Mekaaninen iskutestaus ja iskumittaus

Mitä on mekaaninen iskunkestävyystestaus?

Mekaanisessa iskunkestävyystestauksessa tuotteelle kohdistetaan hallittu hetkellinen kiihtyvyys ja mitataan, miten se reagoi siihen. Tavoitteena on kelpoisuuden osoittaminen: sen todistaminen, että komponentti kestää käytössä kohtaamansa iskut, tai sen tason selvittäminen, jossa se ei enää kestä niitä.

Se on pikemminkin tärinätestauksen vastakohta kuin sen muunnelma. Tärinä on jatkuvaa ja toistuvaa, ja vauriot kertyvät tuntien mittaisen altistumisen aikana. Isku on yksittäinen ohimenevä tapahtuma, ja vauriot syntyvät millisekunneissa. Iskun- ja tärinätestausohjelmissa suoritetaan yleensä molemmat testit, koska tuote voi läpäistä toisen testin mutta epäonnistua toisessa – mutta mittausvaatimukset ovat erilaiset. Tärinätestauksessa tarvitaan dynaamista aluetta pitkien mittausten aikana; iskutestauksessa tarvitaan kaistanleveyttä ja varamarginaalia muutaman millisekunnin pituisessa ikkunassa.

Klassiset iskupulssit

Yksinkertaisimmissa iskukokeissa käytetään määriteltyä pulssimuotoa: puolisinusta, haversiinia, huippuarvoltaan suurinta sahahammasta tai trapetsoidipulssia, joka määritellään huippuarvona g-yksikköinä tietyn keston ajan millisekunteina. Klassinen iskupulssi on toistettavissa, helppo määritellä ja helppo tarkistaa, minkä vuoksi useimmat laitetason standardit on laadittu niiden pohjalta. 50 g:n puolisinuskäyrän muotoinen iskupulssi, jonka kesto on 11 ms, on tyypillinen kuljetusputoamisvaatimus.

Monimutkaiset transientit

Pyroshockia, ballistista iskua ja vedenalaista räjähdystä ei voida kuvata pulssimuotona. Niissä korostuu korkeataajuinen rakenteellinen vaste, ne vaihtelevat joka kerta, ja kaksi tapahtumaa, joilla on sama g-huippuarvo, voivat aiheuttaa täysin erilaisia vaurioita. Nämä määritellään iskun vastealue sen sijaan — vahinkopotentiaalin käyrä taajuuden funktiona, ei yksittäinen luku.

Mitä mitataan iskukokeessa

• Kiihtyvyys on ensisijainen mittaus, joka suoritetaan kiihtyvyysantureilla, jotka on asennettu kohtiin, joissa isku kohdistuu rakenteeseen, sekä niihin komponentteihin, joista on kyse. Kiinnitys on tässä yhteydessä tärkeämpää kuin missään muussa dynaamisessa testauksessa: kiinnikkeessä esiintyvä resonanssi näkyy signaalina, ja kun se on kerran päässyt dataan, sitä ei voida enää erottaa pois.

• Paine mitataan yhdessä kiihtyvyyden kanssa räjähdys-, ballistisissa ja vedenalaisissa iskuissa, joissa kuormitusmekanismina toimii paineaalto eikä mekaaninen kosketus.

• Jännitys ja voima ne osoittavat, miten isku välittyy rakenteeseen, ja ne muodostavat yhteyden mitatun tapahtuman ja väsymis- tai murtumisanalyysin välille.

• Nopea videokuvaus, kun se yhdistetään mittaustietoihin, se muuttaa odottamattoman tuloksen selitykseksi — kiinnikkeen liukuminen, kaapelin heiluminen, komponentin kosketus johonkin, mihin sen ei pitäisi koskettaa.

Kaikki nämä tallennetaan Dewesoft-järjestelmissä samalle aikaperustalle, minkä ansiosta voidaan todeta, että venymähuippu, videokehys ja kiihtyvyyspiikki kuuluvat samaan hetkeen.

Iskutestauslaitteet

Nopea tiedonkeruujärjestelmä korkeataajuuksisille iskuille

SIRIUS® XHS kattaa nopeimmat transientit — pyroshock, ballistiset tapahtumat, räjähdykset — joissa energian taso ylittää huomattavasti tavanomaisen DAQ-kaistanleveyden. Se näytteistää jopa 15 MS/s kanavaa kohti 5 MHz:n kaistanleveydellä, ja sen HybridADC-tekniikka tarjoaa valinnanmahdollisuuden jokaisessa mittauksessa: laajakaistatila, kun huippuarvo on tärkeä, tai aliasvapaa tiedonkeruu jopa 2 MS/s:n nopeudella, kun tarvitset dynaamista aluetta pienen vasteen erottamiseksi suuresta tapahtumasta.

SIRIUS® XR on sama etupää laajassa mittakaavassa. Suurissa iskunmittausohjelmissa tarvitaan harvoin äärimmäistä kaistanleveyttä jokaisella kanavalla — muutama mittauspiste sijaitsee suoraan iskun kulkureitillä ja tarvitsee kaiken, mitä XHS pystyy tarjoamaan, kun taas venymä-, paine- ja toissijaiset kiihtyvyysanturit toimivat hyvin pienemmillä näytetaajuuksilla. XR yhdistää XHS- ja SIRIUS® X -moduulit yhteen 19 tuuman telineeseen: XR9:ssä on jopa 288 analogista kanavaa, joista jopa 72 voi olla nopeita XHS-kanavia, ja XR5:ssä jopa 160. Molemmat kanavatyypit jakavat yhden aikaperustan sen sijaan, että ne toimisivat kahtena järjestelmänä, jotka joudutaan myöhemmin sovittamaan yhteen, ja telineet voidaan kytkeä ketjuksi tai tähtikytkennäksi, kun yksi ei riitä.

XR-alustan iskunkestävyys on 75 g — tämä on hyvä tietää, kun DAQ-laite on asennettu testattavan rakenteen päälle tai sen lähelle sen sijaan, että se olisi turvallisesti huoneen toisella puolella.

Tutustu kaikkiin nopeisiin tiedonkeruujärjestelmiimme.

Modulaariset järjestelmät sekamuotoisille iskuohjelmille

SIRIUS® Modular ja SIRIUS® Mini hoitaa pudotus-, isku- ja kuljetustestit, jotka muodostavat suurimman osan iskunkestävyystestauksesta, ja tarjoaa lataus- ja IEPE-signaalien käsittelyn samalla alustalla kuin venymä-, paine- ja jännitetestien. Kanavien määrä vaihtelee muutamasta useisiin satoihin ilman, että ohjelmistoa tarvitsee muuttaa.

Hajautetut järjestelmät suurille rakenteille

Isku suureen rakenteeseen — täysikokoiseen lentokoneen runkoon, laivan osaan, siltaan tai kantorakettiin — kohdistuu kymmenien metrien alueelle. Analogisen kaapelin vetäminen jokaisesta kiihtyvyysanturista takaisin keskuskaappiin tarkoittaa pitkiä kaapelireittejä, niissä syntyvää kohinaa ja paljon kuparia.

SIRIUS® X ja IOLITE® X Aseta digitointi laite sen sijaan anturin viereen. Laitteet kytketään ketjuksi yhden Ethernet-kaapelin kautta, joka välittää virtaa, dataa ja synkronointia yhdessä PoE- ja PTPv2-ajoituksen avulla, joten mittausalueelta lähtee vain yksi kaapeli satojen sijaan. SIRIUS X tukee jopa 32 analogista tuloa laitetta kohti, ja jokaisessa tulossa on 24-bittinen delta-sigma-muunnin sekä anti-aliasing-suodatin. IOLITE X on tuulettimeton ja toimii lämpötila-alueella −40 °C – +70 °C.

Koska synkronointi kulkee datan mukana, rakenteen vastakkaisissa päissä olevat kanavat pysyvät samalla aikaperustalla — juuri tämän ansiosta on mahdollista seurata rakenteen läpi etenevää paineaaltoa sen sijaan, että vain rekisteröitäisiin sen saapuminen kuhunkin pisteeseen erikseen.

Kestävä ja hajautettu mittaus

KRYPTON® Moduulit ovat IP67-luokiteltuja ja ne sijoitetaan testikohteeseen eikä telineeseen — ajoneuvoon, testiradalle tai ulos sään armoille.

SIRIUS® Vedenkestävä tarjoaa vieläkin paremman suojan vaativimmissakin iskuolosuhteissa: IP67-suojausluokka, käyttölämpötila-alue −40 °C – +60 °C sekä kestävyys 100 g:n iskuille ja 100 g:n tärinälle, näytteenottotaajuus 200 kHz kanavaa kohti. Jännite-, IEPE-, silta-, RTD- ja vastemittaukset ovat sisäänrakennettuja, ja varaus-, lämpöparimittaukset, virta- ja LVDT-mittaukset ovat käytettävissä DSI-sovittimien kautta. Kun mittausta suoritetaan kylmässä, pölyssä, mudassa tai sateessa – tai kun DAQ joutuu itse altistumaan mittaamalleen iskulle – tämä laite selviää siitä.

Synkronoitu video iskukokeita varten

Iskumittaus kertoo, mitä tapahtui. Video kertoo miksi — kiinnike, joka luiskahtaa paikaltaan, kaapeli, joka heiluu, tai komponentti, joka koskettaa jotain, mitä sen ei pitäisi koskettaa. Dewesoft integroi kamerat samaan tiedonkeruujärjestelmään kuin muutkin tiedot, joten kuvat ja näytteet jakavat saman aikaperustan, ja voit selata videota ja SRS-käyrää yhdessä.

Nopea videokuvaus

DS-CAM, Dewesoftin oma GigE Vision -kameramallisto tallentaa kuvia resoluutiolla 2048 × 1536 pikseliä 37 kuvaa sekunnissa (FPS), ja alennetulla resoluutiolla kuvataajuus voi nousta jopa 6400 kuvaa sekunnissa (FPS). Saatavilla on sekä värillisiä että mustavalkoisia malleja, joissa kaikissa on globaali suljin. Useat DS-CAM-kamerat synkronoituvat keskenään PTP-yhteensopivan kytkimen kautta.

Nopeimmissa kilpailuissa, Photron ja Phantom Erittäin nopeat kamerat liitetään järjestelmään erityisten laajennusten avulla, ja ne pystyvät tuottamaan tuhansia tai jopa miljoonia kuvia sekunnissa resoluutiosta riippuen. Ne pysyvät täysin synkronoituna DewesoftX:n analogisten ja digitaalisten kanavien kanssa.

Tavallinen video

Tapahtuman analysoinnin sijaan tilannekuvan luomiseksi DS-CAM tallentaa dataa rinnalla tavallisilla kuvataajuuksilla tai lähes millä tahansa DirectX-yhteensopivalla verkkokameralla. Verkkokameran synkronointi tapahtuu ohjelmistopohjaisesti ja sen tarkkuus on noin 10 ms — tämä riittää testijärjestelyn tai käyttäjän toimien dokumentointiin, mutta ei riitä muutaman millisekunnin kestävän tapahtuman selvittämiseen.

Lämpökuvaus

OPTRIS-infrapunalämpökamerat yhdistää samaan mittaukseen, jolloin pintalämpötila lisätään mittaustuloksiin. Synkronointi tapahtuu ohjelmistopohjaisesti noin 100 ms:n välein, joten lämpökamera tallentaa testin ympäristön lämpötilan tilan pikemminkin kuin itse iskutapahtuman – tämä on hyödyllistä silloin, kun iskutestaus yhdistetään lämpökäsittelyyn tai kun komponentti kuumenee toistuvien iskujen seurauksena.

Kameran valinta iskunkestävyyden perusteella: Iskutapahtuma kestää millisekunteja, joten ainoastaan laitteistotasolla synkronoidut vaihtoehdot — DS-CAM, Photron, Phantom — pystyvät määrittämään sen kehystarkasti suhteessa dataan. Verkkokamera ja lämpökamera, joiden synkronointiajat ovat noin 10 ms ja noin 100 ms, on tarkoitettu testin kontekstin kuvaamiseen.

Tutustu Dewesoftin videon tallennusratkaisuihin

Dewesoftin rooli iskukokeessa

Dewesoft tarjoaa mittaus ja analyysi iskutestauksen osa: tapahtuman tallennus, SRS-arvon laskeminen ja tulosten raportointi. Dewesoft ei toimita iskukoneita, pudotustorneja tai ravistelulaitteiden ohjaimia, eikä se ohjaa ravistelulaitetta syntetisoidun iskuprofiilin toistamiseksi.

Käytännössä tämä tarkoittaa, että Dewesoft-järjestelmiä käytetään yhdessä jo olemassa olevan iskukoneen, pudotustornin tai testauslaitteiston kanssa — mittaamalla, mitä testikappaleelle todellisuudessa tapahtui, riippumatta pöytää ohjaavasta ohjausyksiköstä. Pudotusiskun, pyroiskun, ballistisen iskun, räjähdysiskun ja kuljetusiskun mittauksissa, joissa ohjainta ei ole lainkaan, Dewesoft-järjestelmä muodostaa koko mittausketjun.