6 min

光学振动测量自动化

更高效质量控制

Condition Monitoring with vibrometer

生产控制及其相关测量过程与评估的自动化,能大幅减轻常规工作负担,并有效提高生产控制效率,是现代制造技术的核心议题。而这需要用于质量控制的激光多普勒测振仪能够个性化地融入生产环境中。在此过程中,生产周期和灵活性是关键因素。因此,激光测振仪为测量数据采集和分析的自动化提供了直观且强大的接口。例如,测量范围、焦点和状态值等,都能依据客户自身需求在测试软件和传感器之间进行交互。

在开发人员和科学家测量并优化各类器件的动力学与声学性能时,激光多普勒测振仪在工业和科研领域都表现出色。由于其采用光学测量方式,可进行远距离测量且不会对被测物体产生干扰,生产线的 100% 质量控制也得益于这项技术。凭借实时测量数据、高重复性和低运行成本的优势,激光多普勒测振仪能够融入任何自动化环境(见图 1)。

此前,实现这种集成绝非易事,例如,若仅想将测量数据不通过数据文件间接传输,而是实时传输至内部测试程序,需要进行一定的编程工作。Polytec公司为解决这一难题,在生产线下线检测环节为激光多普勒测振仪配备了强大的接口和驱动程序,还提供了测量数据采集与分析自动化等选配功能,可满足广泛应用需求。这使用户能够根据自身需求,将激光测振仪完美地集成到他们自己的自动化环境中。

直接集成到外部程序

例如,借助 “Polytec设备通信”,在Windows 和 Linux 系统下,激光测振仪可使用一款开源的跨平台驱动程序。利用该驱动程序,能够轻松实现数据访问、硬件控制编程以及读取运行状态。TCP/IP 接口确保通信可靠,支持高达MHz范围的振动数据纯数字传输。例如,滚动轴承制造商SKF在其零次品战略中,运用这款驱动程序将一台工业用激光测振仪无缝集成到自行编写的测试软件中,以实现 100% 质量控制(见图 2)。现在,可通过软件经以太网接口设置测量参数,振动测量数据也能完全以数字形式传输。除了进行通过 / 不通过测试外,测量数据甚至还能对不合格部件进行细致的故障诊断。

用外部程序控制系统软件

另外,用户也可通过 COM/DCOM 接口访问激光测振仪。对于使用 MATLAB 或 Python 编程语言等成熟编程工具的用户而言,这种方式十分理想。他们可利用该接口访问用于控制系统软件的所有功能,进而将设备控制集成到自己的自动化应用程序中。文档完备的对象和方法能轻松集成到特定应用代码中。

为了全面访问测量数据,包括几何形状和测量参数等所有属性,还有免费提供的 “Polytec文件访问 API”(应用程序编程接口),这是一组命令、函数和对象的集合,程序员可利用它们与测量系统进行交互。文件中还有Python、C++、MATLAB®、.NET 和微软 Excel 的对象参考资料和示例程序,便于用户快速上手。

测振仪的集成不仅能自动测量振动数据外,还能自动控制其他变量测试。例如,韩国科学技术院(KAIST)的研究人员将 PSV 扫描测振仪与扫描测距仪相结合,用于扩充桥梁状态监测数据库(见图 3)。

为此,两个测量系统的扫描测量光束必须精确同步。此处利用 PSV 的 COM/DCOM 自动化接口,以工业 PC 作为中央服务器,移动到指定测点、激光聚焦并启动测量。测量过程中,服务器会将两个测量系统收集到的测量数据合并为一个中央数据集。COM/DCOM 自动化接口能够简便高效地访问测振仪的所有系统功能。

图 3:为扩充桥梁状态监测数据库,将 PSV 扫描测振仪与扫描测距仪相结合。测量期间,服务器将两个测量系统收集的测量数据合并为一个中央数据集
图 3:为扩充桥梁状态监测数据库,将 PSV 扫描测振仪与扫描测距仪相结合。测量期间,服务器将两个测量系统收集的测量数据合并为一个中央数据集

集成宏语言

借助Polytec系统软件的集成宏语言,可在Polytec系统环境中直接实现测振仪测量和自动化评估。易于使用的 Basic® 宏语言在面向对象的编程环境中提供了对所有重要功能的访问权限。宏可设置测量参数、启动测量、对测量数据应用数学算子,并将数据写入文件或测量文件的单独通道(“用户定义数据集”)。这也使测量数据的批量处理成为可能。正如超声波焊接系统中的超声换能器质量控制中的应用所示,这大幅提高了激光多普勒测振仪的生产效率。

活性表面的能量均匀分布对医疗和食品安全至关重要。为确保达到最佳焊接效果,使用 PSV 扫描式激光测振仪测量预设测点的振幅值。每个测点的最大峰值会与每个测试超声换能器序列号的质量指标一同存储在数据库中。针对质量保证任务定制的宏以及特定的用户界面,可引导操作人员完成测试和记录过程,提高质量控制效率。

这些示例表明,得益于其软件以及所提供的接口和驱动程序,激光多普勒测振仪能够集成到各类自动化应用中,满足个性化需求。如需了解更多信息,请访问Polytec专家平台(https://www.polytec.com/de/ivs-experte)。在该平台上,用户可找到安装和操作激光多普勒测振仪的实用技巧和窍门。测振仪专家也可为用户提供个性化的建议和支持。

Images courtesy: Images courtesy of the Polytec GmbH unless otherwise specified.