Vibrasjonsbasert tilstandsovervåkning av girkasse på industrirobot

Abstract

Denne rapporten omhandler tolkning av vibrasjonssignaler målt i en girkasse på en industrirobot fra ABB av typen IRB5500. Motivasjonen for arbeidet er å se om vibrasjonsmålingene kan brukes i et tilstandsbasert overvåkingssystem. Med hensikt i å oppdage slitasje i girkasse og motor før slitasjen når et kritisk nivå og resulterer i sammenbrudd for robot og dermed driftstans. Det er tatt opp målinger fra to roboter av samme type som har ulik fartstid og dermed ulik grad av slitasje. Vibrasjonsmålinger fra robotene sammenlignes og analyseres med ulike metoder for å se om det er mulig å skille de basert på vibrasjonssignalet.

Utgangspunktet for oppgaven er et 3D akselerometer som monteres i oljepuggen til girkassen som hører til robotens akse 3. Samt maskinvare for å kommunisere med sensormodulen omtalt som IMS og en PC.

Vibrasjonssignalet er analysert med to ulike hensikter. Den ene er å detektere feil uten å vite noe om hva feilen skyldes, mens den andre fokuserer på å sette en diagnose. Altså hva som kan være årsaken til problemet. Metodene for feildeteksjon baseres på enkle parametre som eksempelvis indikerer en økning av vibrasjoner, større spredning i datasettet eller en mer transient oppførsel. Diagnostisering av feil er mer komplisert og her er det testet ut to metoder. Den første metoden baseres på et optimalt båndpassfilter, hvor filterets passbånd bestemmes ut fra et kurtogram. Den andre baseres på frekvensanalyse med FFT.

Metodene for feildeteksjon testet på innsamlet data viser at både RMS, kurtosis, standardavvik og topp til bunn amplitude klarer tydelig å skille robotene fra hverandre. Metodene for å diagnostisere feil finner topper som tilsvarer kjente frekvenser knyttet til girkasse og kulelagre, men for å konkludere om metodene virker kreves ytterligere testing.