Diafragma piezelétrico e processamento digital de sinais na estimação da rugosidade de componentes cerâmicos no processo de retificação plana
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Data
2021-07-02
Autores
Viera, Martin Antonio Aulestia
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
O processo de retificação é amplamente utilizado no acabamento superficial de cerâmicas e corresponde a uma das últimas etapas no processo de fabricação. Deste modo, é imprescindível um monitoramento confiável deste processo. Assim, um sistema de monitoramento em tempo real é necessário para auxiliar o operador na tomada de decisão de modo a otimizar e reduzir os custos do processo. O objetivo do presente trabalho é propor uma nova técnica para estimar a rugosidade média aritmética de peças de cerâmica alumina no processo de retificação plana usando diafragma piezelétrico e técnicas avançadas de processamento digital de sinais. No decorrer dos ensaios foram coletados os sinais do diafragma piezelétrico, sensor de emissão acústica e potência. Em outros estudos, o sensor de emissão acústica de baixo custo (diafragma piezelétrico) foi utilizado em sistemas de monitoramento da integridade estrutural e no monitoramento da integridade da ferramenta de corte durante o processo de retificação de metais com resultados satisfatórios. Assim, o presente trabalho apresenta uma nova aplicação do diafragma piezelétrico no monitoramento do processo de retificação de componentes cerâmicos por meio do processamento digital de sinais no domínio do tempo e da frequência, visando-se a obtenção de um sistema de monitoramento de baixo custo. Um sensor comercial de emissão acústica, já consolidado em sistemas de monitoramento de processos de usinagem, foi utilizado para efeitos de comparação. O sensor de corrente, responsável pela medida indireta da potência de retificação, foi usado para dar suporte aos fenômenos do processo. A combinação das informações dos sensores também foi realizada, visando-se extrair características para a estimação da rugosidade média aritmética. Como resultado foi possível obter uma técnica não destrutiva para a estimação da rugosidade de peças cerâmicas retificadas por meio de diafragma piezelétrico de baixo custo e fusão dos referidos sensores, e com características que proporcionem confiabilidade e robustez e, consequentemente, contribuindo para o monitoramento, automação, controle e otimização do processo.
The grinding process is widely used in the surface finishing of ceramics and corresponds to one of the last steps in the manufacturing process. Thus, reliable monitoring of this process is essential. Therefore, a real-time monitoring system is necessary to assist the operator in decision making in order to optimize and reduce the costs of the process. This work aims to propose a new technique to estimate the roughness of ceramic alumina workpieces in the surface grinding process using piezoelectric diaphragms and advanced digital signal processing techniques. During the tests, the signals from the piezoelectric diaphragm, acoustic emission sensor, and power were collected. The comparison of the results of the piezoelectric diaphragm with those of the acoustic emission sensor was performed, which is already consolidated in systems for monitoring machining processes. The combination of information from the sensors was also performed, aiming to extract characteristics for the roughness estimation. As a result, it was possible to obtain a non-destructive technique for estimating the roughness of ground ceramic workpieces by means of a low-cost piezoelectric diaphragm and fusion of the referred sensors, and with characteristics that provide reliability and robustness and, consequently, contributing to the monitoring, automation, control, and optimization of the process.
The grinding process is widely used in the surface finishing of ceramics and corresponds to one of the last steps in the manufacturing process. Thus, reliable monitoring of this process is essential. Therefore, a real-time monitoring system is necessary to assist the operator in decision making in order to optimize and reduce the costs of the process. This work aims to propose a new technique to estimate the roughness of ceramic alumina workpieces in the surface grinding process using piezoelectric diaphragms and advanced digital signal processing techniques. During the tests, the signals from the piezoelectric diaphragm, acoustic emission sensor, and power were collected. The comparison of the results of the piezoelectric diaphragm with those of the acoustic emission sensor was performed, which is already consolidated in systems for monitoring machining processes. The combination of information from the sensors was also performed, aiming to extract characteristics for the roughness estimation. As a result, it was possible to obtain a non-destructive technique for estimating the roughness of ground ceramic workpieces by means of a low-cost piezoelectric diaphragm and fusion of the referred sensors, and with characteristics that provide reliability and robustness and, consequently, contributing to the monitoring, automation, control, and optimization of the process.
Descrição
Palavras-chave
Processo de retificação, Monitoramento do processo de retificação, Estimação da rugosidade, Transdutor piezelétrico em processo de usinagem, Processamento digital de sinais, Grinding process, Monitoring of the grinding process, Roughness estimation;, Piezoelectric transducer in machining process, Digital signal processing