本發(fā)明涉及一種用于在旋轉(zhuǎn)刀具上檢測(cè)損傷的方法和裝置。

背景技術(shù)：

旋轉(zhuǎn)刀具已知是切割裝置的組成部分。其在切割或者分裂不同的材料中具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用。刀具承受磨損負(fù)荷，磨損負(fù)荷伴隨著待加工的材料的硬度的增加而增加。主要在金屬加工中，作為由于裂縫導(dǎo)致的材料破損的結(jié)果，在刀具邊緣上常常出現(xiàn)例如楔形的剝落形式的刀具破損。如果不立即識(shí)別刀具破損并且更換刀具，則損壞的刀具會(huì)影響待加工的材料的質(zhì)量。具有刀具磨損的刀具在此在待加工的材料上出現(xiàn)損壞的刀具位置的情況下在加工材料的邊緣上產(chǎn)生損害。這特別地發(fā)生在具有顯著的縱向延展的產(chǎn)品上，隨后通常必須機(jī)械地后續(xù)加工，以便于去掉邊緣損傷。

通過(guò)例如為刀具材料選擇特別耐磨的材料、刀具邊緣涂層或者刀具邊緣硬化的技術(shù)手段雖然能延長(zhǎng)刀具的壽命，但是通過(guò)這些手段并不能排除刀具破損。所以，需要刀具的持續(xù)控制。

由切割裝置的使用者可以檢查刀具破損。這可以例如通過(guò)觀察旋轉(zhuǎn)刀具或者加工的材料在視覺上進(jìn)行。由于在旋轉(zhuǎn)刀具上或者附近工作時(shí)高的噪音負(fù)荷和事故率，旋轉(zhuǎn)刀具附近不能久留。這使得設(shè)備上的刀具控制更難，這些設(shè)備在連續(xù)的切割或者切邊操作中工作。這樣，刀具破損的識(shí)別相對(duì)于產(chǎn)生刀具破損的事件而言常常是明顯延遲的，從而刀具更換只能延后進(jìn)行，這不利于損傷的材料的量。

dd234378a1中已知一種用于在旋轉(zhuǎn)工具上工具破損識(shí)別的開關(guān)裝置，其能夠及時(shí)的識(shí)別破損，而不必讓人為了檢查刀具狀態(tài)而持續(xù)地緊鄰刀具停留。在此，接收結(jié)構(gòu)噪音振動(dòng)，提供并評(píng)估兩個(gè)平行的測(cè)量鏈。當(dāng)?shù)谝粶y(cè)量鏈的帶通選擇的頻率的相反的極的兩個(gè)彼此相繼的半波超過(guò)比較器閾，則發(fā)出破損信號(hào)。該裝置的缺點(diǎn)在于，用于接收結(jié)構(gòu)噪音振動(dòng)的振動(dòng)接收器必須直接設(shè)置在旋轉(zhuǎn)刀具上，從而技術(shù)上難以實(shí)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)。此外，直接在工具上設(shè)置的振動(dòng)接收器妨礙了切割裝置上的工作進(jìn)程。除此之外，直接與旋轉(zhuǎn)刀具接觸的振動(dòng)接收器易受干擾。該裝置的另一缺點(diǎn)在于，具有對(duì)于在結(jié)構(gòu)噪聲強(qiáng)的環(huán)境中的顯示錯(cuò)誤而言高風(fēng)險(xiǎn)，例如發(fā)生在金屬材料加工的制造設(shè)備中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于，研發(fā)一種用于在一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)刀具上檢測(cè)損傷的方法和裝置，其在技術(shù)上容易實(shí)現(xiàn)并且降低了工作進(jìn)程的阻礙以及對(duì)于裝置損壞和對(duì)于顯示錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)于方法，該目的根據(jù)本發(fā)明通過(guò)包含下列步驟的方法實(shí)現(xiàn)：

a)通過(guò)麥克風(fēng)接收由轉(zhuǎn)動(dòng)刀具產(chǎn)生的空間噪音，麥克風(fēng)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)刀具有空間上的距離，

b)通過(guò)信號(hào)調(diào)整單元傳輸和處理空間噪音信號(hào)，

c)通過(guò)數(shù)據(jù)檢測(cè)單元傳輸和處理由信號(hào)調(diào)整單元發(fā)出的模擬信號(hào)，

d)在數(shù)據(jù)檢測(cè)單元中轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，

e)將數(shù)字的信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理單元，

f)通過(guò)數(shù)字處理單元處理數(shù)字的信號(hào)數(shù)據(jù)，包括：

f1)為各個(gè)完整的刀具旋轉(zhuǎn)(m_i)的聲壓確定閾值(sw_i)，

f2)將在一個(gè)刀具旋轉(zhuǎn)(m_i)后面的刀具旋轉(zhuǎn)(m_i+1)的每個(gè)單個(gè)的振幅信號(hào)與最后沒(méi)有偽影的刀具旋轉(zhuǎn)(m_i)的閾值(sw_i)比較，

f3)處理的數(shù)據(jù)的可選的可視化，

f4)當(dāng)在至少三個(gè)相繼的刀具旋轉(zhuǎn)(m_i+1到m_i+3)中周期性地在刀具旋轉(zhuǎn)中的相同位置上產(chǎn)生再現(xiàn)的振幅信號(hào)，該振幅信號(hào)分別超過(guò)最后的沒(méi)有偽影的刀具旋轉(zhuǎn)的閾值，進(jìn)行損傷顯示，

g)通過(guò)損傷顯示單元顯示損傷。

關(guān)于裝置，前述目的根據(jù)本發(fā)明通過(guò)一種裝置實(shí)現(xiàn)，該裝置具有一個(gè)或多個(gè)相對(duì)刀具不接觸定位的麥克風(fēng)，信號(hào)調(diào)整單元、數(shù)據(jù)檢測(cè)單元、數(shù)據(jù)處理單元和損傷顯示單元，其中數(shù)據(jù)處理單元包括一個(gè)單元，該單元在至少三個(gè)相繼的刀具旋轉(zhuǎn)中周期性地在刀具旋轉(zhuǎn)中的相同位置上存在再現(xiàn)的、并且分別超過(guò)最后的沒(méi)有偽影的刀具旋轉(zhuǎn)的閾值的振幅信號(hào)的情況下發(fā)出關(guān)于刀具損傷的報(bào)告。

本發(fā)明的有利的設(shè)計(jì)方案在從屬權(quán)利要求中給出并且下面與本發(fā)明的思想一起詳細(xì)闡述。

本發(fā)明基于這種認(rèn)識(shí)，即，具有損傷的旋轉(zhuǎn)刀具產(chǎn)生有特征的噪音，通過(guò)噪音可以聲學(xué)上區(qū)別無(wú)損傷的旋轉(zhuǎn)刀具。

根據(jù)本發(fā)明的裝置包括一個(gè)或多個(gè)麥克風(fēng)。當(dāng)在本發(fā)明中下面提到麥克風(fēng)，這是對(duì)于存在至少一個(gè)麥克風(fēng)的簡(jiǎn)單的表述。

麥克風(fēng)相對(duì)旋轉(zhuǎn)刀具距離至少50mm并且最多1500mm定位。麥克風(fēng)和旋轉(zhuǎn)刀具之間的距離為至少50mm，以便于在產(chǎn)生由損傷的刀具產(chǎn)生的故障時(shí)避免在麥克風(fēng)上以及在待加工的產(chǎn)品上的損傷。麥克風(fēng)和旋轉(zhuǎn)刀具之間的距離為最大1500mm，以便于確保在損壞情況下接收由旋轉(zhuǎn)的刀具產(chǎn)生的噪音。因?yàn)槁晧弘S著與聲源的距離增加而降低，距離大于1500mm則存在風(fēng)險(xiǎn)，即，由旋轉(zhuǎn)刀具產(chǎn)生的噪音不再能夠檢測(cè)。

麥克風(fēng)優(yōu)選成型為駐極體麥克風(fēng)。駐極體麥克風(fēng)是振膜麥克風(fēng)并且作為電容式麥克風(fēng)。由駐極體麥克風(fēng)只能接收空間聲音信號(hào)。這樣，避免了會(huì)不利地影響到損傷檢測(cè)的結(jié)構(gòu)噪音信號(hào)的接收。在本發(fā)明中明確地不期望接收結(jié)構(gòu)噪音信號(hào)，以便于避免在結(jié)構(gòu)噪音強(qiáng)的環(huán)境中的錯(cuò)誤測(cè)量。特別優(yōu)選地駐極體麥克風(fēng)，因?yàn)槠鋵?duì)于本應(yīng)用還具有最佳的性價(jià)比。

通過(guò)麥克風(fēng)可以接收聲波并且轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。信號(hào)是振幅信號(hào)。當(dāng)提到信號(hào)，則指的是振幅信號(hào)。信號(hào)密度s下面指旋轉(zhuǎn)刀具周長(zhǎng)每毫米接收的信號(hào)的數(shù)量。

原則上，信號(hào)密度根據(jù)待檢測(cè)的損傷的預(yù)期的大小而計(jì)量。在此，優(yōu)選這樣計(jì)量信號(hào)密度，即，至少兩個(gè)信號(hào)通過(guò)待檢測(cè)的損傷的預(yù)期的長(zhǎng)度表示，其中待檢測(cè)的損傷的預(yù)期的長(zhǎng)度在圓周方向上觀察。待檢測(cè)的損傷的預(yù)期的長(zhǎng)度由經(jīng)驗(yàn)值得出。這樣，在在圓周方向上具有1mm的長(zhǎng)度的損傷的情況下，每個(gè)刀具旋轉(zhuǎn)的至少記錄的信號(hào)的數(shù)量為每毫米的旋轉(zhuǎn)長(zhǎng)度兩個(gè)信號(hào)。

刀具破損是通常在周長(zhǎng)方向上具有1mm或更多的長(zhǎng)度的損傷。試驗(yàn)表明，每毫米旋轉(zhuǎn)長(zhǎng)度至少10個(gè)信號(hào)的信號(hào)密度合適于改善在旋轉(zhuǎn)刀具上的刀具破損的損傷顯示的可靠性。為了提高損傷顯示的可靠性，優(yōu)選使用每毫米旋轉(zhuǎn)長(zhǎng)度至少100個(gè)信號(hào)的較高的信號(hào)密度。每毫米旋轉(zhuǎn)長(zhǎng)度至少100個(gè)信號(hào)的較高的信號(hào)密度也優(yōu)選用于檢測(cè)到較小的損壞，例如裂縫。

麥克風(fēng)與信號(hào)端子殼體連接，信號(hào)端子殼體包含信號(hào)調(diào)整單元以及數(shù)據(jù)檢測(cè)單元。由麥克風(fēng)接收的信號(hào)傳輸?shù)叫盘?hào)端子殼體中。

在信號(hào)端子殼體中，信號(hào)首先在信號(hào)調(diào)整單元中通過(guò)高通濾波器分開。之后，信號(hào)電氣地放大。優(yōu)選地，在1倍、10倍和100倍之間分級(jí)地進(jìn)行放大。接著，信號(hào)通過(guò)低通濾波器過(guò)濾。優(yōu)選地，低通濾波器具有最高15khz的極限頻率，由此避免了噪音和具有高于100khz的頻率的高頻的信號(hào)部分。低通濾波之后，模擬信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)檢測(cè)單元中。在數(shù)據(jù)檢測(cè)單元中，模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)之后轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)處理單元。

數(shù)據(jù)處理例如可以這樣進(jìn)行，通過(guò)合適的打印機(jī)打印和手動(dòng)地評(píng)估信息。在這種情況下，數(shù)據(jù)處理單元包括打印機(jī)和評(píng)估數(shù)據(jù)的人。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)處理單元包括可編程的計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)包括適用于數(shù)據(jù)處理的軟件。

通過(guò)數(shù)據(jù)處理單元，首先過(guò)濾數(shù)字的信號(hào)數(shù)據(jù)。為了改善在旋轉(zhuǎn)刀具上的損傷檢測(cè)中的顯示可靠性，消除大于500.諧波的頻譜通過(guò)濾器是特別有利的。特別有利地特別為了在旋轉(zhuǎn)的圓刀上的損傷檢測(cè)，低于300hz和高于400hz的頻率隱沒(méi)。300到400hz的頻率范圍在參照測(cè)量中作為用于檢測(cè)旋轉(zhuǎn)的圓刀上的損傷的最優(yōu)的頻率范圍。優(yōu)選通過(guò)butterworth型遞歸過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，因?yàn)槠渚哂杏欣恼{(diào)節(jié)可能性。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)接下來(lái)繼續(xù)一方面通過(guò)連續(xù)的信號(hào)數(shù)字并且另一發(fā)面通過(guò)時(shí)間讀取。之后，信號(hào)通過(guò)快速傅里葉變換(fast-fourier-transformation)在時(shí)間上分開?？焖俑道锶~變換的目的在于，得到信號(hào)的振幅特性曲線。

除了遞歸過(guò)濾器和快速傅里葉變換，對(duì)于處理信號(hào)數(shù)據(jù)而言合適的還在于另外的已知的分析工具，例如奈奎斯特香農(nóng)采樣定理(nyquist-shannon-abtasttheorem)或者極限值過(guò)濾器。

根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行閾值計(jì)算。閾值作為整流平均值的n倍的值。根據(jù)本發(fā)明，整流平均值是所有在刀具旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的聲壓的總和的算術(shù)平均值。整流平均值計(jì)算在此基于產(chǎn)生的信號(hào)的聲壓(單位為pa或者v)。

加倍系數(shù)n至少是4并且最多是12并且在處理過(guò)程開始時(shí)，特別是在新的刀具的安裝后確定。閾值為整流平均值的至少4倍，以便使用于進(jìn)一步數(shù)據(jù)處理的不相關(guān)的信號(hào)的部分最小。在潛在的較吵鬧的環(huán)境中，閾值優(yōu)選為整流平均值的至少6倍，特別優(yōu)選為至少8倍。閾值最多為整流平均值的12倍，以便于最小化忽略相關(guān)信號(hào)的風(fēng)險(xiǎn)。在金屬加工的操作中，特別在鋼帶的切邊中，閾值的計(jì)算為整流平均值的10倍證明是特別合適于檢測(cè)刀具破損。

在刀具更換后以第一刀具旋轉(zhuǎn)開始，為每個(gè)刀具旋轉(zhuǎn)(m_i)分別計(jì)算一個(gè)閾值(sw_i)。接著在數(shù)據(jù)處理單元中，將刀具旋轉(zhuǎn)(m_i)的閾值(sw_i)與在其后面的刀具旋轉(zhuǎn)(m_i+1)的每個(gè)單個(gè)的信號(hào)的高度相比較。刀具旋轉(zhuǎn)(m_i+1)的信號(hào)大于之前的刀具旋轉(zhuǎn)(m_i)的閾值(sw_i)，該信號(hào)稱為偽影。如果在刀具旋轉(zhuǎn)(m_i+1)中出現(xiàn)偽影，具有偽影的刀具旋轉(zhuǎn)(m_i+1)后面的刀具旋轉(zhuǎn)的信號(hào)分別與最后的沒(méi)有偽影的刀具旋轉(zhuǎn)的閾值(sw_i)相比較。

如果在至少三個(gè)相繼的刀具旋轉(zhuǎn)(m_i+1到m_i+3)中周期性地在刀具旋轉(zhuǎn)中的相同位置上再現(xiàn)地產(chǎn)生偽影，進(jìn)行損傷顯示。在至少三個(gè)相繼的刀具旋轉(zhuǎn)(m_i+1到m_i+3)具有周期性地在刀具旋轉(zhuǎn)中的相同位置上再現(xiàn)的偽影的情況下才進(jìn)行損傷顯示，以便于通過(guò)一次性的或者只是短暫發(fā)生的噪音導(dǎo)致的錯(cuò)誤顯示的風(fēng)險(xiǎn)最小化。為了進(jìn)一步降低錯(cuò)誤顯示的風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)選在至少四個(gè)相繼的刀具旋轉(zhuǎn)中具有在刀具旋轉(zhuǎn)中的相同位置上周期性再現(xiàn)的偽影的情況下進(jìn)行損傷顯示。

不具有偽影的刀具旋轉(zhuǎn)中斷了在刀具旋轉(zhuǎn)中的相同位置上周期性再現(xiàn)的偽影序列，從而重新開始計(jì)算具有偽影的刀具旋轉(zhuǎn)。

周期性地在刀具旋轉(zhuǎn)中的相同位置上再現(xiàn)的偽影理解為間接在后面的刀具旋轉(zhuǎn)中分別在相對(duì)于刀具圓周的相同位置上出現(xiàn)的偽影。

由單個(gè)信號(hào)u的在一次刀具旋轉(zhuǎn)內(nèi)連續(xù)的信號(hào)數(shù)字u，由信號(hào)密度s和刀具周長(zhǎng)l、按照l(shuí)(u)＝u/s計(jì)算刀具旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生信號(hào)u的空間位置l(u)。在刀具旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生信號(hào)u的時(shí)間位置t(u)為t(u)＝l(u)/v。在此，v是刀具速度。每秒旋轉(zhuǎn)時(shí)間接收的信號(hào)數(shù)量作為抽樣頻率fs計(jì)算。通過(guò)給出的u、l(u)和t(u)之間的關(guān)系，可以在知道信號(hào)密度s，刀具周長(zhǎng)l和刀具速度v的情況下由單個(gè)的信號(hào)u的連續(xù)的編號(hào)u確定其在一次刀具旋轉(zhuǎn)內(nèi)的時(shí)間上或空間上的位置t(u)或l(u)并且反之亦然。

周期性地在刀具旋轉(zhuǎn)中的相同位置上再現(xiàn)的偽影互相間隔相同，其中間隔例如可以在時(shí)間上或空間上計(jì)量。例如，如果偽影a1出現(xiàn)在總共具有n個(gè)信號(hào)的刀具旋轉(zhuǎn)m_i+1中，信號(hào)數(shù)u為n—也即存在刀具旋轉(zhuǎn)的第u個(gè)信號(hào)，并且如果另一偽影a2出現(xiàn)在同樣產(chǎn)生n個(gè)信號(hào)的后續(xù)的刀具旋轉(zhuǎn)m_i+2中，同樣地存在第u個(gè)信號(hào)的情況下，則存在周期性地在刀具旋轉(zhuǎn)中的相同位置上再現(xiàn)的偽影。

本發(fā)明的意義上，周期性指在直接相繼的刀具旋轉(zhuǎn)中出現(xiàn)的偽影的時(shí)間或空間上的間距。相反，只在一個(gè)刀具旋轉(zhuǎn)內(nèi)出現(xiàn)的偽影的相同的間距不能滿足本發(fā)明意義上的周期性的條件。

在此，在優(yōu)選的實(shí)施方式中，彼此相繼的刀具旋轉(zhuǎn)中出現(xiàn)的偽影的位置分別與在不具有偽影的刀具旋轉(zhuǎn)之后出現(xiàn)的第一個(gè)具有偽影的刀具旋轉(zhuǎn)的位置相比較。

在另一優(yōu)選的實(shí)施方式中，彼此相繼的刀具旋轉(zhuǎn)中出現(xiàn)的偽影的位置分別與各個(gè)之前的具有偽影的刀具旋轉(zhuǎn)的偽影的位置相比較。

當(dāng)提到相同位置時(shí)，這不限于數(shù)字上相同的位置。數(shù)字上相同的位置是要么具有相同的連續(xù)信號(hào)數(shù)字u要么具有相同的空間上位置l(u)或者具有相同的時(shí)間上的位置t(u)的信號(hào)的存在位置。

在本發(fā)明的意義上，當(dāng)偽影的位置與之前的刀具旋轉(zhuǎn)的偽影的數(shù)字上相同的位置的偏差不大于刀具旋轉(zhuǎn)的以連續(xù)的信號(hào)數(shù)測(cè)量的長(zhǎng)度的+/-7％時(shí)，后面的刀具旋轉(zhuǎn)中的偽影周期性地在刀具旋轉(zhuǎn)中的相同位置上再現(xiàn)為之前的刀具旋轉(zhuǎn)中的偽影。同樣適用于后面的刀具旋轉(zhuǎn)的偽影的位置。也稱為信號(hào)模糊的數(shù)字上相同的位置的偏差不大于在刀具旋轉(zhuǎn)的連續(xù)的信號(hào)數(shù)測(cè)量的長(zhǎng)度+/-7％，以便于避免在(例如在加速或者停止時(shí)發(fā)生的)刀具或者帶材速度不恒定的情況下錯(cuò)誤的檢測(cè)。信號(hào)模糊優(yōu)選不大于刀具旋轉(zhuǎn)的在連續(xù)的信號(hào)數(shù)字測(cè)量的長(zhǎng)度的+/-5％并且不小于+/-2％，以便于將由加速和停止過(guò)程導(dǎo)致的推移不表現(xiàn)為破損。對(duì)于鋼帶的切邊，刀具旋轉(zhuǎn)的在連續(xù)的信號(hào)數(shù)字測(cè)量的長(zhǎng)度的+/-5％的信號(hào)模糊證明是合適的。

可選地例如以圖表形式進(jìn)行數(shù)據(jù)的可視化，圖表在可能的實(shí)施方式中手動(dòng)地完成。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，可選的可視化借助電腦和合適的軟件進(jìn)行?？梢暬臄?shù)據(jù)接著例如顯示在紙上或者在電腦監(jiān)控器上。

如果在至少三個(gè)或優(yōu)選至少四個(gè)相繼的刀具旋轉(zhuǎn)中周期性地在刀具旋轉(zhuǎn)中的相同位置上再現(xiàn)地產(chǎn)生偽影，則進(jìn)行損傷顯示。損傷顯示的方式方法并不局限并且例如以聲學(xué)或光學(xué)的方式進(jìn)行，其中多種實(shí)施方式例如口頭的通知，聲音的信號(hào)，監(jiān)控器上的光學(xué)信號(hào)，紙質(zhì)打印件上的報(bào)告或者在旋轉(zhuǎn)刀具附近發(fā)送的光學(xué)的信號(hào)都適合。

根據(jù)本發(fā)明的方法優(yōu)選按給出的從步驟a)到g)的順序進(jìn)行。

根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的裝置特別適合于用于切割或切邊金屬帶材，特別是鑄造、熱軋或者冷軋的鋼帶(可以是不涂層或者例如有機(jī)地、無(wú)機(jī)地或者金屬涂覆)的設(shè)備中。

附圖說(shuō)明

下面，借助實(shí)施例和多個(gè)示意性的并且比例不正確的附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明。

圖1示出了具有刀片和麥克風(fēng)的用于金屬平板產(chǎn)品的切邊裝置的橫截面示意圖，

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施方式的示意圖，

圖3示出了數(shù)字化的信號(hào)數(shù)據(jù)的示例圖，

圖4示出了沒(méi)損傷的圓刀的測(cè)量數(shù)據(jù)圖，

圖5示出了有損傷的圓刀的測(cè)量數(shù)據(jù)圖。

具體實(shí)施方式

在切邊機(jī)上試驗(yàn)方法和裝置，切邊機(jī)設(shè)置在連續(xù)式退火爐的流出口中，連續(xù)式退火爐用于冷軋的鋼板產(chǎn)品的再結(jié)晶退火。在本實(shí)驗(yàn)中，切邊刀具有分別為0.3m的直徑。使用由商品名稱為askodynec的esu鋼制成的未涂層的切邊刀具。

首先，圖1示出了用于金屬平板產(chǎn)品的切邊裝置的示意性結(jié)構(gòu)。切邊裝置包括兩個(gè)上部的切邊刀具3a和3b以及兩個(gè)下部的切邊刀具3c和3d，切邊刀具分別固定在保持件4a-4d上。切邊刀具是圓刀，其彼此作為上部刀具/下部刀具對(duì)3a對(duì)應(yīng)于3c以及3b對(duì)應(yīng)于3d。切邊刀具通?；ハ嘀丿B，其中切邊刀具的互相的重疊和浸沒(méi)深度根據(jù)待切邊的金屬平板產(chǎn)品的厚度和強(qiáng)度調(diào)整。

金屬平板產(chǎn)品2在兩側(cè)在上部的切邊刀具3a和3b和下部的切邊刀具3c和3d之間夾緊。圓刀的旋轉(zhuǎn)這樣調(diào)整，即，位于刀具之間的金屬平板產(chǎn)品在移動(dòng)方向上移動(dòng)，而同時(shí)通過(guò)相對(duì)壓緊的上部和下部刀具的壓力將金屬平板產(chǎn)品的邊緣切邊。在上部的切邊刀具3a和3b之間設(shè)置麥克風(fēng)1。安裝方式在圖1中沒(méi)有示出。

麥克風(fēng)1在切邊機(jī)中定位在鋼帶通過(guò)線下面的兩個(gè)上部的切邊刀具3a和3b之間的中間，以便于能夠同樣好地接收兩側(cè)產(chǎn)生的噪音。只要麥克風(fēng)相對(duì)切邊刀具3a到3d的距離分別至少為50mm并且最多1500mm，麥克風(fēng)1原則上也可以偏心地定位。在此，麥克風(fēng)和圓刀3a，3b之間的距離分別為700mm，距離圓刀3c和3d分別為720mm。

pcbpiezotronics公司的130d20型具有集成的放大器的預(yù)先極化的駐極體麥克風(fēng)，也已知名為“icpelectretarraymicrophone”用作麥克風(fēng)1。在此涉及一種具有小于122db的動(dòng)態(tài)范圍動(dòng)態(tài)的無(wú)場(chǎng)麥克風(fēng)。麥克風(fēng)在100到4000hz的頻帶中具有+/-1db的偏差并且在20到15000hz的范圍中具有-2到+5db的偏差。在18到30v的運(yùn)行電壓以及2到2ma條件下，麥克風(fēng)提供5到12v輸出電壓。麥克風(fēng)由于構(gòu)造所限的7v的輸出電壓差提供+/-3v或者+/-5v的調(diào)制范圍。通常的輸出電壓值一般在毫伏范圍并且為45-450mv之間。由于根據(jù)iepe標(biāo)準(zhǔn)的供電，連接導(dǎo)線可以最多幾米長(zhǎng)。

如圖2所示，由麥克風(fēng)1記錄的噪音作為電信號(hào)傳輸?shù)叫盘?hào)端子殼體5中，其中將其首先傳輸?shù)叫盘?hào)調(diào)整單元6中。信號(hào)端子殼體5包括信號(hào)調(diào)整單元6和數(shù)據(jù)檢測(cè)單元7。在已進(jìn)行的企業(yè)測(cè)試中，用24v的驅(qū)動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)信號(hào)調(diào)整單元6，并且將pcbpiezotronics公司的icpsignalconditioner682a02用作信號(hào)調(diào)整單元6。在信號(hào)調(diào)整單元6中，麥克風(fēng)的交變信號(hào)首先通過(guò)高通濾波器8分開。在放大器9中，信號(hào)接著放大系數(shù)1，10或100。放大系數(shù)根據(jù)環(huán)境聲音選擇。為了確定放大系數(shù)，首先在測(cè)量開始時(shí)進(jìn)行用于確定環(huán)境聲音的無(wú)干擾的參照測(cè)量。基于參照測(cè)量首先選擇系數(shù)1?；A(chǔ)信號(hào)在此在零線的高度上，并且環(huán)境聲音最高為整個(gè)測(cè)量范圍的三分之一。測(cè)量范圍通常限制在+/-10v的電壓范圍內(nèi)。有利地，測(cè)量范圍可以在通常+/-10v的電壓范圍中根據(jù)放大系數(shù)而變化。如果存在不同的運(yùn)行的條件并且因此不同的環(huán)境聲音情況，則可以通過(guò)改變放大系數(shù)來(lái)顧及所述情況，從而使得顯示錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)最小化。在對(duì)鋼帶切邊裝置的企業(yè)測(cè)試中，1，10或100的放大系數(shù)證明是適合于在企業(yè)的使用條件下通常的環(huán)境聲音中使用。選擇待使用的放大系數(shù)通過(guò)考慮標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，信號(hào)通過(guò)放大倍數(shù)只能這樣放大，即，環(huán)境聲音最大為測(cè)量范圍的三分之一。之后，信號(hào)通過(guò)具有極限頻率15khz的低通濾波器10傳輸。信號(hào)調(diào)整的輸出信號(hào)之后最高為+/-6v。

此外，麥克風(fēng)由信號(hào)調(diào)整單元6供應(yīng)電流。麥克風(fēng)的供電在此基于“integratedelectronicspiezo-electric”標(biāo)準(zhǔn)。

在此，麥克風(fēng)用恒定電源供電。通過(guò)恒定電流提供了工作點(diǎn)電壓，其通過(guò)麥克風(fēng)下降。這在這里使用的麥克風(fēng)中為5到12v。由通過(guò)麥克風(fēng)下降的電壓和18v的供應(yīng)電壓在信號(hào)調(diào)整單元6上產(chǎn)生了6到13v的電壓。穩(wěn)定電壓傳輸麥克風(fēng)的電壓信號(hào)。通過(guò)在信號(hào)調(diào)整單元6中的高通濾波器8抑制直流電壓。通過(guò)聲壓產(chǎn)生的交變信號(hào)疊加了該穩(wěn)定電壓。

接著，信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)檢測(cè)單元7中。在這里的例子中，使用“niusb-6210”的數(shù)據(jù)檢測(cè)單元。數(shù)據(jù)檢測(cè)單元7包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器11。其具有16個(gè)分別具有16bit和最大250ks/s采樣率的模擬輸入端。數(shù)據(jù)檢測(cè)單元7的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器11此外具有四個(gè)數(shù)字輸入端，四個(gè)數(shù)字輸出端以及兩個(gè)具有16bit的分辨率的計(jì)數(shù)器。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器11的模擬輸入端具有最大到+/-10v電壓范圍。此外，數(shù)據(jù)檢測(cè)單元7包括數(shù)據(jù)傳輸單元12，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸單元優(yōu)選經(jīng)過(guò)usb作為數(shù)據(jù)電流例如通過(guò)nationalinstruments公司研發(fā)的所謂的“數(shù)據(jù)流”進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

在本試驗(yàn)中，信號(hào)密度為旋轉(zhuǎn)的刀具長(zhǎng)度的每毫米125000信號(hào)。

轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的信號(hào)接著傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理單元13中。其包括ibh公司的opc服務(wù)器，該opc服務(wù)器構(gòu)成了測(cè)量系統(tǒng)的接口。這樣，使用opc服務(wù)器，以便于讀取和/或?qū)懭胱兞?，例如可編程存?chǔ)的控制器(sps)的輸出端、輸出端或者數(shù)據(jù)組合。在常規(guī)的用戶界面進(jìn)行操縱。通過(guò)ip地址以及支架和插槽編號(hào)接入opc服務(wù)器的主處理器。在此，象征性地接入使用的變量，從而為變量分配名稱，該名稱隨后在opc服務(wù)器中使用。此外，數(shù)據(jù)處理單元13包含用于數(shù)據(jù)處理的軟件。在本實(shí)驗(yàn)中，使用measurementcomputingcorporation公司的dasylab13軟件。在本實(shí)驗(yàn)中，為了數(shù)字化的信號(hào)數(shù)字的繼續(xù)處理，使用已知的數(shù)理的過(guò)濾器和其他過(guò)濾方法，例如特別是butterworth型的遞歸過(guò)濾器和快速傅里葉變換(fast-fourier-transformation)。這樣，信號(hào)通過(guò)butterworth型遞歸過(guò)濾器過(guò)濾到300到400.諧波之間的頻率范圍。信號(hào)密度為刀具周長(zhǎng)每毫米125000個(gè)信號(hào)，這與旋轉(zhuǎn)的刀具長(zhǎng)度一致。通過(guò)快速傅里葉變換，信號(hào)分為每秒10個(gè)信號(hào)長(zhǎng)度，從而信號(hào)的振幅特性曲線保持。

圖3示出了在進(jìn)行過(guò)濾后數(shù)字化的信號(hào)數(shù)據(jù)的示例圖。示出了根據(jù)時(shí)間的作為振幅信號(hào)以電壓差(單位為伏特)形式的聲壓。描繪了22個(gè)刀具旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)。圖3中考慮信號(hào)功率(單位為伏特)與設(shè)備速度的關(guān)聯(lián)。諧波的功率固定在0.2v的額定功率水平之上，其中額定功率水平通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。圖3中的在零線n上方短暫延伸的水平線a表示整流平均值ugl。整流平均值從刀具旋轉(zhuǎn)到刀具旋轉(zhuǎn)中數(shù)量上只發(fā)生微小改變，從而這種改變?cè)趫D3中不能看到。閾值計(jì)算為最后一個(gè)沒(méi)有偽影的刀具旋轉(zhuǎn)的整流平均值的10倍的值并且在圖3中繪制為在整流平均值的線上方的另一水平線b。測(cè)量序列的最后一個(gè)沒(méi)有偽影的刀具旋轉(zhuǎn)在圖3中未示出。圖3中可見，對(duì)于22個(gè)信號(hào)而言，聲壓分別大于閾值。因此，存在偽影。基于對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)必須的時(shí)間段t1和32768信號(hào)/s的抽樣頻率fs計(jì)算距離，時(shí)間段t1由0.3m的刀具直徑和v＝2m/s的刀具旋轉(zhuǎn)速度按t1＝(0.3m*π)/(2m/s)計(jì)算。處理數(shù)據(jù)例如刀具旋轉(zhuǎn)速度由處理計(jì)算機(jī)14發(fā)送到數(shù)據(jù)處理單元13。

偽影具有互相分別0.02秒的距離。由數(shù)據(jù)評(píng)估單元13引起損傷顯示。通過(guò)損傷顯示單元15進(jìn)行損傷顯示，其中涉及連接數(shù)據(jù)評(píng)估單元13的電腦監(jiān)控器，在電腦監(jiān)控器上顯示可見的警告符號(hào)。

圖4示出了圓刀的測(cè)量數(shù)據(jù)的另一實(shí)施例，其中如上所述處理數(shù)據(jù)。具有1.01mm厚度的質(zhì)量hc340la的鋼帶切邊成寬度1376mm。切邊機(jī)中的帶速為110m/min。切邊刀具的切割縫隙為0.20mm并且刀具到鋼帶中的進(jìn)入深度為0.20mm。所有信號(hào)都在由線b表示的閾值之下。圓刀不具有偽影和刀具破損。

圖5示出了圓刀的測(cè)量數(shù)據(jù)的另一實(shí)施例，其中如上所述處理數(shù)據(jù)。具有1.16mm厚度的質(zhì)量hc600的鋼帶切邊成寬度1352mm。切邊機(jī)中的帶速為130m/min。切邊刀具的切割縫隙為0.22mm并且刀具到鋼帶中的進(jìn)入深度為0.20mm?；趯?duì)于刀具旋轉(zhuǎn)必須的時(shí)間段t1計(jì)算距離，時(shí)間段t1由0.3m的刀具直徑和v＝2.17m/s的刀具旋轉(zhuǎn)速度計(jì)算。由此，一次刀具旋轉(zhuǎn)總共包括13566個(gè)信號(hào)。圖5中可以看到多于三個(gè)的互相重疊的刀具旋轉(zhuǎn)偽影，其彼此與一次刀具旋轉(zhuǎn)具有間距。在這種情況下，存在刀具破損。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1麥克風(fēng)

2金屬平板產(chǎn)品

3a,3b,3c,3d旋轉(zhuǎn)的刀具

4a,4b,4c,4d刀具保持件

5信號(hào)端子殼體

6信號(hào)調(diào)整單元

7數(shù)據(jù)檢測(cè)單元

8高通濾波器

9放大器

10低通濾波器

11信號(hào)轉(zhuǎn)換器

12數(shù)據(jù)傳輸單元

13數(shù)據(jù)處理單元

14處理計(jì)算機(jī)

15損傷顯示單元

a代表整流平均值的線

b代表閾值的線

n零線