A study on the use of non-traditional techniques applied to the detection of manufacturing defects in automotive exchanges

In this work a study about the use of four mathematical-computational nontraditional tools with detection purpose and automatic classification of assembly and manufacturing defects in automotive gearboxes from vibration signals is presented. Due to the State of the gear meshing to be characterized by amplitude and phase modulations, two demodulation techiniques are considered. The demodulation of the amplitude and phase of the gear meshing signals using least squares and decomposition by Generalized S Transform, in the wich are used Windows that are adjusted to the characteristics of signafs modulation. The other two approaches, take into account the amplitude of the gear meshing frequencies and their lateral bands. In one, statistical tools, as kurtosis, crest factor and root mean square levei are adopted, applied to the time parcels associated to the frequencies of interest of Choi-Williams Transforms of the signals, and in another one is calculated the sum of the global Bispectrum magnitudes and also the sum of bispectrum related to the gear meshing frequency only. The proposed methodologies were applied to the simulated gear meshing vibration data, where a peliminary study is made for to evaluate the viability of each one. The chosen methodologies - Amplitude and phase demodulation and the one that uses Choi-Williams Transform were submitted to sensitivity analysis with simulated gear meshing signals in order to evaluate their capabilities how much to the modulation degree present in the signals, under several conditions of noise. Finaly, these two approaches were applied to the real vibration signals obtained of an automotive transmission.Tese (Doutorado)Neste trabalho é apresentado um estudo sobre o uso de quatro ferramentas computacionais não-tradicionais com a finalidade de detecção e classificação automática de defeitos de montagem e fabricação em câmbios automotivos a partir de sinais de vibração. Devido ao estado do engrenamento poder ser caracterizado por modulações em amplitude e fase, duas técnicas de demodulação são consideradas: a demodulação da amplitude e da fase dos sinais de engrenamento utilizando mínimos quadrados e a decomposição via Transformada Stockwell, na qual são empregadas janelas que se ajustam ás características de modulação do sinal. As outras duas abordagens levam em conta a amplitude das freqüências de engrenamento e suas bandas laterais. Em uma, são adotadas ferramentas estatísticas, como kurtosis, fator de crista e nível médio quadrático, aplicadas às parcelas temporais associadas às freqüências de interesse obtidas após aplicação da Transformada Choi-Williams aos sinais e na outra são calculadas a soma das magnitudes dos bispectros e a soma dos bispectros relacionados à freqüência de engrenamento dos sinais de vibração. As metodologias propostas foram aplicadas aos dados simulados de vibrações de uma caixa de transmissão, onde em um estudo preliminar foi avaliada a viabilidade do emprego de cada uma. As metodologias escolhidas - demodulação da amplitude e fase e a que utiliza a transformada de Choi-Williams, foram submetidas a uma análise de sensibilidade com sinais simulados de engrenamento para avaliar a capacidade de cada uma quanto ao grau de modulação presente nos sinais, sob diversas condições de contaminação por ruído. Finalmente, estas duas abordagens foram aplicadas aos sinais de vibração obtidos de caixas de transmissão automotivas preparadas para esta finalidade