method in which the acoustic emission signal is used to determine the roundness of a workpiece. The cutting variation is monitored by sampling the acoustic emission signal. The cutting variation corresponds to the roundness of the workpiece, preferably in the frequency domain.

Genom att använda en sådan teknik är det inte nödvändigt att utföra mätningar efter slipning för att bestämma rundhetsfel hos det slipade arbetsstycket.By using such a technique, it is not necessary to perform measurements after grinding to determine roundness errors of the ground workpiece.

Användningen av metoden och apparaten medför att maskinen kan börja producera arbetsstycken av viss kvalitet, med en hög sannolikhet att vara inom toleranser innan traditionella mätningar efter slipningen har bekräftat kvaliteten hos arbetsstycket. Hög produktionsvolym kan därmed spara tid vid . , , « u» 516 954 'i uppstartningsfasen för en ny typ av arbetsstycke vid inställning av maskinverktyget, eftersom väntetid från en mätningsavdelning kan reduceras eller elimineras.The use of the method and the device means that the machine can start producing workpieces of a certain quality, with a high probability of being within tolerances before traditional measurements after grinding have confirmed the quality of the workpiece. High production volume can thus save time. ,, «U» 516 954 'in the start-up phase for a new type of workpiece when setting up the machine tool, since the waiting time from a measuring department can be reduced or eliminated.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas mer i detalj med hänvisning till de bifogade ritningarna, där: Fig. 1 är ett diagram som illustrerar rundhetsfel hos ett arbetsstycke, Fig. 2 är ett diagram som illustrerar amplituden hos rundhetsfelet för arbetsstycket motsvarande fig. 1, Fig. 3 är en generell vy över ett system för att bestämma rundheten hos ett arbetsstycke, Fig. 4 är ett flödesschema som illustrerar de steg som utförs i den signalprocessor som visas i fig. 3, Fig. 5 är ett exempel på ett polàrdiagram som resultat från processen illustrerad i fig. 4, Fig. 6 illustrerar ett spektrum för polärdiagrammet enligt fig. 5.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 is a diagram illustrating the roundness error of a workpiece, Fig. 2 is a diagram illustrating the amplitude of the roundness error of the workpiece corresponding to Figs. Fig. 3 is a general view of a system for determining the roundness of a workpiece, Fig. 4 is a flow chart illustrating the steps performed in the signal processor shown in Fig. 3; Fig. 5 is an example of a polar diagram as a result of the process illustrated in Fig. 4, Fig. 6 illustrates a spectrum of the polar diagram according to Fig. 5.

BESKRIVNING Av FÖREDRAGNA UTFöRINGsFoRMER I fig. 3 visas en generell vy av ett system 10 för att bestämma rundheten hos ett roterande arbetsstycke 20. Systemet 10 innefattar en sensor 12, en digital signalprocessor (DSP) 14, och en dator 16. Datorn 16 är företrädesvis förbunden med något lämpligt utgångsmedel, såsom en skrivare eller en skärm (ej visat).DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS Fig. 3 shows a general view of a system 10 for determining the roundness of a rotating workpiece 20. The system 10 includes a sensor 12, a digital signal processor (DSP) 14, and a computer 16. The computer 16 is preferably connected to any suitable starting material, such as a printer or monitor (not shown).

Sensorn 12 är belägen vid ett lämpligt ställe för att känna av akustiska emissionssignaler från ett arbetsstycke som slipas.The sensor 12 is located at a suitable location for sensing acoustic emission signals from a workpiece being ground.

Läget hos den akustiska emissionssensorn 12 kommer att påverka amplituden men ej formen hos den erhållna signalen. En lämplig placering för sensorn kan vara vid spindeln för arbetsstycket.The position of the acoustic emission sensor 12 will affect the amplitude but not the shape of the obtained signal. A suitable location for the sensor may be at the spindle of the workpiece.

Dessutom bör företrädesvis ett bandpassfilter användas om man 1516 954 5 _ vill ta bort vibrationer och oväsen från maskinen. Exempelvis kan ett bandpassfilter mellan 50 och 100 KHz användas.In addition, a bandpass filter should preferably be used if vibration and noise are to be removed from the machine. For example, a bandpass filter between 50 and 100 KHz can be used.

Generellt genereras emission upp till storleksordningen för megaherz genom den plastiska deformationen vid skärprocessen för arbetsstycket. Sensorn är företrädesvis optimerad för att ge en karakteristik sä distinkt som möjligt i frekvensfönstret för hårdvaran som används för signalbehandling.In general, emissions up to the order of megaherz are generated by the plastic deformation during the cutting process for the workpiece. The sensor is preferably optimized to provide a characteristic as distinct as possible in the frequency window of the hardware used for signal processing.

I fig. 4 visas ett flödesschema för de förfarandesteg som utförs i systemet visat i fig. 3, för att bestämma rundheten hos ett arbetsstycke. I ett steg 401 amplitudmoduleras först signalen frän sensorn och kvadratroten ur kvadratmedelvärdet för den akustiska emissionssignalen (AEmß-värdet) utvärderas i steg 403.Fig. 4 shows a flow chart of the process steps performed in the system shown in Fig. 3, to determine the roundness of a workpiece. In a step 401, the signal from the sensor is first amplitude modulated and the square root of the square mean value of the acoustic emission signal (AEmß value) is evaluated in step 403.

Processinformationen bärs därigenom av emissionsomràdet ovanför det påverkande vibrationsområdet (0-20 KHz), eftersom det höga frekvensområdet för den akustiska emissionssignalen (AE- signalen) ej påverkas av lågfrekventa vibrationer från variationer hos skàrkraften i slipzonen vid utsändning fràn maskinverktyget struktur.The process information is thereby carried by the emission range above the affecting vibration range (0-20 KHz), since the high frequency range of the acoustic emission signal (AE signal) is not affected by low frequency vibrations from variations in the cutting force in the grinding zone when transmitting from the machine tool structure.

Variationerna hos den skärande kraften påverkas givetvis kraftigt av vibrationstillstándet i maskinverktyget och vice versa. På detta sätt kan de vibrationer som påverkar slipzonen studeras med den akustiska emissionstekniken. I ett steg 405 bildas en envelopp för denna högfrekventa signal som analyseras som en analog RMS-signal. Den bildade AE-signalenveloppen innehåller vanligtvis användbar processinformation från 0-1000 Hz.The variations of the cutting force are of course strongly affected by the vibration state of the machine tool and vice versa. In this way, the vibrations that affect the grinding zone can be studied with the acoustic emission technology. In a step 405, an envelope is formed for this high frequency signal which is analyzed as an analog RMS signal. The generated AE signal envelope usually contains useful process information from 0-1000 Hz.

Den bildade analoga enveloppsignalen omvandlas från analog till digital (A/D) i ett steg 407, och matas till den digitala signalprocessorn (DSP). I steg 409 tar DSP:n ut ramar som har ett lämpligt antal sampel, och beräknar ett effektspektrum från de uttagna ramarna i ett steg 411. I en föredragen utföringsform 'S161 954 lo kan ett flertal effektspektrum beräknas, varvid ett genomsnittligt effektspektrum beräknas.The generated analog envelope signal is converted from analog to digital (A / D) in a step 407, and fed to the digital signal processor (DSP). In step 409, the DSP extracts frames having an appropriate number of samples, and calculates a power spectrum from the sampled frames in a step 411. In a preferred embodiment, a plurality of power spectra may be calculated, calculating an average power spectrum.

I ett steg 413 utvärderas därefter energifördelningen i frekvensdomänen. Således utföres en diskret Fouriertransformation (DFT) för den digitala signalen (AEmß), företrädesvis genom att använda en snabb Fouriertransformation (FFT).In a step 413, the energy distribution in the frequency domain is then evaluated. Thus, a discrete Fourier transform (DFT) of the digital signal (AEmß) is performed, preferably using a fast Fourier transform (FFT).

Därefter härleds en energimatris i ett steg 415. Detta utförs i två delsteg: Först härleds ekvation (1) för det första varvet hos arbetsstycket (n=l): em,=,4-snfl2-zvj'-Û-+A1-fin(2-n-fl-b)+.n (1) För det andra och efterföljande varven (n=2,3,m), introduceras ett skift (n-l) och (1-ïfi), vilket resulterar i ekvation (2): em =A -sin(2-fi-f -t)+A,-sin(2-1r-fl-t+(n-1)-2-/z-(1-ç1/1)+..... (2) där Aj - amplitud från spectra fj - frekvens motsvarande Aj t - tid Wj - fasförskjutning m - sampelnummer n - antal varv hos arbetsstycket.Then an energy matrix is derived in a step 415. This is performed in two sub-steps: First, equation (1) is derived for the first revolution of the workpiece (n = 1): em, =, 4-sn fl2- zvj'-Û- + A1- fi n (2-n-fl-b) +. N (1) For the second and subsequent turns (n = 2,3, m), a shift (nl) and (1-ï fi) are introduced, resulting in equation (2 ): em = A -sin (2- fi- f -t) + A, -sin (2-1r- fl- t + (n-1) -2- / z- (1-ç1 / 1) + .. ... (2) where Aj - amplitude from spectra fj - frequency corresponding to Aj t - time Wj - phase shift m - sample number n - number of revolutions of the workpiece.

Frekvenserna (1 till j) väljs företrädesvis som de frekvenser som avviker frän brusnivån. I en föredragen utföringsform erhålles frekvenserna (1 till j) genom att använda ett lämpligt 516 954 1% 7' filter. Energin kan beräknas för varje dataposition och justeras mot varje uppsättning dataramar och antal varv som gjorts under detta tidsintervall. Därefter härleds energimatrisen emfl r ekvation (3): 911 912 9111 921 922 931 932 (3) ml m2 mn Matrisen E[m,n] representerar nu ett antal varv hos arbetsstycket (kolumner), och en upplösning för en högsta vågighetsfrekvens (rader). Genom att addera ett varv (genom att addera kolumnerna), till nästa, representeras den mest relevanta radiella skärvariationen hos slipzonen. Således adderas en till en och en_adderas till en, och så vidare.The frequencies (1 to j) are preferably selected as the frequencies deviating from the noise level. In a preferred embodiment, the frequencies (1 to j) are obtained by using a suitable 516 954 1% 7 'filter. The energy can be calculated for each data position and adjusted against each set of data frames and number of revolutions made during this time interval. Then the energy matrix is derived by equation (3): 911 912 9111 921 922 931 932 (3) ml m2 mn The matrix E [m, n] now represents a number of turns of the workpiece (columns), and a resolution for a maximum wave frequency (rows ). By adding one revolution (by adding the columns), to the next, the most relevant radial cutting variation of the grinding zone is represented. Thus one is added to one and one is added to one, and so on.

Bildande av en vektor E genom att addera kolumnerna i matrisen E kommer att ge en uppskattning av rundheten hos arbetsstycket om denna skärform har varit den mest dominanta rakt igenom processen.Formation of a vector E by adding the columns in the matrix E will give an estimate of the roundness of the workpiece if this cutting shape has been the most dominant throughout the process.

Slutligen, i ett steg 417, uppskattas ett estimat av rundheten på arbetsstycket, baserat på energimatrisen enligt ekvation (3).Finally, in a step 417, an estimate of the roundness of the workpiece is estimated, based on the energy matrix according to equation (3).

Detta utföres företrädesvis genom att studera vektorn E, såsom beskrivs mer i detalj nedan i samband med figur 5 och 6.This is preferably done by studying the vector E, as described in more detail below in connection with Figures 5 and 6.

Fig. 5 visar ett exempel där denna teknik har används. En lämplig radie på polärdiagrammet har valts, baserat pà amplitudvariationen hos vektorn Én En lämplig radie kan härledas genom: radiuspomuflo, =x*(Emax ~Emax) , i den mån kvalitativa 0 annu :uno :nun 0 n , 1 nunnan 0 . c vaunoo c annan» . o ,.aol~ . n , 1 un un u n :nu ncvu , n :nun . n »nonon u anno , a , 4 .roa 516 954 6 korrelationer för tillståndet i slipningszonen beaktas, där x är en konstant vald av användaren som radien för polärdiagrammet.Fig. 5 shows an example where this technique has been used. An appropriate radius of the polar diagram has been selected, based on the amplitude variation of the vector Én An appropriate radius can be derived by: radiuspomu fl o, = x * (Emax ~ Emax), to the extent qualitative 0 annu: uno: nun 0 n, 1 nunnan 0. c vaunoo c annan ». o, .aol ~. n, 1 un un u n: nu ncvu, n: nun. n »nonon u anno, a, 4 .roa 516 954 6 correlations for the state of the grinding zone are taken into account, where x is a constant selected by the user as the radius of the polar diagram.

Diagrammet i fig. 5 utgör således ett estimat av arbetsstyckets form, vilket kan användas för att bestämma rundheten hos arbetsstycket istället för att vara tvungen att utföra en särskild mätning vid en separat plats.The diagram in Fig. 5 thus constitutes an estimate of the shape of the workpiece, which can be used to determine the roundness of the workpiece instead of having to perform a special measurement at a separate location.

Estimatet som erhålles på detta sätt kan användas som en ingängssignal i en sluten krets i styrsystemet och/eller visas för operatören för att kontrollera maskinen.The estimate obtained in this way can be used as an input signal in a closed circuit in the control system and / or displayed to the operator to control the machine.

En ny Fouriertransformation av E kommer att ge antalet lober och deras amplituder i förhållande till varandra, där resultatet ses i fig. 6.A new Fourier transform of E will give the number of lobes and their amplitudes relative to each other, where the result is seen in Fig. 6.

Det bör noteras att informationen som framtagits ur det akustiska emissionssystemet är ett analogt RMS-värde.It should be noted that the information extracted from the acoustic emission system is an analogue RMS value.

Förstärkningen kan varieras och därmed också amplituden för variationerna som avkànns i skärzonen. Detta ger en situation där amplituden behöver kalibreras för varje situation, medan pà grund av varierad borttagningsgrad, frekvensinnehàllet kommer att vara detsamma i signalen, oberoende av inställningarna.The gain can be varied and thus also the amplitude of the variations sensed in the cutting zone. This gives a situation where the amplitude needs to be calibrated for each situation, while due to the varying degree of removal, the frequency content will be the same in the signal, regardless of the settings.

Således är det endast lämpligt att utföra relativa jämförelser beträffande amplitud.Thus, it is only convenient to make relative comparisons regarding amplitude.

Slutligen visas i bilagan ett datorprogram skrivet i Matlab där algoritmen tillämpas för att beräkna rundhetsfelet ur ett antal ramar av en digitaliserad akustisk emissionssignal.Finally, the appendix shows a computer program written in Matlab where the algorithm is applied to calculate the roundness error from a number of frames of a digitized acoustic emission signal.

Metoden och apparaten som har här beskrivits uppnår fördelarna av spärning av processvariationer i realtid, varigenom det är möjligt att relatera förändringar av inställningar, verktyg, etc. till den effektiva signaländringen.The method and apparatus described here achieve the benefits of realizing process variations in real time, making it possible to relate changes in settings, tools, etc. to the effective signal change.

Claims (1)

1. 516- 954 V* " 5 PATENTKRAV .En metod enligt krav 1 eller 2, .En metod för att bestämma rundheten hos ett roterande arbetsstycke (20) under pågående slipning av arbetsstycket, baserat på akustisk emission som genereras i en deformationszon för slipningsoperationen, kännetecknad av följande steg: upptaga akustisk emission under slipningsprocessen, bestämma energifördelningen hos den upptagna akustiska emissionen med avseende på frekvens, härleda en energimatris baserat på den bestämda energifördelningen, varvid energimatrisen innefattar kolumner som representerar antal varv hos arbetsstycket (20) och rader som representerar akustisk emissionsfrekvens, och bestämma rundheten hos arbetsstycket (20) baserat på en vektor bildad ur den hàrledda energimatrisen och som representerar variationen hos energifördelningen. .En metod enligt krav 1, kånnetecknad av att steget att bestämma energifördelningen innefattar att utföra en diskret Fouriertransformation av den upptagna akustiska emissionen i digitalt format. kånnetecknad av att energifördelningen synkroniseras mot rotationsfrekvensen hos arbetsstycket (20). En metod enligt något av kraven 1 ~ 3, kânnetecknad av att ett genomsnittligt effektspektrum beräknas ur ett antal beräknade effektspektra för att bestämma energifördelningen. En metod enligt något av kraven 1 - 4, där energifördelningen bildas av ett effektspektrum i digitalt format, kännetecknad av att rundheten hos arbetsstycket bestäms ur en vektor E, 516 954 ID där F är den vektor som bildas genom att addera kolumnerna i den härledda energimatrisen E[m,n]: e: 1 912 em 921 922 en en E [m, n] _ em! em2 ' ' emn i vilken emn=A -sin(2-n-f ~t)+A1-sin(2~fr-fi-t-)+... för det första varvet hos arbetsstycket, och em =A -sin(2-rr-f -t)+A1-sin(2-1z'-fi-t+(n-1)-2-fr-(1-ç1/1)+..... för det andra och efterföljande varven hos arbetsstycket, där Aj - amplitud från spectra fj - frekvens motsvarande Aj t - tid wj - fasförskjutning m - sampelnummer n - antal varv hos arbetsstycket. 6.En metod enligt något av kraven 1 - 5, kännetecknad av att den uppskattning som erhålles när rundheten bestäms, används som en återkopplingssignal för att kontrollera slipningsmaskinen. 7.En apparat för att bestämma rundheten hos ett roterande arbetsstycke (20) under pågående slipning av arbetsstycket, baserat på akustisk emission som genereras i en deformationszon för slipningsoperationen, kännetecknad av att apparaten innefattar: 516 954 y¶¶W'"L“m: H - medel för att upptaga akustisk emission under slipningsprocessen, - medel för att bestämma energifördelningen hos den upptagna akustiska emissionen med avseende på frekvens, - medel för att härleda en energimatris baserat på den bestämda energifördelningen, varvid energimatrisen innefattar kolumner som representerar antal varv hos arbetsstycket (20) och rader som representerar akustisk emissionsfrekvens, och - medel för att bestämma rundheten hos arbetsstycket (20) baserat på en vektor bildad ur den härledda energimatrisen och som representerar variationen hos energifördelningen. 8.En apparat enligt krav 7, kännetecknad av att apparaten vidare innefattar medel för att utföra en diskret Fouriertransformation av den upptagna akustiska emissionen i digitalt format för att bestämma energifördelningen. 9.En apparat enligt krav 7 eller 8, kânnetecknad av att apparaten vidare innefattar medel för att synkronisera energifördelningen mot rotationsfrekvensen för arbetsstycket. 10. En apparat enligt nàgot av kraven 7 - 9, kännetecknad av att apparaten vidare innefattar medel för att beräkna ett genomsnittligt effektspektrum ur ett flertal beräknade effektspektra för att bestämma energifördelningen. ll. En apparat enligt något av kraven 7 - 10, där energifördelningen bildas av ett effektspektrum i digitalt format, kännetecknad av att apparaten vidare innefattar medel för att bestämma rundheten hos arbetsstycket ur en vektor E, där É är den vektor som bildas genom att addera kolumnerna i den härledda energimatrisen E[m,n]: 516- 954 D.. n nu oc: el" en 922 931 es: E [m, n] = eml emz . . em" i vilken em =A -sin(2-1z'-f -t)+A, -sin(2-/r-f'/-t-)+... för det första varvet hos arbetsstycket, och em” =A -sin(2-r:-f-t)+A,-sinQ-/r-fi~t+(n-1)-2-/1-(1-y/,)+..... för det andra och efterföljande varven hos arbetsstycket, där A]- - amplitud från spectra f j - frekvens motsvarande Aj t - tid z//j - fasförskjutning m - sampelnumxner n - antal varv hos arbetsstycket.A method according to claim 1 or 2, a method for determining the roundness of a rotating workpiece (20) during grinding of the workpiece, based on acoustic emission generated in a deformation zone for the grinding operation. , characterized by the following steps: recording acoustic emission during the grinding process, determining the energy distribution of the recorded acoustic emission with respect to frequency, deriving an energy matrix based on the determined energy distribution, the energy matrix comprising columns acoustic emission frequency, and determining the roundness of the workpiece (20) based on a vector formed from the derived energy matrix and representing the variation of the energy distribution. acoustic emission in digital format. characterized in that the energy distribution is synchronized with the rotational frequency of the workpiece (20). A method according to any one of claims 1 ~ 3, characterized in that an average power spectrum is calculated from a number of calculated power spectra to determine the energy distribution. A method according to any one of claims 1 to 4, wherein the energy distribution is formed by a power spectrum in digital format, characterized in that the roundness of the workpiece is determined by a vector E, 516 954 ID where F is the vector formed by adding the columns in the derived energy matrix E [m, n]: e: 1 912 em 921 922 and and E [m, n] _ em! em2 '' emn in which emn = A -sin (2-nf ~ t) + A1-sin (2 ~ fr- fi- t -) + ... for the first turn of the workpiece, and em = A -sin ( 2-rr-f -t) + A1-sin (2-1z'- fi- t + (n-1) -2-fr- (1-ç1 / 1) + ..... for the second and subsequent rounds of a workpiece, where Aj - amplitude from spectra fj - frequency corresponding to Aj t - time wj - phase shift m - sample number n - number of revolutions of the workpiece 6. A method according to any one of claims 1 - 5, characterized in that the estimate obtained when A device for determining the roundness of a rotating workpiece (20) during ongoing grinding of the workpiece, based on acoustic emission generated in a deformation zone for the grinding operation, characterized in that the apparatus comprises: the roundness is determined, is used as a feedback signal to control the grinding machine. : 516 954 y¶¶W '"L“ m: H - means for absorbing acoustic emission during the grinding process, - means for determining the energy distribution of the recorded acoustic emission with respect to fre means, - means for deriving an energy matrix based on the determined energy distribution, the energy matrix comprising columns representing the number of revolutions of the workpiece (20) and rows representing acoustic emission frequency, and - means for determining the roundness of the workpiece (20) based on a vector formed from the derived energy matrix and representing the variation of the energy distribution. An apparatus according to claim 7, characterized in that the apparatus further comprises means for performing a discrete Fourier transform of the recorded acoustic emission in digital format to determine the energy distribution. An apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the apparatus further comprises means for synchronizing the energy distribution with the rotational frequency of the workpiece. An apparatus according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the apparatus further comprises means for calculating an average power spectrum from a plurality of calculated power spectra for determining the energy distribution. ll. An apparatus according to any one of claims 7 to 10, wherein the energy distribution is formed by a power spectrum in digital format, characterized in that the apparatus further comprises means for determining the roundness of the workpiece from a vector E, where É is the vector formed by adding the columns in the derived energy matrix E [m, n]: 516- 954 D .. n nu oc: el "en 922 931 es: E [m, n] = eml emz.. em" in which em = A -sin (2- 1z'-f -t) + A, -sin (2- / r-f '/ - t -) + ... for the first turn of the workpiece, and em "= A -sin (2-r: -ft ) + A, -sinQ- / r- fi ~ t + (n-1) -2- / 1- (1-y /,) + ..... for the second and subsequent turns of the workpiece, where A] - - amplitude from spectra fj - frequency corresponding to Aj t - time z // j - phase shift m - sample numbers n - number of revolutions of the workpiece.
SE9904570A 1999-12-14 1999-12-14 A method and apparatus for determining the roundness of a rotating workpiece SE516954C2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9904570A SE516954C2 (en) 1999-12-14 1999-12-14 A method and apparatus for determining the roundness of a rotating workpiece
PCT/SE2000/002376 WO2001044753A1 (en) 1999-12-14 2000-11-29 A method and an apparatus for measuring roundness errors
AU22400/01A AU2240001A (en) 1999-12-14 2000-11-29 A method and an apparatus for measuring roundness errors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9904570A SE516954C2 (en) 1999-12-14 1999-12-14 A method and apparatus for determining the roundness of a rotating workpiece

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE9904570D0 SE9904570D0 (en) 1999-12-14
SE9904570L SE9904570L (en) 2001-06-15
SE516954C2 true SE516954C2 (en) 2002-03-26

Family

ID=20418118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9904570A SE516954C2 (en) 1999-12-14 1999-12-14 A method and apparatus for determining the roundness of a rotating workpiece

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2240001A (en)
SE (1) SE516954C2 (en)
WO (1) WO2001044753A1 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4093459B2 (en) 2001-09-19 2008-06-04 株式会社リコー Method for detecting protrusions on surface of member for electrophotographic image forming apparatus, detecting apparatus, and production system for member for image forming apparatus
FR2869407B1 (en) * 2004-04-26 2006-06-23 Renault Sas METHOD AND DEVICE FOR MONITORING THE RACKS OF THE TOURILLONS AND THE CRANKSHAFT OF A VILLEBREQUIN
CN102954784B (en) * 2012-11-08 2016-06-01 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 A kind of casing jitter values Measurement and Data Processing method
CN104482911B (en) * 2014-12-12 2017-08-11 燕山大学 Sphericity error assessment method based on error ball
CN105157655A (en) * 2015-05-11 2015-12-16 王灿 Roundness error quick evaluation method based on regional search
JP2019126808A (en) * 2018-01-24 2019-08-01 株式会社石川工場 Process observation method and grind-down processing metho
CN111843754B (en) * 2020-07-31 2021-10-26 中国人民解放军国防科技大学 Method for determinacy shaping excircle roundness of shaft part

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3020348A1 (en) * 1980-05-29 1981-12-03 Roland Dipl.-Chem. Dr. 5400 Koblenz Milker Smoothness tester for paper - uses record desk with metal head replacing needle and digital vibration spectrum display
GB8826640D0 (en) * 1988-11-15 1988-12-21 Sensotect Ltd Apparatus for determining surface roughness of material
US5643051A (en) * 1995-06-16 1997-07-01 The University Of Connecticut Centerless grinding process and apparatus therefor
DE19620972A1 (en) * 1996-05-24 1997-11-27 Winter & Sohn Ernst Method and device for processing an annular CBN or diamond coating of grinding wheels

Also Published As

Publication number Publication date
AU2240001A (en) 2001-06-25
SE9904570D0 (en) 1999-12-14
SE9904570L (en) 2001-06-15
WO2001044753A1 (en) 2001-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10352823B2 (en) Methods of analysing apparatus
US9341602B2 (en) Ultrasound generating apparatus, and methods for generating ultrasound
EP0655623B1 (en) Relative resonant frequency shifts to detect cracks
US20090319206A1 (en) Timing analysis
CN109000787A (en) Tip-Timing vibration measuring system caliberating device and method
CN203133033U (en) Fruit firmness nondestructive detection device based on laser doppler vibrometry
TWI766489B (en) Monitoring method and system for machine tool
CN110470381A (en) A method of verifying blade synchronization vibration parameters identification algorithm accuracy
CN110686858A (en) Sound explosion measurement wind tunnel test data processing method
JP3413603B2 (en) Measuring method of residual stress
CN110068613B (en) Method for testing structural guided wave response group velocity dispersion
SE516954C2 (en) A method and apparatus for determining the roundness of a rotating workpiece
CN106563973A (en) Dynamic milling force measuring method based on tool vibration displacement
CN114370924A (en) Method and device for detecting vibration amplitude of vibration cutting tool
CN112880895B (en) Nonlinear ultrasonic wave-based large-scale high-speed rotation equipment blade residual stress measurement method
CN119413439B (en) A system and method for detecting the rotational strength of a flow channel plate of an aircraft blade
JPH0980033A (en) Judgment method for exfoliation of wall tile from building
CN110441391B (en) High-frequency Lamb wave propagation characteristic compensation method
US4862747A (en) Measurement of the thickness of layers of material by ultrasonic interferometry
CN115128173A (en) Method and Device for Extracting Dispersive Lamb Wave Response Wave Packets under Single Mode Condition
CN115781378A (en) Method for online detection of dynamic balance and digital leveling of main shaft of numerical control machine tool
CN114211262B (en) Method for detecting amplitude of ultrasonic cutting tool
JPH0222521A (en) Detector for abnormal vibration of rotary machine
JP3821754B2 (en) Screen abnormality detection device
CN110455930B (en) A fast method for measuring the absolute wavenumber curve of ultrasonic guided waves

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed