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Medición automatizada de la intensidad sonora en cargadoras
Las mediciones manuales con una sonda de intensidad sonora o un anemómetro de hélice para un gran número de puntos de medición consumen mucho tiempo y no son eficaces. Las principales razones para automatizar dichas mediciones son lograr una buena repetibilidad, ahorrar tiempo para otras mediciones y mejorar el análisis de los resultados.
Por otro lado, el principal desafío es cómo controlar el robot colaborativo. Las mediciones automatizadas con sonda de intensidad en Doosan Bobcat usan ampliamente el sistema DAQ de Dewesoft - y el software DewesoftX con el plugin Sound Intensity.
La compañía Bobcat
Bobcat es casi sinónimo de cargadoras compactas pequeñas, excavadoras y tractores. La compañía Bobcat lidera la industria en el diseño y la fabricación de equipos compactos para la construcción, paisajismo, agricultura, mantenimiento de áreas, industria y minería.
Habiendo comenzado en Dakota del Norte, EE. UU., en 1947, Bobcat hoy forma parte de la compañía Doosan. Es un líder mundial en maquinaria de construcción, soluciones de energía y agua, motores e ingeniería.
Las instalaciones de fabricación de Bobcat están ubicadas en EE. UU., China y la República Checa. La sede de Bobcat EMEA (Europa, Oriente Medio y África) está situada en un campus moderno en Dobris, República Checa, que incluye una planta de fabricación, un centro de innovación y un centro de formación (instituto Bobcat) dentro del recinto.
Medición de la intensidad sonora
La intensidad de un sonido también se conoce como intensidad acústica. Se define como la potencia transportada por las ondas sonoras por unidad de área en una dirección perpendicular a esa área. La unidad SI de intensidad, que incluye la intensidad sonora, es el vatio por metro cuadrado (W/m2).
La intensidad sonora no es la misma magnitud física que la presión sonora. La audición humana es directamente sensible a la presión sonora, que está relacionada con la intensidad sonora. En la electrónica de audio de consumo, las diferencias de nivel se denominan diferencias de "intensidad", pero la intensidad sonora es una magnitud definida específicamente y no puede ser detectada por un micrófono simple.
El nivel de intensidad sonora (SIL) o nivel de intensidad acústica es el nivel (una magnitud logarítmica) de la intensidad de un sonido en relación con un valor de referencia. Se denota LI, y se expresa en nepers, bels o decibelios dB.
La configuración de la medición
Esta aplicación utilizó una amplia variedad de sistemas DAQ de Dewesoft. La señal acústica de la sonda de intensidad sonora Brüel & Kjær Tipo 3599 fue convertida por un Módulo de Potencia de Intensidad G.R.A.S. Tipo 12AB a la salida de voltaje. Se sincronizó con la velocidad del motor y muchas otras magnitudes de la máquina bus CAN señal. La medición acústica se realizó en una cámara semi-anecoica.
La segunda aplicación fue la medición del flujo de aire con un anemómetro de paletas anemómetro (Höntzch - TS26/16GE-mn40A/125/p0/ZG1). La señal analógica de salida de la unidad de evaluación portátil del anemómetro de paletas se almacenó junto con la temperatura ambiente.
La comunicación con el robot colaborativo se llevó a cabo mediante las 3 entradas analógicas y 1 salida analógica.
Sistema de adquisición de datos:
Sistema de adquisición de datos SIRIUS, modelo SIRIUSi-8xACC-8xAO - 8 canales analógicos IEPE/entrada de voltaje, 8 canales IEPE/salida de voltaje
Sistema de adquisición de datos SIRIUS, modelo SIRIUSi-8xSTG+ - 8 canales analógicos, 8 canales de contador
Sensores:
Sonda de intensidad Brüel & Kjær Tipo 3599
Módulo de potencia de intensidad G.R.A.S. Tipo 12AB
Anemómetro de paletas Höntzch - TS26/16GE-mn40A/125/p0/ZG1
Software:
Descripción de la medición
La sonda seleccionada, fijada al soporte en el extremo del brazo robotizado, se posicionó a través de la malla definida. La aplicación con la sonda de intensidad sonora empleó una malla rectangular simple que es paralela a la superficie de medición. La trayectoria del movimiento se define por el punto inicial y el incremento en dos ejes, X e Y.
La medición se realizó para cada nodo de la malla de acuerdo con la ISO 9614-1. Este método lleva más tiempo que el escaneo según la ISO 9614-2 pero ofrece información más precisa y detallada.
El posicionamiento del robot colaborativo se inicia mediante la salida analógica desde la Sistema de adquisición de datos Dewesoft. La medición para cada punto está controlada por el canal disparador. Este canal es una salida analógica del robot colaborativo.
El nivel y la histéresis de este canal se definieron en la configuración. El almacenamiento de datos comenzó para el punto cuando la señal de disparo superó el nivel definido y se detuvo cuando la señal de disparo cayó por debajo de ese nivel. El intervalo de tiempo está definido por la duración de la señal analógica en un nivel definido. Hay dos opciones para la forma de la trayectoria del extremo: una dirección o ambas direcciones; vea la Figura 2.
La medición del flujo de aire con un anemómetro de paletas fue casi la misma que para la sonda de intensidad sonora. La medición del flujo de aire se realizó cerca del intercambiador de calor u otras superficies que podrían estar inclinadas. Por lo tanto, la rejilla de medición se definió por 3 puntos de las esquinas.
Esta configuración permite crear cualquier plano generalmente inclinado. La inicialización de la medición y la configuración del canal disparador funcionan igual que para la medición con sonda de intensidad. Las coordenadas espaciales de los puntos finales se recalculan al sistema de coordenadas 2D del plano. Las coordenadas X e Y de los puntos finales se envían desde el robot colaborativo a Dewesoft como señal analógica.
El resultado de la medición
El campo acústico medido que se muestra en la configuración de medición DewesoftX en la Figura 2 tiene una cuadrícula de 20x20 nodos. El intervalo de tiempo para cada segmento fue de 15 segundos, suficiente para obtener datos precisos. El tiempo total de la medición fue de 1 hora y 40 minutos. La medición manual para este número de puntos habría sido casi imposible.
La mejor opción para analizar los resultados acústicos fue la identificación de las bandas más críticas del espectro global del nivel de presión sonora y filtrar el campo acústico para esas bandas.
Cuando la imagen se vinculó con la superficie medida, los resultados acústicos pudieron identificar cada fuente de ruido por separado (motor, ventilador axial, bomba hidráulica, etc.). El objetivo de este método era comparar diferentes cambios de diseño de forma precisa y con buena repetibilidad.
La medición del flujo de aire resultados se exportaron a una plantilla de Microsoft Excel. Esta forma de procesamiento de datos ofrece una automatización eficiente de los informes después de la medición. El flujo de trabajo con la plantilla de informe generada se muestra en la Figura 3.
Los datos se obtuvieron de la medición del flujo de aire cerca del intercambiador de calor de la máquina. Los valores de la velocidad media del aire para cada segmento se sincronizaron con la temperatura ambiente, la velocidad del motor desde el can-bus y la velocidad del ventilador axial desde el sensor óptico.
El valor característico del sistema de refrigeración es el flujo de masa promedio a través del intercambiador de calor. Este valor se basa en la velocidad media en la superficie medida y en la densidad del aire correspondiente a la temperatura del aire medida. Este valor es necesario para la validación de las simulaciones CFD del sistema de refrigeración de la máquina. El campo de velocidades pudo utilizarse para la comparación rápida de las diferentes configuraciones de diseño del paquete de refrigeración de la máquina.
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