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Medição Automatizada da Intensidade Sonora em Carregadoras
As medições manuais com uma sonda de intensidade sonora ou um anemômetro de pás para um grande número de pontos de medição são demoradas e ineficazes. Os principais motivos para automatizar tais medições são alcançar boa repetibilidade, poupar tempo para outras medições e melhorar a análise dos resultados.
Por outro lado, o principal desafio é como controlar o robô colaborativo. As medições automatizadas com sonda de intensidade na Doosan Bobcat utilizam amplamente o sistema DAQ da Dewesoft - e o software DewesoftX com o plugin Sound Intensity.
A empresa Bobcat
Bobcat é quase sinônimo de carregadeiras compactas, escavadoras e tratores. A Bobcat Company lidera a indústria no projeto e fabricação de equipamentos compactos para construção, paisagismo, agricultura, manutenção de terrenos, indústria e mineração.
Tendo começado em North Dakota, EUA, em 1947, a Bobcat hoje faz parte da Doosan Company. É uma líder global em equipamentos de construção, soluções de energia e água, motores e engenharia.
As instalações de fabricação da Bobcat estão localizadas nos EUA, na China e na República Checa. A sede da Bobcat EMEA (Europa, Oriente Médio e África) está localizada num moderno campus em Dobris, República Checa, incluindo uma planta de fabricação, um centro de inovação e um centro de treinamento (Bobcat institute) dentro do complexo.
Medição da intensidade sonora
A intensidade de um som também é conhecida como intensidade acústica. É definida como a potência transportada por ondas sonoras por unidade de área numa direção perpendicular a essa área. A unidade SI de intensidade, que inclui a intensidade sonora, é o watt por metro quadrado (W/m2).
A intensidade sonora não é a mesma grandeza física que a pressão sonora. A audição humana é diretamente sensível à pressão sonora, que está relacionada com a intensidade sonora. Em eletrónica de áudio de consumo, as diferenças de nível são chamadas de diferenças de "intensidade", mas a intensidade sonora é uma grandeza especificamente definida e não pode ser detectada por um simples microfone.
O nível de intensidade sonora (SIL) ou nível de intensidade acústica é o nível (uma grandeza logarítmica) da intensidade de um som em relação a um valor de referência. É denotado LI, expresso em nepers, bels ou decibéis dB.
A configuração de medição
Esta aplicação utilizou uma grande variabilidade dos sistemas Dewesoft DAQ. O sinal acústico da sonda de intensidade sonora Brüel & Kjær Tipo 3599 foi convertido por um Módulo de Potência de Intensidade G.R.A.S. Tipo 12AB para a saída de tensão. Foi sincronizado com a velocidade do motor e muitas outras grandezas da máquina barramento CAN sinal. A medição acústica foi realizada numa câmara semi-anecóica.
A segunda aplicação foi a medição do fluxo de ar com um anemômetro de pás anemômetro (Höntzch - TS26/16GE-mn40A/125/p0/ZG1). O sinal analógico de saída da unidade de avaliação portátil do anemômetro de pás foi armazenado juntamente com a temperatura ambiente.
A comunicação com o robô colaborativo foi realizada pelas 3 entradas analógicas e 1 saída analógica.
Sistema de aquisição de dados:
Sistema de aquisição de dados SIRIUS, modelo SIRIUSi-8xACC-8xAO - 8 canais analógicos IEPE/entrada de tensão, 8 canais IEPE/saída de tensão
Sistema de aquisição de dados SIRIUS, modelo SIRIUSi-8xSTG+ - 8 canais analógicos, 8 canais de contadores
Sensores:
Sonda de intensidade Brüel & Kjær Tipo 3599
Módulo de potência de intensidade G.R.A.S. Tipo 12AB
Anemômetro de pás Höntzch - TS26/16GE-mn40A/125/p0/ZG1
Software:
Descrição da medição
A sonda selecionada, fixada ao suporte na extremidade do braço robótico, foi posicionada através da grelha definida. A aplicação com a sonda de intensidade sonora utilizou uma grelha retangular simples que é paralela à superfície de medição. A trajetória do movimento é definida pelo ponto inicial e pelo incremento em dois eixos, X e Y.
A medição foi realizada para cada nó da malha de acordo com a ISO 9614-1. Este método é mais demorado do que a varredura de acordo com a ISO 9614-2 mas oferece informações mais precisas e detalhadas.
O posicionamento do robô colaborativo é iniciado pela saída analógica do Sistema de aquisição de dados Dewesoft. A medição de cada ponto é controlada pelo canal de disparo. Este canal é uma saída analógica do robô colaborativo.
O nível e a histerese deste canal foram definidos na configuração. O armazenamento de dados começava para o ponto quando o sinal de disparo ultrapassava o nível definido e parava quando o sinal de disparo caía abaixo desse nível. O intervalo de tempo é definido pela duração do sinal analógico num nível definido. Existem duas opções para a forma da trajetória do ponto final - Uma direção ou Ambas as direções (veja a Figura 2).
A medição do fluxo de ar com um anemômetro de pás foi quase a mesma que para a sonda de intensidade sonora. A medição do fluxo de ar foi feita próxima ao trocador de calor ou outras superfícies que pudessem ser inclinadas. Portanto, a grade de medição foi definida por 3 pontos de canto.
Esta configuração permite criar qualquer plano geralmente inclinado. A inicialização da medição e a configuração do canal de disparo funcionam da mesma forma que para a medição com sonda de intensidade. As coordenadas espaciais dos pontos finais são recalculadas para o sistema de coordenadas 2D do plano. As coordenadas X e Y dos pontos finais são enviadas do robô colaborativo para o Dewesoft como um sinal analógico.
O resultado da medição
O campo acústico medido exibido na configuração de medição do DewesoftX na Figura 2 possui uma grade de 20x20 nós. O intervalo de tempo para cada segmento foi de 15 segundos - suficiente para obter dados precisos. O tempo total da medição foi de 1 hora e 40 minutos. A medição manual para esse número de pontos seria quase impossível.
A melhor opção para analisar os resultados acústicos foi a identificação das bandas mais críticas do espectro do nível de pressão sonora global e filtrar o campo acústico por essas bandas.
Quando a imagem foi vinculada à superfície medida, os resultados acústicos puderam identificar cada fonte de ruído separadamente (Motor, Ventilador axial, Bomba hidráulica, etc.). O foco deste método foi comparar diferentes alterações de projeto com precisão e boa repetibilidade.
A medição do fluxo de ar resultados foram exportados para um modelo do Microsoft Excel. Essa forma de processamento de dados oferece automatização eficiente do relatório após a medição. O fluxo de trabalho com o modelo de relatório gerado é mostrado na Figura 3.
Os dados foram obtidos a partir da medição do fluxo de ar próxima ao trocador de calor da máquina. Os valores da velocidade média do ar para cada segmento foram sincronizados com a temperatura ambiente, a rotação do motor do barramento CAN e a velocidade do ventilador axial pelo sensor óptico.
O valor característico do sistema de arrefecimento é o fluxo mássico médio através do trocador de calor. Esse valor é baseado na velocidade média na superfície medida e na densidade do ar correspondente à temperatura do ar medida. Esse valor é necessário para a validação das simulações CFD do sistema de arrefecimento da máquina. O campo de velocidades pôde ser usado para a comparação rápida das diferentes configurações de projeto do pacote de arrefecimento da máquina.
Saiba mais sobre medições de som e acústica com Dewesoft:
