[发明专利]研磨状态评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种研磨状态评估方法，明确地说涉及一种利用振动信号评估研磨状态的方法。

背景技术

在轧辊研磨过程中，研磨装置(砂轮)与工件(轧辊)之间存在周期性相对运动。此相对运动会造成研磨深度周期性变异，而在辊面造成波浪形的改变，称为研磨辊痕，而造成此类表面缺陷的振动行为称为研磨颤振。

一般来说，研磨辊痕的严重程度与研磨颤振能量的大小成正比，而其节距(λ)与振动频率具有一定关系，其关系表示如下：

以圆筒磨床为例，其颤振频率为砂轮转速的正整数倍。所以如果知道砂轮转速和磨床系统自然频率，就可预估颤振频率的范围，并据以订立振动监测的频率范围，以监测颤振的发生。所以一般颤振监测需要一组振动测量系统，外加一组转速计以提供转速相关消息。

因此，常规研磨过程中的颤振监测，需具有多个感测器(转速计)，增加转速测量点以取得转速信号，因此监测系统结构和布线较为复杂，且其维护成本较高。

因此，有必要提供一种创新且富有进步性的研磨状态评估方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种研磨状态评估方法，用以评估研磨装置研磨工件时的研磨状态，所述研磨状态评估方法包括以下步骤：(a)检索振动信号；(b)计算所述振动信号的反频谱，所述反频谱具有多个反谐波(rahmonics)；(c)移除所述反谐波的低反频率(quefrency)部分；(d)根据振幅阈值移除所述反谐波的能量低于所述振幅阈值部分；(e)根据设定反谐波计算数目的反谐波和所述反谐波的设定间隔，计算反频谱波信号；以及(f)根据所述反频谱波信号评估所述研磨状态。

本发明仅需利用振动信号就可估计出研磨装置的研磨状态(例如：研磨转速)。此外，本发明研磨状态评估方法所估计出的研磨转速可进一步提供给颤振监测、诊断之用，以作为软件感测器(soft sensing)。再者，本发明的研磨状态评估方法可准确地计算出研磨装置的研磨转速，即使在信号受到强烈干扰的情况下仍十分准确，例如：信号受天车移动强烈干扰，而反频谱中仍反映正确的转速消息，因此可省去转速测量测点，简化监测系统结构。因此，本发明可免除常规监测系统中转速信号的测点，以简化研磨颤振监测系统并减少感测器(转速计)数量、布线和线路维护成本。再者，本发明的研磨状态评估方法可评估在研磨工艺中，所述研磨装置是否接触所述工件。

附图说明

图1显示本发明研磨状态评估方法的流程图；

图2显示本发明对数频谱的示意图；

图3显示本发明反频谱的示意图；

图4显示本发明以反谐波数目和反谐波间隔计算得反谐波峰值的示意图；以及

图5显示以本发明研磨状态评估方法计算的研磨转速与以转速计测量的研磨转速的结果比较图。

具体实施方式

图1显示本发明研磨状态评估方法的流程图。所述研磨状态评估方法用以评估研磨装置研磨工件时的研磨状态。在本实施例中，所述研磨状态评估方法用以评估研磨装置的研磨转速。其中，所述研磨装置具有最低可能研磨转速和最高可能研磨转速。参考步骤S11，检索振动信号，其经历检索时间区间。其中，所述振动信号可选择地检索自所述研磨装置或所述工件。

参考步骤S12，计算所述振动信号的反频谱，所述反频谱具有多个反谐波(rahmonics)。其中，反频谱定义具有许多不同版本，但基本精神均为对数频谱的傅利叶逆转换，表示如以下(1)式：

其中，C(τ)为反频谱，S_xx为双边功率谱(double-sided power spectrum)，且上式(1)为后续法则开发主要延用的计算基准。由于S_xx为实数且为对称函数，所以C(τ)也是一个实数且为对称函数。如果原始波形有N点，那么最后反频谱会有N/2点，而其解析度与取样率相同。

另外，反频谱强调了频谱中等间隔的谱线，在某种程度上与自相关谱(autocorrelation)相同，所以在上式(1)中τ代表的意义即为信号中某一成份重复的周期。如果在频谱中等间隔谱线的间隔为Δf，那么在反频谱中将在τ＝1/Δf出现波峰。参考图2，在对数频谱中可发现的确存在等间隔信号(等间隔波峰)。参考图3，而在反频谱中则可更清楚发现频谱中显示出等间隔成份(波峰P₁到P₇)。

虽然反频谱与自相关谱非常相似，但在颤振分析上，自相关谱非常不适当，原因如下：