工业4.0 .0应用实例振动量测分析案例及资料撷取器简介Youtube视频

各位同学大家好

欢迎大家来参与工业4.0导论这门课Youtube视频

我们今天上的是单元五

工业4.0应用实例振动量测与分析

我是这个单元的老师

台湾科技大学机械系李维桢

单元五的学习目标与大纲如下

首先我们会介绍

我们今天所要讲的应用的案例

以及这个案例所会使用的资料撷取器

接下来我们会对机台振动

做一个简单的介绍

然后我们会为各位同学介绍

用来量测振动的感测器

接下来在第四个小单元

我们会为各位同学示范

如何来量测振动以及进行简单的资料分析

最后我们会用另外一个方式

来为各位同学展示如何进行远端的量测

首先第一个小单元

我们要为各位同学介绍

今天我们要为各位同学示范的案例

以及我们所要使用的资料撷取器

在进入案例之前

首先我们先来看一下

实体系统跟网宇系统的连结

以工具机来说实体系统就是这个机台本身

我们可以根据这个工具机的机台的振动

和它刀具的寿命

在电脑系统上建立一个模型

这个模型就是我们讲的网络系统

这个模型可以让我们来晓得说

当我的机台振动量如果变大的时候

就是我的刀具的寿命即将结束的时候

在这二者也就是在实体系统和网宇系统

物理系统和网络系统之间

要产生一个连结的话

我们必须要透过量测的资料

如此我们可以根据机台的振动

和它刀具的状况来修正我的网络系统

使我的Cyber​​ System能够准确地来预测

什么时候机台的刀具会损毁

再经由我的网络系统

提前来在刀具损毁之前来更换我的刀具

以避免说在加工过程中刀具损毁

对我的工件产生损伤

造成我加工上的损失

所以我们可以看到在工业4.0里头

我们可以藉由物理系统

来修正我们Cyber​​ System

我们也可以藉Cyber​​网络系统

来对我的物理系统来加以优化

所以这是一种实控虚虚控实的一个概念

也就是工业4.0里头一个很重要的

Cyber​​ Physical System的一个概念

接下来我们来看
我们这个单元所要为各位同学介绍的案例

我们这个单元主要是要来

量测机台在加工的时候所产生的振动

藉由这样子的量测或监控机台的振动

我们就可以了解说

机台目前的状况是不是都是正常的

或者说它的加工或切削的条件是不是适当

再来我们这个案例里头

我们将使用加速规来连接资料撷取器

来将机台振动的这些资料

把它用无线的方式Wi-Fi的方式

把它回传到电脑系统里头再来加以处理

接下来我们就来介绍一下

在我们这个单元里头所会用到的资料撷取器

这个资料撷取器是

国家仪器公司所生产的myRIO

这个撷取器的外观就如右侧的图片所示

myRIO资料撷取器其实它包含了

资料撷取装置以及控制器二个部分

所以它可以用来

撷取感测器上的资料并且加以分析

在这个资料撷取器上有二个USB的插座

它也有内建的Wi-Fi

USB插座可以直接连到电脑

或着说我们可以透过Wi-Fi来连电脑

另外因为有无线网络的关系

我们也可以将这个资料撷取系统

连接到手机或者是平板上

在这个资料撷取器里头它有二个处理器

一个是双核心的处理器

另外一个是FPGA的晶片用来处理IO的部分

因为这个资料撷取器是国家仪器公司所生产的

所以它也可以跟国家仪器公司

所设计的这个LabVIEW的图形化语言相互沟通

所以我们如果说要使用这个资料撷取器的话

我们就必须要使用

LabVIEW中的图形化语言来撰写程式

接下来我们再稍微简单介绍一下

什么是LabVIEW中的程式语言

基本上LabVIEW是一种程式图形化的程式语言

就如同在画面的两张图片的右侧

那张图片所显示

在LabVIEW中上所撰写程式的话

它不像传统的Ç或BASIC那样

一行行来用文字来书写程式

而是用图形来拉线的方式

来将图形连接来达到程式的目的

另外它是采用资料流的概念

所以在LabVIEW中里头

变数是不太鼓励使用的

在传递资料过程中都是用线的方式

也就是在各位在右侧图形上

所看到的蓝色线条

这些线条其实代表资料的流动

所以我们可以从右侧图形我们可以看到

在这个图形里头X的值和Y的值

我们透过线条把它送到一个加法器里面

然后去做相加最后再将整个结果把它输出

在这个部分我们称之为框图

这也是的LabVIEW在撰写程式的视窗

所以LabVIEW是在框图里面撰写程序

用图形化的程式来撰写

另外它的人机介面就显示在另外一个视窗

我们称之为前面板

所以在前面板里面

也就是投影片上灰色底的图形所显示的

把X和Ÿ的结果就可以显示出来

在LabVIEW中里面除了我们可以直接撰写程式以外

另外的LabVIEW里头也有许多内建的程式

我们叫Express VI

可以直接用来进行读取量测讯号分析资料

甚至还可以控制马达处理一些影像等等

所以它的功能是相当强大

使用起来也非常方便

另外地如同我们在投影片上所看到前面板

它可以很容易地用来开发人机介面

整个myRIO资料撷取器的架构如右图所示

我们可以看到它两个处理器

上面的处理器是用来处理资料的储存

无线的传输跟USB port的传输等等

下面的处理器就是接了许多的IO

可以用来做为跟感测器沟通的处理

在这上面我们可以看到几个名词

这些名词也用在其它的资料撷取器或控制器上

譬如说像Arduino的等等

所以我们有必要稍微将这些名词做一个认识

譬如说在上面有提到DIO的部份

DIO事实上就是数字输入/输出

所以在这些DIO的脚位上

我们就可以去做数位的输入

也可以做数位的输出

另外有AO的部分

AO指的就是模拟输出

所以我们如果要从myRIO

输出类比的讯号的话

我们就可以透过模拟输出

AO这些脚位来做输出

另外也有AI的部分

AI就指的就是模拟输入

所以我们今天如果有类比的讯号

譬如说像我热电偶的讯号

或着说我的应变规的讯号

如果没有加以处理的话

这些讯号都是类比的讯号

我们就可以透过AI的脚位

将讯号送到myRIO上

由它的FBGA来做讯号的处理

我们这边再为各位复习一下

类比和数位的讯号

所谓类比讯号模拟信号

就如同图片的左上角所显示

它在它输入或输出的范围之内

它的值是可以任意的

数位讯号就如同图片的下方所显示

数位讯号通常我们所见的

它只有高电位或低电位

也就是1或0这样的数值

所以今天我们如果感测器送出来的是

模拟讯号类比信号

我们就要使用控制器

或资料撷取器上的模拟输入

来接受这样的类比的讯号

如果说感测器送出来的是数位的讯号

我们就要使用资料撷取器

或控制器上的数字输入

来接收这样的数位讯号

所以同学必须要对模拟信号

和数字信号要有所了解

你要了解你的感测器送出来的是哪一类的讯号

最后我们来看两个名词

一个是提升电阻一个是下拉电阻

这些都是常见用在数字输入

数位输入的脚位上所使用的电阻

控制器在数位输入的时候

我们会使用这样子的电阻

来将未使用的输入端把它固定在高电位

譬如说像右图这边

我们就使用了一个40K欧姆的电阻

把我的输入端固定在3.3V

这样我的输入端

它的电位就不会受到杂讯所影响

如果我今天没有接这个40K欧姆的电阻的话

我的输入端基本上就处于一个

所谓浮动的状态

它的电位就不固定

很容易受到杂讯而影响输入

另外下拉电阻的概念

其实也跟提升电阻很类似

下拉电阻就是将没有使用的数位输入的引脚

把它固定在接地端也就是0电位的地方

这样子的话它如果没有接任何感测器

它电位就固定在0

也是同样的意思

避免让杂讯来干扰我的数位的输入

我们这个小单元为各位介绍了

我们在后续的小单元所会为各位示范的案例

以及在这案例中会使用到的资料撷取器

接下来下一个小单元

我们会为各位同学介绍机台的振动

以上是我们第一个小单元

所要为各位同学介绍的内容谢谢大家,这次的Youtube视频分享到这里结束。