Laser-Scanning Vibrometer

Ein Single-Point Vibrometer misst die Schwingung an einem einzelnen Punkt entlang der Laserachse.
Ein Scanning Vibrometer lenkt den Laser automatisch über viele Messpunkte und erzeugt daraus eine flächenhafte Schwingungsform. Dadurch können Modenformen, Eigenfrequenzen und räumliche Verteilungen der Schwingung sichtbar gemacht werden.

Ja. Für dreidimensionale Schwingungsanalysen wird bei Optomet ein System aus drei Scanning Vibrometern eingesetzt, die gemeinsam als 3D-Scanning-Einheit arbeiten. Jedes Vibrometer misst die Schwingung aus einer eigenen Richtung. Die drei Systeme sind zeitlich synchronisiert, stimmen ihre Messpunkte aufeinander ab und tauschen während der Messung relevante Steuer- und Referenzsignale aus.

Aus den drei Geschwindigkeitskomponenten, die an jedem Messpunkt erfasst werden, berechnet das System die vollständige Bewegung in X-, Y- und Z-Richtung. Dadurch können komplexe 3D-Modenformen und räumliche Bewegungsrichtungen präzise dargestellt werden.

SMART 3D-Scan

Optomet Scanning Vibrometer arbeiten mit augensicheren Laserquellen.

Der unsichtbare Messlaser im SWIR-Bereich (1550 nm) ist nach Laserklasse 1 eingestuft (< 10 mW) und benötigt keine Schutzbrille. Einige Systeme können alternativ mit einem sichtbaren HeNe-Messlaser (632,8 nm) betrieben werden, der nach Laserklasse 2 klassifiziert ist (< 1 mW) und ebenfalls als augensicher gilt. Für die Ausrichtung wird zusätzlich ein sichtbarer Pilotlaser verwendet, ebenfalls Laserklasse 2 (< 1 mW). Alle verwendeten Laserquellen sind im normalen Messbetrieb sicher und in den technischen Datenblättern der jeweiligen Geräte spezifiziert.

Optomet verwendet je nach Anwendung unterschiedliche Laserquellen. Standardmäßig kommen SWIR-Laser (1550 nm) zum Einsatz, die eine hohe optische Empfindlichkeit ermöglichen und ohne Oberflächenvorbereitung auskommen. Alternativ können – abhängig vom Einsatzbereich – auch sichtbare HeNe-Laser (632,8 nm) verwendet werden. Die Auswahl der Laserquelle wird im Rahmen der technischen Abstimmung festgelegt.

Scanning Vibrometer messen die einzelnen Punkte grundsätzlich nacheinander. Der Laserstrahl wird automatisch über das definierte Messgitter geführt, und jeder Punkt wird separat erfasst. Über ein Referenzsignal werden die zeitlich versetzten Einzelmessungen anschließend phasenrichtig zueinander in Beziehung gesetzt, sodass eine vollständige Schwingungsform entsteht.

Bei Full Body Scans arbeiten mehrere Scanning Vibrometer parallel.
Jedes Gerät misst seine Punkte weiterhin sequentiell, aber die einzelnen Vibrometer erfassen unterschiedliche Bereiche des Objekts gleichzeitig. In SMART Lab werden alle Punkte anschließend räumlich und zeitlich zusammengeführt.

• Ein einzelnes Scanning Vibrometer: Punkte werden nacheinander gemessen.
• Full Body Scan (mehrere Vibrometer): mehrere sequentielle Scans laufen parallel und werden synchronisiert.

Die Anregung des Bauteils hängt vom Messverfahren und vom Ziel der Untersuchung ab. Für definierte, reproduzierbare Schwingungen werden häufig aktive Anregungsquellen genutzt – etwa ein Shaker, ein Modalhammer oder ein Piezoaktor. Bei betriebsnahen Messungen kann die Struktur auch durch reale Einflüsse angeregt werden, z. B. Motorlauf, Wind oder Prozesskräfte.

Typische Anregungsarten:

• Modalhammer für impulsartige Anregungen
• Shaker für definierte, frequenzvariable oder breitbandige Anregungen
• Piezoaktoren für hochfrequente oder lokale Anregung
• Schallfelder (z. B. Lautsprecher) für akustische Stimulation
• Reale Betriebsbedingungen, wenn das Verhalten unter Last untersucht werden soll
• Interner Signalgenerator (bei Optomet Scanning Vibrometern) als definierte, integrierte Anregungsquelle

Für Scanning Vibrometer steht mit SMART Lab bzw. OptoSCAN eine vollständig integrierte Softwarelösung zur Verfügung, die Messraster, Gerätesteuerung und Auswertung kombiniert. 

Ihre Nutzung ist jedoch nicht verpflichtend: Alle Messdaten können alternativ über digitale oder analoge Schnittstellen ausgegeben und in beliebigen externen Analyseumgebungen weiterverarbeitet werden.

Möglichkeiten der Nutzung:

• SMART Lab / OptoSCAN / OptoGUI zur vollständigen Steuerung, Visualisierung und Auswertung
• Externe Software (z. B. MATLAB, LabVIEW, Python, FEM-Tools oder kundenspezifische Lösungen) über offene Daten- und Steuerinterfaces
• Analoge oder digitale Rohdatenausgabe (z. B. Geschwindigkeit, Beschleunigung, Auslenkung) zur direkten Weiterverarbeitung

Damit lässt sich das Vibrometer sowohl als vollständige integrierte Messlösung als auch flexibel als Datenquelle in bestehenden Analyse- oder Automatisierungssystemen einsetzen.

Scanning Vibrometer lassen sich über offene Schnittstellen in automatisierte Prüfstände und bestehende Messketten integrieren. Messdaten stehen sowohl digital als auch analog zur Verfügung und können direkt in externe Systeme übertragen werden.

Schnittstellen und Integration:

• Gigabit-Ethernet für digitale Messdaten und Steuerkommandos
• Analoge Ausgänge für Geschwindigkeit, Beschleunigung oder Auslenkung
• Externe Trigger für synchrone Messabläufe
• Offene Datenformate für die Weiterverarbeitung in kundenspezifischen Systemen
• Kompatibel mit automatisierten Sequenzen, z. B. für Prüfstand- oder End-of-Line-Anwendungen

Damit kann das Vibrometer als eigenständiges Messsystem oder als Teil einer automatisierten Gesamtanlage betrieben werden.

Die Dauer einer Scanningmessung hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie der gewünschten Frequenzauflösung, der Anzahl der Messpunkte oder den zu untersuchenden Schwingungsfrequenzen. Für eine schnelle Übersicht kann das Messobjekt mit bis zu 50 Punkten pro Sekunde gescannt werden.

Die erforderliche Anzahl der Messpunkte hängt von der räumlichen Komplexität der zu untersuchenden Moden ab. Höhere Frequenzen besitzen kürzere Wellenlängen und mehr Knotenlinien, wodurch eine dichtere räumliche Abtastung nötig ist, um die Schwingungsformen korrekt zu erfassen.

Die SMART Scanning Vibrometer erfassen bis zu 512 × 512 Messpunkte über die definierte Messfläche. Damit lassen sich auch komplexe Strukturen vollständig und hochauflösend analysieren.

Nein. Die SWIR-Laser der Optomet Scanning Laser Doppler Vibrometer ermöglichen eine zuverlässige Messung ohne Reflektorfolie, selbst auf dunklen oder rauen Oberflächen. Durch die hohe Empfindlichkeit und das starke Rückstreusignal erreichen die Systeme ein stabiles und hohes Signal-Rausch-Verhältnis – auch bei anspruchsvollen Messbedingungen.

Das Scanning Vibrometer kann in einem großen Entfernungsbereich eingesetzt werden. Je nach Messaufbau und Objektgröße sind folgende Arbeitsabstände möglich:

• Bis zu 100 m Abstand bei Standard-Scan-Anwendungen – ideal für größere Strukturen oder schwer zugängliche Messobjekte.
• Minimaler Arbeitsabstand ab ca. 6,5 mm, wenn sehr kleine Objekte oder feine Details erfasst werden sollen.

Damit deckt das System sowohl Kurzdistanzmessungen im Mikrometerbereich als auch Langdistanzmessungen im industriellen Umfeld zuverlässig ab.

Ja. Die Optomet Software SMART Lab unterstützt den Import von 3D-Modellen. Anwender können ihre FEM-Geometrien einladen und Messpunkte exakt an den Positionen der FEM-Knoten platzieren. Dadurch lassen sich Messdaten und Simulation präzise vergleichen, sodass FEM-Modelle effizient validiert und optimiert werden können.

Ein Optomet Scanning Laser Vibrometer deckt einen sehr großen Größenbereich ab:

• Sehr kleine Strukturen < 1 mm², z. B. MEMS-Bauteile
• Große Objekte > 10 m², etwa Gehäuse, Maschinenbauteile oder größere Komponenten

Mit der Optomet SMART Serie können zudem mehrere Scanning Vibrometer synchron vernetzt werden. Dadurch sind auch Messungen an kompletten Fahrzeugen oder Flugzeugen möglich („Full-Body Vibrometry“).

Mit nur einem Gerät lassen sich Frequenzen von DC bis 50 MHz erfassen – geeignet für langsame Schwingungen ebenso wie für sehr hochfrequente dynamische Prozesse.