Soft sensor-based servo press monitoring

Resumen

La fuerza que una servo prensa ejerce conformando una pieza es la magnitud más importante en cualquier operación de conformado. La fuerza aplicada, junto a las características del troquel, es la magnitud que da forma a la pieza. Cuando la fuerza de proceso es más grande que la fuerza máxima para la que fue diseñada la servo prensa, la integridad de ´esta puede verse afectada. Por lo tanto, el conocimiento de la fuerza de proceso es de gran interés tanto para los fabricantes de prensas como para los usuarios de las mismas. Así pues, el sector del conformado está buscando sistemas capaces de monitorizar la fuerza de proceso y el funcionamiento de la servo prensa para analizar el proceso y predecir futuras desviaciones de las operaciones de conformado. Los usuarios de las servo prensas quieren garantizar la calidad de las piezas fabricadas y reducir las paradas de las servo prensas debidas al mal funcionamiento de las mismas. Esta tesis aborda la monitorización de la fuerza de proceso y el comportamiento dinámico de una servo prensa mediante un algoritmo de tratamiento estadístico de la señal conocido como el dual Particle Filter (dPF). Inicialmente, tanto el modelo desarrollado como el dPF propuesto han sido evaluados y validados experimentalmente en un banco de ensayos de escala reducida. El banco de ensayos ha sido diseñado y fabricado mediante una metodología de diseño que permite replicar el comportamiento cinemático y dinámico de distintas servo prensas en el mismo banco. La validación experimental también se ha llevado a cabo en una servo prensa industrial mediante tres procesos de conformado distintos. Los resultados de estimación han probado la habilidad del dPF para seguir la fuerza de proceso en los procesos evaluados, obteniendo una desviación menor que un 5% con respecto a las señales medidas en el punto donde se da la fuerza máxima. El algoritmo dPF ha sido acelerado mediante un filed programmable gate array (FPGA) para lograr estimaciones en tiempo real.