签名解锁秘密
任何供应商都可以从传感器获取电压或电流信号，捕获波形，并进行一些分析。两个可以把波形分析带到另一个层次。Sciemetric公司(加拿大安大略省Nepean)和罗克韦尔自动化公司(威斯康星州密尔沃基)已经将额外的数学应用于波形信号，为提高制造质量和生产率提供了工具。
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任何供应商都可以从传感器获取电压或电流信号，捕获波形，并进行一些分析。两个可以把波形分析带到另一个层次。Sciemetric公司(加拿大安大略省Nepean)和罗克韦尔自动化公司(威斯康星州密尔沃基)已经将额外的数学应用于波形信号，为提高制造质量和生产率提供了工具。
这些过程在加工应用中执行工具监控;更换大部分(如果不是全部)汽车发动机装配时的热测试;改进压制操作;监控工具;并服务于许多其他制造应用。
Sciemetric的首席执行长谢夫(Nathan Sheaff)说，很多人只是在做模板匹配。“我们对数据进行了大量的计算，因为匹配可能无法捕捉到许多问题，而这些问题只有在分析各种属性时才会出现。虽然其他工具可能只关注峰值，但我们关注的是整个浪潮。我们通常可以可靠地找到‘大海捞针’，同时避免恼人的一触即发的故障。”
Sciemetric副总裁Steve McMahon解释说，基于计算机的数据采集和控制技术在监测和控制制造过程方面具有广泛的能力。电子测量技术的重大进步导致了各种高精度、高可靠性、成本合理的标准仪器的出现。有测量和记录数据的系统;实时分析结果;在视频监视器上提供报告和图表;持续检查所有监控参数是否在可接受范围内;并在必要时通过发出关闭或故障信号与流程交互。
Sciemetric的特征分析系统包括从过程中捕获波形，处理信息，做出决策，然后存档以供将来分析。
签名分析说明
在最简单的形式中，特征分析将特定的过程响应或波形与可接受的预先确定的响应进行比较。
通过使用适当的传感器(如称重传感器、压力传感器或位移计)对制造过程进行“仪表化”，可以获得一致且可重复的信号，直接指示工艺或产品的一致性和质量。这些信号可以是物理测量值，也可以是基于特定测量值和数学公式的计算值，比如马力或效率。假设仔细选择测量变量和传感器，如果制造操作处于控制之下，并且保持产品质量水平，则特征波形应该是一致的。
一个例子应用是线压监测。该操作包括机械地将铜端子压接在绞合或实心铜线上。总的压接时间通常在毫秒范围内(即20-30毫秒)。力-距离响应曲线是该过程的主要指标(尽管力与时间在大多数情况下是足够的)。假设材料保持不变，“正常”卷曲操作将产生一致且可重复的曲线。例如，如果塑料绝缘夹在端子下面，如果电线本身丢失了几股电线，或者如果端子变形并夹在压接头下面，则力-距离曲线的形状和特性将表现出明显的变化。
在压合操作中，零件之间的过盈配合决定了操作的公差和与插入距离相关的力变化率(即力-距曲线某些部分的斜率、曲线的宽度和最大力)。可接受的或“良好”的按压操作将产生一个特征和可重复的力与距离特征。如果容差配合随插入距离的变化而变化，即使“峰值”力和按压持续时间可能在可接受的范围内，该曲线也可能有明显的山丘或山谷。
典型的信号分析系统包括传感器或换能器、信号调理和放大电路、模数转换器、输入触发通道、继电器输出通道、处理器或微型计算机以及分析数据的软件。系统可提供多通道和不同类型的信号调理来处理不同的传感器。软件获取数据并对测量或计算波形进行比较分析。根据结果，系统可以采取适当的行动，如在视频屏幕上显示数据，激活控制输出，向PLC发送信号，或将数据保存到磁盘文件。
传感器或传感器在商业上几乎可以用于任何物理量。对于给定的签名应用程序使用哪一个取决于制造过程。
经验性签名系统在过程运行的过程中记住了许多“好”部分或操作的响应。更先进的签名系统包含软件，它可以系统地将特征曲线分解成可识别的片段，以便进一步分析。虽然大多数系统也可以根据经验学习标称曲线，但更先进的分析工具可以大大提高可靠的故障检测。
数学分析
当使用计算机时，可以对一条曲线或多条曲线进行分析的程度几乎是无限的。它可以包括简单的X-Y曲线分析，以及多维变量、时间周期波形或频域响应曲线(FFT)的更高级算法。
最合适的分析取决于被测量过程的物理行为。在可能的情况下，特征分析应该计算和比较那些最具工程或物理意义的曲线参数。参与被测量产品或过程的设计人员或工艺工程师将能够指定应该检查哪些响应特性，以及应该对这些参数设置哪些限制。通过这种设计工程和测试的整合，产品质量可以显著提高。
如果不能对签名分析系统进行编程，使其自动适应不断变化的签名条件，则系统可能会损坏良好的部件。同样重要的是，如果签名系统包含自动学习能力或自适应学习，如果算法选择不正确，或者如果它们过于激进，系统可能会通过坏的部分。由于特征分析可以应用的制造过程的范围是巨大的，学习和自动学习能力的灵活性对于实现可靠的测试系统至关重要。
更复杂的签名分析系统将包括一系列学习选项。
如今，特征分析系统被用于汽车、电气、电子、机械和航空航天工业。无论该系统是经验性的还是执行更高级的分析，该技术的应用都在迅速增长。
自动化工具监控
罗克韦尔自动化的自动化工具监视器在加工应用中使用波形特征分析来确定刀具破损，并预测刀具磨损何时会导致零件损坏。罗克韦尔自动化全球技术服务部智能传感器组项目经理Dave Mays表示，实现连续的生产正常运行时间是所有行业的生产工程师、工具和项目经理面临的一个永无止境的挑战。在高速率的加工环境中，挑战甚至更大，在这种环境中，磨损或损坏的刀具不仅会关闭生产线，而且会对产品质量产生重大影响。
工具监视器被设计为中央机器控制系统的一个组成部分，提供方便的访问加工和工具信息。不像“探针”机器，需要添加单独的工作站来确认零件生产，该产品消除了单独的附加组件，节省了空间，时间和金钱。
该技术提供了关于工具状态和中央控制集成的预测信息基础，可以在意外的工具损坏时立即关闭机器。此外，它还提供视频输出，以显示每个主轴的特定功率条件，同时捕获和记录功率负载下的历史工具状态信息。
罗克韦尔自动化的自动化工具监控系统可以检测执行重复、高速加工操作的电动工具的刀具磨损和刀具断裂。它通过测量主轴驱动电机的功率使用来实现这一点。
首先，使用已知的好工具，建立正常的功率水平。建立了上、下功率限制或“波段”，并相对于这些限制评估后续加工操作中的实际功率使用。此外，在每个加工周期完成后，可以在视频监视器上显示主轴电机功率使用曲线和控制上限和下限。
在一个周期内，系统报告刀具状况，允许机床控制系统在条件超过可接受限度时关闭主轴电机。完整的工具监控系统包括一个Allen-Bradley开放式控制器、工具监控系统软件、一套标准的模拟和数字I/O卡、一个信号调理模块、一个用于测量主轴电机功率的功率传感器和一个可选的视频显示监视器。
功率图显示了在典型制造条件下消耗的功率范围。第一个图形显示了正常的功率使用主轴电机执行单周期加工操作与良好的工具。中线表示功率传感器的输出。它显示在接合零件之前电机功率水平较低，加工过程中功率使用较高，刀具退出工件后功率较低。这验证了正常的加工周期。当刀具开始磨损时，电机在加工周期内消耗更多的功率，如图2所示，在加工过程中功率消耗稳定而平坦，但在加工过程中上升到更高的水平，表明刀具正常磨损。这些带定期更新，使他们将增加正常的工具磨损，从而避免讨厌的停止。
当工具变得迟钝时，它们需要更多的动力来加工。因此，加工过程中的功耗将上升，如图1所示。当一个工具坏掉时，电力的使用会发生突然的变化——超出可接受的范围。在这些条件下，工具监视器识别到一个工具已经坏了，并发出立即停止信号的机器控制系统。
自动限位调整
限制自动调整正常的刀具磨损。这种自动学习过程是定期执行的，使用预定数量的良好加工周期的数据。当电机功率使用模式在可接受范围内时，一个循环被确定为良好。通过这种方式，系统自动调整，无需操作员干预，正常的工具磨损，最大限度地减少了麻烦的停机。
这些令人兴奋的新工具可以帮助控制工程师同时提高产品质量和机器正常运行时间。未来，这项技术肯定会被添加到控制工程师的工具箱中。
发现的工具问题
此波形表示捕获的好零件和工具，以供后续比较。
当刀具开始磨损时，电机将反映加工周期中使用的更多功率，如图所示。
当刀具变钝时，加工过程中的功率消耗将上升，如图所示，但当刀具断裂时，工具监视器会跟踪突然变化。
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