세 가지 평가

Dec 18, 2023

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 16813(2022) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

절삭 조건의 온라인 모니터링은 지능형 제조에 필수적이며, 진동은 가공 조건을 모니터링하는 데 가장 효과적인 신호 중 하나입니다. 일반적으로 기존의 유선 가속도계는 진동을 감지하기 위해 공구 홀더나 선반 베드와 같이 움직이지 않거나 안정적인 플랫폼에 설치해야 합니다. 이러한 설치 방법을 사용하면 신호가 더 심각한 잡음 간섭을 겪고 신호 대 잡음비가 낮아져 귀중한 정보에 대한 민감도가 낮아집니다. 따라서 본 연구에서는 회전 과정을 모니터링하기 위한 새로운 3축 무선 온로터 감지(ORS) 시스템을 개발했습니다. MEMS(Micro Electromechanical System) 가속도계 센서 노드는 회전하는 공작물이나 스핀들 로터에 장착할 수 있으며 선반 시스템을 수정하거나 절단 절차에 간섭하지 않고 전체 로터 시스템의 진동을 감지하는 데 더 민감합니다. 프로세서, 데이터 수집 및 Bluetooth 저에너지(BLE) 5.0+ 모듈은 진동 진폭이 ± 16g 이하인 압전 3축 가속도계와 협력하도록 개발 및 디버깅되었습니다. 일련의 선삭 테스트를 수행하고 그 결과를 상용 유선 가속도계의 결과와 비교하여 ORS 시스템이 유선 가속도계보다 로터 시스템의 진동 신호를 더 효과적이고 민감하게 측정할 수 있음을 입증하여 가공의 정확한 모니터링을 입증했습니다. 매개변수.

절단은 가장 필수적이고 기본적인 제조 기술 중 하나입니다1. 절단 공정의 온라인 모니터링은 생산 효율성, 제품 품질 및 경제성을 향상하는 데 필수적입니다. 그러나 신호 획득은 첫 번째이자 가장 중요한 단계이며, 획득된 신호 품질은 후속 프로세스의 정확성을 직접적으로 결정합니다. 따라서 절단 공정의 온라인 모니터링을 위한 지능형 모니터링 센서를 개발하는 것이 중요한 문제가 되었습니다2.

동적 정보를 획득하기 위해 다양한 간접 센서가 사용되었습니다3,4; 그러나 이러한 모든 센서 시스템에는 일반적으로 데이터 전송 및 전원 공급을 위한 전선과 특수 데이터 수집 장비가 필요하므로 센서 시스템 설치가 제한됩니다. 게다가 상업용 센서 시스템은 일반적으로 기존 공장에서 사용하기에는 가격이 너무 비쌉니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 최근 통합 센서의 설계 및 개발이 여러 연구자들의 관심을 끌었습니다.

1997년에 Santochi 등5은 선삭 작업에서 힘을 측정하기 위해 공구 자루 내부에 센서용 스트레인 게이지를 통합한 절삭 공구의 새로운 개념을 설명했습니다. Goyal et al.6은 결함이 있는 베어링 진동 신호를 감지하기 위한 저가형 비접촉 센서 시스템을 제작했습니다. Albrecht 등7은 회전하는 스핀들 샤프트의 변위로부터 절삭력을 측정하는 방법을 제시했습니다. De Oliveira 등3과 Rizal 등8은 새로 설계된 힘 감지 요소에 장착된 하이브리드 동력계의 기능적 프로토타입을 설계했습니다. Liu는 섬유 브래그 격자9를 기반으로 회전 스핀들에 장착된 동력계를 설계하고 제작했습니다. Tinget al. 폴리비닐리덴 플루오라이드 필름10으로 만들어진 다축 센서를 설계하고 제작했습니다.

최근에는 강성과 감도 측면에서 압전세라믹 부품의 장점을 고려하여 진동 제어 및 절단 작업 모니터링을 위한 센서의 소형화 및 통합 가능성이 뛰어나 센서로 사용되었습니다. Qin 등12은 압저항 MEMS(Micro-Electromechanical System) 센서를 기반으로 밀링 공정에서 축방향 힘과 토크를 측정하기 위한 통합 절삭력 측정 시스템을 설계했습니다. Chen 등13은 압전 필름을 기반으로 혁신적인 선삭 공구를 설계했습니다. Drossel 등14은 인덱서블 인서트 뒤의 밀링 공구에 직접 장착된 압전 필름 센서를 기반으로 한 센서 개념을 제시했습니다.