Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Architecture of supervisory systems for subtractive manufacturing processes in Industry 4.0 based manufacturing

Leżański P.

Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji

|

2017

|

no. 1

59--64

EN

General design rules and algorithms for supervisory systems of subtractive manufacturing processes in INDUSTRY 4.0- based manufacturing are presented in the paper. They are formulated based on the analysis of the communication standards for manufacturing integration, the idea of cyber-physical systems, and the architecture of supervisory systems operating locally. It is assumed that the monitoring and signal conditioning functions can be performed locally by a given production site, whereas the measurement signals processing aiming at signal features extraction, features selection and integration as well as a diagnostic decision making can be performed in the cyber space of the whole production system. Therefore, in accordance with the CPS idea, they will be available for its each element. In consequence, the separation of monitoring and signal conditioning functions from signal processing and decision-making functions creates the possibility to base the development of the proposed systems for collaborative supervision of subtractive manufacturing processes on the methodology of shell artificial intelligence systems development.

PL

W artykule zaproponowano zasady budowy i algorytmy działania szkieletowych systemów nadzorowania dyskretnych procesów obróbkowych opartych na idei systemów cybernetyczno-fizycznych będących elementem koncepcji wytwarzania INDUSTRY 4.0. Założono, że funkcje monitorowania i wstępnego przetworzenia sygnałów pomiarowych mogą być realizowane lokalnie przez dane stanowisko pracy, natomiast funkcje związane z przetwarzaniem sygnałów mającym na celu wyznaczenie symptomów stanu obiektu nadzorowanego, selekcję i integrację tych symptomów oraz podejmowanie decyzji mogą być realizowane w przestrzeni cybernetycznej całego systemu produkcyjnego i w związku z tym, zgodnie z ideą CPS, będą dostępne dla każdego jego elementu. Rozdzielenie funkcji monitorowania od funkcji przetwarzania sygnałów pomiarowych i podejmowania decyzji powoduje, że budowa proponowanego systemu może być oparta na metodyce budowy szkieletowych systemów sztucznej inteligencji oferujących uniwersalny, w ramach określonej metody, wielowariantowy mechanizm przetwarzania i integracji danych, który jest zdolny do modelowania stanu obiektu w oparciu o dostarczone dane bieżące. Tak skonstruowany system, po dostarczeniu odpowiednio sformalizowanej wiedzy dziedzinowej i danych, będzie mógł obsługiwać różne rodzaje produkcji.

2

Monitoring of the cylindrical plunge grinding process

Lajmert P., Leżański P.

Archives of Mechanical Technology and Automation

|

2013

|

Vol. 33, no. 3

3--15

EN

The paper presents a monitoring system for external cylindrical plunge grinding and results of analysis of process variables which can be used in process automatic supervision. The monitoring system consists of sensors for grinding force components, vibration and acoustic emission measurements as well as a workpiece diameter and out-of-roundness sensor and a sensor for grinding wheel surface topography and waviness measurement. A specialized software is developed for control and measurement tasks of the system with the use of Borland C++ environment. Furthermore, the paper presents analysis of results of measurements of selected process variables carried out during a set of grinding experiments. Measurements of the wheel circumference micro- and macrogeometry as well as the workpiece roughness and roundness allow the process state to be reliably correlated with these variables monitored during grinding. The test results show that using the proposed set of the process features it is possible to identify the wheel condition and other process results like roughness or heat damages of the workpiece.

PL

W artykule zaprezentowano system monitorowania szlifowania kłowego wałków oraz wyniki pomiarów wielkości procesowych, które mogą być wykorzystane do automatycznego nadzorowania stanu tego procesu. Na system składają się układy pomiaru składowych siły szlifowania, drgań, emisji akustycznej, a także przyrząd do jednoczesnego pomiaru średnicy i błędu kształtu szlifowanego przedmiotu oraz przyrządy do pomiaru zarysu profilu i falistości czynnej powierzchni ściernicy (CPS). Do sterowania procesem oraz pomiaru wszystkich wymienionych wielkości, jak również do wstępnego przetwarzania i wizualizacji danych w trybie on-line opracowano specjalne oprogramowanie w języku BORLAND C++ i Visual C++. Przedstawiono analizę wyników pomiarów drgań, emisji akustycznej i składowych siły podczas szlifowania i skonfrontowano je z pomiarami zmian w mikro- i makrogeometrii CPS celem oceny możliwości ich wykorzystania do nadzorowania stanu zużycia ściernicy.

3

Automatyczne nadzorowanie procesu szlifowania wgłębnego kłowego

Leżański P.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2012

|

Z. 427

1-163

PL

W pracy przeprowadzono teoretyczno-doświadczalną analizę procesu szlifowania wgłębnego kłowego jako obiektu nadzorowania celem opracowania ogólnych zasad i wytycznych dla automatycznego inteligentnego nadzorowania tego procesu. Zostały przeprowadzone rozważania w trzech podstawowych grupach zagadnień. Po pierwsze przeanalizowano teoretyczno-doświadczalne podstawy nadzorowania procesu szlifowania wgłębnego kłowego. Następnie doświadczalnie sprawdzono przydatność wybranych miar wielkości procesowych do pełnienia funkcji symptomów określonych stanów i wyników procesu. Trzecia grupa zagadnień związana jest z budową modelu procesu i wykorzystania go do klasyfikacji stanu procesu. Ustalono, że podstawą prowadzenia nadzorowania procesu powinien być tzw. zalecany obszar szlifowania. Określa on parametry procesu i jakości przedmiotu szlifowanego, które powinny być objęte nadzorowaniem. Zaliczono do nich: makro- i mikrozużycie CPS, drgania samowzbudne, uszkodzenia cieplne WW przedmiotu szlifowanego oraz chropowatość powierzchni szlifowanej. Przeprowadzona analiza zjawisk i procesów powiązanych z tymi wielkościami pozwoliła ustalić warunki zrealizowania automatycznego nadzorowania procesu dotyczące układów monitorowania i zastosowania metod identyfikacji stanu i wyników procesu. Badania doświadczalne1 objęły pomiary bezpośrednich miar stanu CPS i jakości przedmiotu szlifowanego oraz miar wielkości procesowych wyznaczonych do nadzorowania. Jako przydatny do nadzorowania makrogeometrii CPS uznano sygnał drgań lub sygnał wartości skutecznej EA. Przy nadzorowaniu mikrogeometrii CPS i chropowatości należy wziąć pod uwagę siłę szlifowania i sygnał EA. Natomiast do nadzorowania uszkodzeń cieplnych WW przedmiotu szlifowanego wystarczająca jest znajomość wartości wskaźnika B W celu uzyskania symptomów stanu procesu konieczne jest zastosowanie metod przetwarzania sygnałów, takich jak transformata Fouriera, transformata falkowa lub wyznaczanie miar statystycznych. Wyniki badań teoretycznych i doświadczalnych wykorzystano do budowy klasyfikatora stanu procesu w oparciu o zastosowanie teorii zbiorów przybliżonych rozszerzonej o relację dominacji2. Otrzymane w wyniku przeprowadzonej klasyfikacji regułowe modele procesu umożliwiają dokonywanie skutecznej oceny jego stanu na podstawie wielu miar uzyskiwanych z różnych sygnałów pomiarowych. Stanowią one gotową regułową bazę wiedzy o procesie szlifowania wgłębnego kłowego, która może być podstawą systemu eksperckiego tego procesu służącego do oceny i diagnostyki jego nowych realizacji, a także do ustalania wartości wybranych wielkości procesowych w celu osiągnięcia założonych wyników procesu.

EN

In the work, theoretical and experimental analysis of the external cylindrical plunge grinding process as a supervision object is made to work out general rules and recommendations for automatic intelligent supervision of this process. The problem is considered in the three main groups of issues. Firstly, theoretical and experimental analysis of the external cylindrical plunge grinding process is made. Next, usefulness of selected features of the measured process variables to be symptoms of process states and results is experimentally verified. The third group of issues is related to development of a process model and its use in process state and result classification. After literature study and theoretical analysis of the process, it is established that to identify the incorrect states of the process, an acceptable working area has to be known. This area is delimited by a dynamic stability limit for small values of the specific material removal rate and by a burn and other thermal damage constraint for higher values of it. Additionally this area is narrowed down by a restriction resulting from the required surface roughness, the allowable normal force and the allowable work speed. This decides on process and workpiece quality parameters to be supervised. The type of wheel wear, the state of wheel macro- and micro-geometry, the state of thermal damages and the workpiece roughness are recognized as such parameters. Carried out analysis of phenomena and processes related to these parameters allows the condition for process monitoring, signal processing and feature extraction to be established. Experimental research consists of grinding tests encompassing on-line and off-line measurements. The cutting forces, vibration, the raw and RMS value of the acoustic emission signals are the on-line measurements of process variables during each grinding test. The profile and waviness of the grinding wheel cutting surface and the workpiece roughness are the off-line measurements of quantities directly characterizing the wheel state and the workpiece surface quality after every second test. The state of workpiece thermal damages is determined on the basis of the index expressing value of heat flux density entering the workpiece. The FFT procedure, the wavelet transform and statistical analysis are used for feature extraction from the measured signals. The utilized signal features are selected on the basis of literature study as well as on theoretical and experimental analysis. As a result, every process case is characterized by 17 process state features representing different types of process phenomena related to the process limitations and 5 quantities belonging to important process results: the type of wheel wear, the state of wheel makro- and micro-geometry, the state of thermal damages and the workpiece roughness. Next, the Dominance-based Rough Set Approach (DRSA) is proposed as a methodology for development of a process model and its use in process state and results classification. The DRSA allows for the extracting of knowledge hidden in the experimental data by the induction of the set of rules which creates a model of the grinding process. After an iterative feature selection procedure the induction of rule sets for each process result are conducted using the VC-DomLEM algorithm. Following this, the induced sets of rules are evaluated using the leave-one-out method. The induced rule model of the process allows all the example grinding cases gathered during the tests to be classified according to the original classes determined for the 5 different criteria of the process evaluation and it can be used for the classification of new process cases. So it can be employed as a knowledge base of an expert system for the external cylindrical plunge grinding process state evaluation and diagnosis.

4

Ocena przydatności wybranych wielkości procesowych do nadzorowania stanu procesu szlifowania wgłębnego

Leżański P.

Inżynieria Maszyn

|

2010

|

R. 15, z. 4

95-112

PL

Zaprezentowane badania koncentrują się na poszukiwaniu najefektywniejszych metod przetwarzania sygnałów pomiarowych wielkości procesowych w celu ustalenia optymalnego zestawu ich cech stanowiących symptomy stanu procesu szlifowania wgłębnego. Wykorzystano pomiary emisji akustycznej, drgań i składowych siły szlifowania uzyskane w wyniku przeprowadzonych badań doświadczalnych. Stan i wyniki procesu dla każdej próby szlifowania zostały także określone poprzez pomiary parametrów topografii CPS oraz chropowatości i falistości przedmiotu po każdej próbie szlifowania. Otrzymane wyniki mogą być zastosowane do budowy modeli stanu ściernicy i procesu szlifowania oraz pozwalają na ustalenie ogólnych zaleceń dla realizacji zautomatyzowanych systemów nadzorowania procesu szlifowania wgłębnego. Zaprezentowano sposób wykorzystania wielu układów pomiarowych wielkości procesowych do nadzorowania stanu ściernicy i procesu szlifowania wgłębnego oraz oceniono doświadczalnie efektywność takiego podejścia.

EN

In the paper, an efficient way of several sensors fusion for grinding wheel wear and some process outputs model building during the external cylindrical grinding is presented and the performance of the system is experimentally evaluated. The sensors of grinding force components, chatter vibration, and acoustic emission are used. First, the training and testing sets of data has been established. A level of the grinding wheel wear has been assigned to every data sample using especially designed sensors for tactile measurements of the wheel topography features. The principle of this measuring system is based on the technology of surface roughness measurement. The process state has been verified by measurements of the workpiece roughness and shape error. The laboratory research presented in the paper focuses mainly on a search for the best configuration signal processing methods. Different feature selection methods have been used to establish an optimal set of informative features as process state symptoms. The selected features can be used for the process state model building. The research results allow to find out general recommendations for building of the automated supervisory systems for plunge grinding processes.

5

Diagnostyka procesu w inteligentnym systemie szlifowania kłowego

Leżański P.

Prace Naukowe Instytutu Technologii Maszyn i Automatyzacji Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

2003

|

Vol. 84, nr 41

363-370

PL

W referacie przedstawiono koncepcję diagnostyki stanu procesu obróbki w inteligentnym systemie szlifowania kłowego. Została ona oparta na analizie systemowej procesu szlifowania kłowego jako obiektu diagnostyki. Ponieważ celem diagnostyki jest szeroko rozumiana identyfikacja stanu procesu w oparciu o informacje zawarte w sygnałach pomiarowych, omówiono następnie układ monitorowania procesu. Ustalono, że diagnostyka procesu powinna opierać się przede wszystkim na pomiarach parametrów procesu należących do dynamicznych wielkości wyjściowych uzupełnionych pomiarami wymiaru i kształtu szlifowanego przedmiotu. Zaproponowano podzielenie układu diagnostyki na dwa moduły. Pierwszy z nich realizuje zadania związane z rozpoznawaniem stanu czynnej powierzchni ściernicy i wynikiem jego działania może być decyzja o kolejnym obciągnięciu ściernicy. Zadaniem drugiego modułu jest natomiast ustalanie przyczyn nieprawidłowego stanu procesu po stronie niewłaściwie dobranych warunków prowadzenia procesu, a wynikiem jego działania może być korekta wybranych wielkości wejściowych procesu.

EN

The paper presents an idea of process diagnostics in intelligent external grinding system. A systemami approach to the process analysis as a diagnostic object is proposed. It has been established that in-procai monitoring of dynamic process variables together with workpiece diameter and out-of-roundness H evaluation criteria for process diagnostics. The procedures of diagnostics can be divided into two staged First, a decision about grinding wheel dressing should be made and next, if the wheel is still in good con-j dition, corrections in process input parameters have to established.

6

An intelligent cylindrical grinding machine

Leżański P., Lajmert P.

Prace Naukowe Instytutu Technologii Maszyn i Automatyzacji Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

2000

|

Vol. 76, nr 35

117-125

EN

Presents an intelligent flexible, sensor based system which ensues reliable process state monitoring and control for application in cylindrical grinding which is being developed at the Technical University of Lodz. The functions and structure of such a system are discussed and next the general structure of the system is presented. This is a hierarchical control system. A monitoring subsystem and a servo control module are at the lowest level of the system. The higher level is a diagnostic subsystem and adaptive control module. The diagnostic system generates data for adaptive control and, independently of the AC system makes decision about tool regeneration, a change of process limitation or failure stoppage of the process. The third and highest level of the system performs the global optimization of the process which determines machining performance, initial machining parameters and algorithms for the lower system levels. The last section of the paper presents the hardware setup of the system.

7

Diagnostics of cylindrical grinding process with acoustic emission signals

Leżański P., Lajmert P.

Prace Naukowe Instytutu Technologii Maszyn i Automatyzacji Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

1998

|

Vol. 69, nr 31

251-258

EN

Acoustic Emission (AE) sensing techniques for applications in diagnostics of grinding processes have been under development for many years. However, most of the AE research projects in grinding have been done for surface grinding where the problem of physical coupling of the AE sensor in close proximity to the grinding zone is relatively easy. Moreover, the root mean square (RMS) filtered AE signal has been used as a predominant parameter studied in previous works. So the paper focuses mainly on the two areas. The first one is an investigation of grinding process and wheel condition using acoustic emission in application to a cylindrical grinding and the second is an analysis of the usefulness of the PMS filtered AE signal as well as the row AE signal for this aim. The paper suggests that the both types of AE signal may be a useful tool for diagnostics of cylindrical grinding process.

PL

Zagadnienie możliwości zastosowania pomiarów emisji akustycznej w diagnostyce procesu szlifowania jest przedmiotem badań od wielu lat. Jednakże większość badań dotyczy szlifowania płaszczyzn, dla którego umiejscowienia czujnika EA w bliskiej odległości do strefy skrawania jest stosunkowo łatwy. ponadto w badaniach tych, parametrem najczęściej reprezentującym sygnał emisji akustycznej jest jej wartość użyteczna. Dlatego w referacie przedstawiono wyniki badań nad zastosowaniem pomiarów emisji akustycznej w diagnostyce procesu szlifowania kłowego wałków stosując do opisu stanu własności skrawanych ściernicy zarówno wartość użyteczną tego sygnału jak i analizę częstotliwościową sygnału surowego. Wyniki te wskazują, że wszystkie zastosowane metody przetwarzania sygnału EA mogą być użyteczne w diagnostyce szlifowania kłowego, a obudowa kła konika jest właściwym miejscem dla zamontowania czujnika.

8

Przydatność sygnału emisji akustycznej w diagnostyce szlifowania wgłębnego

Leżański P., Lajmert P.

Inżynieria Maszyn

|

1998

|

R. 3, z. 4

111-121

PL

Zagadnienie możliwości zastosowania pomiarów emisji akustycznej w diagnostyce procesu szlifowania jest przedmiotem badań od wielu lat. Jednakże większość projektów badawczych dotyczy szlifowania płaszczyzn, gdzie możliwe jest bezpośrednie umiejscowienie czujnika emisji akustycznej na przedmiocie obrabianym, w bliskiej odległości od strefy skrawania. Ponadto, w badaniach tych parametrem najczęściej reprezentującym sygnał emisji akustycznej jest jego wartość skuteczna. Dlatego w artykule przedstawiono wyniki badań nad przydatnością sygnału emisji akustycznej w diagnostyce procesu szlifowania kłowego wałków, stosując do opisu stanu własności skrawnych ściernicy analizę sygnału surowego, jak również analizę jego wartości skutecznej. Wyniki te wskazują, że wszystkie zastosowane metody przetwarzania sygnału EA mogą być użyteczne w diagnostyce szlifowania kłowego, a obudowa kła konika jest właściwym miejscem dla zamontowania czujnika.

EN

Acoustic Emission (AE) sensing techniques for applications in diagnostics of grinding processes have been under development for many years. However, most of the AE research projects in grinding have been done for surface grinding where the problem of physical coupling of the AE sensor in close proximity to the grinding zone is relatively easy. Moreover, the root mean square (RMS) filtered AE signal has been used as a predominant parameter studied in previous works. So the paper focuses mainly on the two areas. The first one is an investigation of grinding process and wheel condition using acoustic emission in application to a cylindrical grinding and the second is an analysis of the usefulness of the RMS filtered AE signal as well as the row AE signal for this aim. The paper suggests that the both types of AE signal may be a useful tool for diagnostics of cylindrical grinding process.