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2021 | OriginalPaper | Buchkapitel

Comparison of Hilbert Transform and Complex Demodulation for Defect Identification in Cutting Discs using Vibration-Based Feature Extraction

verfasst von : Sebastian Priebe, Lukas Brackmann, Ahmad Alabd-Allah, Sahir Butt, Arne Röttger, Günther Meschke, Inka Mueller

Erschienen in: European Workshop on Structural Health Monitoring

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

This paper presents a novel concept for vibration-based feature extraction to identify damages in cutting discs of Tunnel Boring Machines (TBM). Defect frequencies resulting from repeated interaction of rock and disc defects are analysed. The data set is represented by the normal force acting on the edge of a cutting disc and the rock. Two different methods, the Hilbert transform and the complex demodulation, are used to generate the envelope of the time series, which was used to analyse whether the signal shows a feature representing an existing defect in the frequency domain. For the first proof of concept two numerical models were used - a multi-body system and a peridynamics 3D model simulating time series of normal forces. With both models, the linear motion of the disc on a rock sample with constant velocity was simulated. An experimental setup, mechanically similar to the simulations, was used in two experiments for further comparison. All implemented defects could be detected using vibration data of forces and one of the proposed data analysis techniques.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Alabd-Allah, A.: Numerische Untersuchungen zum Vibrationsverhalten von Diskenabbauwerkzeugen im maschinellen Tunnelbau. Master’s thesis, Ruhr-University Bochum, Bochum, Germany (2019) Alabd-Allah, A.: Numerische Untersuchungen zum Vibrationsverhalten von Diskenabbauwerkzeugen im maschinellen Tunnelbau. Master’s thesis, Ruhr-University Bochum, Bochum, Germany (2019)
2.
Zurück zum Zitat Alabd-Allah, A., Butt, S., Galler, R., Meschke, G., Mueller, I.: Vibration-based feature extraction to identify damage in cutting discs - a concept description. In: Proceedings of ICGI-ETS Conference. Luxor (December 2019) Alabd-Allah, A., Butt, S., Galler, R., Meschke, G., Mueller, I.: Vibration-based feature extraction to identify damage in cutting discs - a concept description. In: Proceedings of ICGI-ETS Conference. Luxor (December 2019)
3.
Zurück zum Zitat Butt, S., Meschke, G.: A 3D peridynamic model of rock cutting with TBM disc cutters. In: 7th GACM Colloquium on Computational Mechanics for Young Scientists from Academia and Industry, pp. 752–755 (November 2017) Butt, S., Meschke, G.: A 3D peridynamic model of rock cutting with TBM disc cutters. In: 7th GACM Colloquium on Computational Mechanics for Young Scientists from Academia and Industry, pp. 752–755 (November 2017)
6.
Zurück zum Zitat Condition Monitoring and Diagnostics of Machines - General Guidelines (June 2003) Condition Monitoring and Diagnostics of Machines - General Guidelines (June 2003)
9.
Zurück zum Zitat Roby, J., Sandell, T., Kocab, J., Lindbergh, L.: The current state of disc cutter design and development directions. In: Proceedings of 2008 North American Tunnelling Conference (NAT2008), Society for Mining, Metallurgy & Exploration, pp. 36–45 (2008) Roby, J., Sandell, T., Kocab, J., Lindbergh, L.: The current state of disc cutter design and development directions. In: Proceedings of 2008 North American Tunnelling Conference (NAT2008), Society for Mining, Metallurgy & Exploration, pp. 36–45 (2008)
12.
Zurück zum Zitat Willis, D., Shanahan, A., Box, Z.: Remote disc cutter monitoring in tunnelling. Tunnel 08, 68–75 (2011) Willis, D., Shanahan, A., Box, Z.: Remote disc cutter monitoring in tunnelling. Tunnel 08, 68–75 (2011)
Metadaten
Titel
Comparison of Hilbert Transform and Complex Demodulation for Defect Identification in Cutting Discs using Vibration-Based Feature Extraction
verfasst von
Sebastian Priebe
Lukas Brackmann
Ahmad Alabd-Allah
Sahir Butt
Arne Röttger
Günther Meschke
Inka Mueller
Copyright-Jahr
2021
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-030-64594-6_55