[發(fā)明專利]研磨狀態(tài)評(píng)估方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910143049.1
• 申請(qǐng)日: 2009-05-25
• 公開（公告）號(hào): CN101898319A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳崇勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)鋼鐵股份有限公司
• 主分類號(hào): B24B5/37
• 分類號(hào): B24B5/37
• 代理公司: 北京律盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 孟銳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種研磨狀態(tài)評(píng)估方法，明確地說(shuō)涉及一種利用振動(dòng)信號(hào)評(píng)估研磨狀態(tài)的方法。

背景技術(shù)

在軋輥研磨過(guò)程中，研磨裝置(砂輪)與工件(軋輥)之間存在周期性相對(duì)運(yùn)動(dòng)。此相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)造成研磨深度周期性變異，而在輥面造成波浪形的改變，稱為研磨輥痕，而造成此類表面缺陷的振動(dòng)行為稱為研磨顫振。

一般來(lái)說(shuō)，研磨輥痕的嚴(yán)重程度與研磨顫振能量的大小成正比，而其節(jié)距(λ)與振動(dòng)頻率具有一定關(guān)系，其關(guān)系表示如下：

以圓筒磨床為例，其顫振頻率為砂輪轉(zhuǎn)速的正整數(shù)倍。所以如果知道砂輪轉(zhuǎn)速和磨床系統(tǒng)自然頻率，就可預(yù)估顫振頻率的范圍，并據(jù)以訂立振動(dòng)監(jiān)測(cè)的頻率范圍，以監(jiān)測(cè)顫振的發(fā)生。所以一般顫振監(jiān)測(cè)需要一組振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，外加一組轉(zhuǎn)速計(jì)以提供轉(zhuǎn)速相關(guān)消息。

因此，常規(guī)研磨過(guò)程中的顫振監(jiān)測(cè)，需具有多個(gè)感測(cè)器(轉(zhuǎn)速計(jì))，增加轉(zhuǎn)速測(cè)量點(diǎn)以取得轉(zhuǎn)速信號(hào)，因此監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和布線較為復(fù)雜，且其維護(hù)成本較高。

因此，有必要提供一種創(chuàng)新且富有進(jìn)步性的研磨狀態(tài)評(píng)估方法，以解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種研磨狀態(tài)評(píng)估方法，用以評(píng)估研磨裝置研磨工件時(shí)的研磨狀態(tài)，所述研磨狀態(tài)評(píng)估方法包括以下步驟：(a)檢索振動(dòng)信號(hào)；(b)計(jì)算所述振動(dòng)信號(hào)的反頻譜，所述反頻譜具有多個(gè)反諧波(rahmonics)；(c)移除所述反諧波的低反頻率(quefrency)部分；(d)根據(jù)振幅閾值移除所述反諧波的能量低于所述振幅閾值部分；(e)根據(jù)設(shè)定反諧波計(jì)算數(shù)目的反諧波和所述反諧波的設(shè)定間隔，計(jì)算反頻譜波信號(hào)；以及(f)根據(jù)所述反頻譜波信號(hào)評(píng)估所述研磨狀態(tài)。

本發(fā)明僅需利用振動(dòng)信號(hào)就可估計(jì)出研磨裝置的研磨狀態(tài)(例如：研磨轉(zhuǎn)速)。此外，本發(fā)明研磨狀態(tài)評(píng)估方法所估計(jì)出的研磨轉(zhuǎn)速可進(jìn)一步提供給顫振監(jiān)測(cè)、診斷之用，以作為軟件感測(cè)器(soft?sensing)。再者，本發(fā)明的研磨狀態(tài)評(píng)估方法可準(zhǔn)確地計(jì)算出研磨裝置的研磨轉(zhuǎn)速，即使在信號(hào)受到強(qiáng)烈干擾的情況下仍十分準(zhǔn)確，例如：信號(hào)受天車移動(dòng)強(qiáng)烈干擾，而反頻譜中仍反映正確的轉(zhuǎn)速消息，因此可省去轉(zhuǎn)速測(cè)量測(cè)點(diǎn)，簡(jiǎn)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。因此，本發(fā)明可免除常規(guī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速信號(hào)的測(cè)點(diǎn)，以簡(jiǎn)化研磨顫振監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并減少感測(cè)器(轉(zhuǎn)速計(jì))數(shù)量、布線和線路維護(hù)成本。再者，本發(fā)明的研磨狀態(tài)評(píng)估方法可評(píng)估在研磨工藝中，所述研磨裝置是否接觸所述工件。

附圖說(shuō)明

圖1顯示本發(fā)明研磨狀態(tài)評(píng)估方法的流程圖；

圖2顯示本發(fā)明對(duì)數(shù)頻譜的示意圖；

圖3顯示本發(fā)明反頻譜的示意圖；

圖4顯示本發(fā)明以反諧波數(shù)目和反諧波間隔計(jì)算得反諧波峰值的示意圖；以及

圖5顯示以本發(fā)明研磨狀態(tài)評(píng)估方法計(jì)算的研磨轉(zhuǎn)速與以轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)量的研磨轉(zhuǎn)速的結(jié)果比較圖。

具體實(shí)施方式

圖1顯示本發(fā)明研磨狀態(tài)評(píng)估方法的流程圖。所述研磨狀態(tài)評(píng)估方法用以評(píng)估研磨裝置研磨工件時(shí)的研磨狀態(tài)。在本實(shí)施例中，所述研磨狀態(tài)評(píng)估方法用以評(píng)估研磨裝置的研磨轉(zhuǎn)速。其中，所述研磨裝置具有最低可能研磨轉(zhuǎn)速和最高可能研磨轉(zhuǎn)速。參考步驟S11，檢索振動(dòng)信號(hào)，其經(jīng)歷檢索時(shí)間區(qū)間。其中，所述振動(dòng)信號(hào)可選擇地檢索自所述研磨裝置或所述工件。

參考步驟S12，計(jì)算所述振動(dòng)信號(hào)的反頻譜，所述反頻譜具有多個(gè)反諧波(rahmonics)。其中，反頻譜定義具有許多不同版本，但基本精神均為對(duì)數(shù)頻譜的傅利葉逆轉(zhuǎn)換，表示如以下(1)式：

其中，C(τ)為反頻譜，S_xx為雙邊功率譜(double-sided?power?spectrum)，且上式(1)為后續(xù)法則開發(fā)主要延用的計(jì)算基準(zhǔn)。由于S_xx為實(shí)數(shù)且為對(duì)稱函數(shù)，所以C(τ)也是一個(gè)實(shí)數(shù)且為對(duì)稱函數(shù)。如果原始波形有N點(diǎn)，那么最后反頻譜會(huì)有N/2點(diǎn)，而其解析度與取樣率相同。

另外，反頻譜強(qiáng)調(diào)了頻譜中等間隔的譜線，在某種程度上與自相關(guān)譜(autocorrelation)相同，所以在上式(1)中τ代表的意義即為信號(hào)中某一成份重復(fù)的周期。如果在頻譜中等間隔譜線的間隔為Δf，那么在反頻譜中將在τ＝1/Δf出現(xiàn)波峰。參考圖2，在對(duì)數(shù)頻譜中可發(fā)現(xiàn)的確存在等間隔信號(hào)(等間隔波峰)。參考圖3，而在反頻譜中則可更清楚發(fā)現(xiàn)頻譜中顯示出等間隔成份(波峰P₁到P₇)。

雖然反頻譜與自相關(guān)譜非常相似，但在顫振分析上，自相關(guān)譜非常不適當(dāng)，原因如下：