레이저 스캐닝 진동계.

Single-Point Vibrometer는 레이저 축을 따라 한 지점의 진동을 측정합니다.
Scanning Vibrometer는 레이저를 여러 측정 지점으로 자동 이동시켜 면 단위의 진동 형상을 생성합니다. 이를 통해 모드 형상, 고유 진동수 및 진동의 공간적 분포를 시각화할 수 있습니다.

예. Optomet에서는 3차원 진동 해석을 위해 3대의 Scanning Vibrometer로 구성된 시스템을 사용하며, 이들은 함께 3D 스캐닝 유닛으로 작동합니다. 각 Vibrometer는 서로 다른 방향에서 진동을 측정합니다. 세 시스템은 시간 동기화되며 측정 지점을 서로 일치시키고, 측정 중에 필요한 제어 신호와 기준 신호를 교환합니다.

시스템은 각 측정 지점에서 수집한 세 가지 속도 성분을 바탕으로 X, Y, Z 방향의 전체 움직임을 계산합니다. 이를 통해 복잡한 3D 모드 형상과 공간적 운동 방향을 정밀하게 표시할 수 있습니다.

SMART 3D-Scan

Optomet Scanning Vibrometer는 눈에 안전한 레이저 광원을 사용합니다.

SWIR 영역(1550 nm)의 비가시 측정 레이저는 레이저 등급 1(< 10 mW)로 분류되어 보안경이 필요하지 않습니다. 일부 시스템은 대안으로 가시광 HeNe 측정 레이저(632,8 nm)를 사용할 수 있으며, 이 레이저는 레이저 등급 2(< 1 mW)로 분류되어 눈에도 안전한 것으로 간주됩니다. 정렬을 위해 가시광 파일럿 레이저도 추가로 사용되며, 이 역시 레이저 등급 2(< 1 mW)입니다. 사용되는 모든 레이저 광원은 정상적인 측정 작업에서 안전하며, 각 장치의 기술 데이터시트에 명시되어 있습니다.

Optomet는 용도에 따라 다양한 레이저 광원을 사용합니다. 기본적으로 SWIR 레이저(1550 nm)가 사용되며, 높은 광학 감도를 제공하고 별도의 표면 처리가 필요하지 않습니다. 적용 분야에 따라 대안으로 가시광 HeNe 레이저(632,8 nm)를 사용할 수도 있습니다. 레이저 광원은 기술 협의 과정에서 선정됩니다.

스캐닝 진동계는 원칙적으로 각 지점을 순차적으로 측정합니다. 레이저 빔은 정의된 측정 그리드를 따라 자동으로 이동하며, 각 지점은 개별적으로 측정됩니다. 이후 기준 신호를 통해 서로 다른 시점에 수행된 개별 측정값의 위상을 정확하게 연계하여 완전한 진동 형상을 생성합니다.

Full Body Scans에서는 여러 대의 스캐닝 진동계가 병렬로 작동합니다. .
각 장치는 해당 지점을 계속 순차적으로 측정하지만, 개별 진동계는 대상체의 서로 다른 영역을 동시에 측정합니다. 이후 SMART Lab에서 모든 지점의 측정 데이터가 공간적·시간적으로 통합됩니다.

• 단일 스캐닝 진동계: 각 지점을 순차적으로 측정합니다.
• Full Body Scan(여러 대의 진동계): 여러 순차 스캔이 병렬로 실행되고 동기화됩니다.

부품의 가진 방식은 측정 방법과 시험 목적에 따라 달라집니다. 명확히 정의된 재현 가능한 진동을 생성하기 위해 Shaker, 모달 해머 또는 압전 액추에이터와 같은 능동 가진원을 주로 사용합니다. 실제 운전 조건에 가까운 측정에서는 모터 작동, 바람 또는 공정력과 같은 실제 요인으로 구조물을 가진할 수도 있습니다.

대표적인 가진 방식:

• 모달 해머를 이용한 충격 가진
• Shaker를 이용한 정형, 가변 주파수 또는 광대역 가진
• 압전 액추에이터를 이용한 고주파 또는 국부 가진
• 음장(예: 스피커)을 이용한 음향 가진
• 실제 운전 조건에서 부하 상태의 거동 조사
• 내장 신호 발생기(Optomet Scanning Vibrometer에 탑재)를 이용한 정형 통합 가진

Scanning Vibrometer에는 SMART Lab 또는 OptoSCAN이라는 완전 통합형 소프트웨어 솔루션이 제공되며, 측정 그리드 설정, 장치 제어 및 분석 기능을 하나로 결합합니다. 

하지만 이 소프트웨어를 반드시 사용해야 하는 것은 아닙니다. 모든 측정 데이터는 디지털 또는 아날로그 인터페이스를 통해 출력하여 원하는 외부 분석 환경에서 추가로 처리할 수도 있습니다.

사용 옵션:

• SMART Lab / OptoSCAN / OptoGUI를 통한 완벽한 제어, 시각화 및 분석
• 외부 소프트웨어 (예: MATLAB, LabVIEW, Python, FEM 도구 또는 고객 맞춤형 솔루션)를 개방형 데이터 및 제어 인터페이스를 통해 연동
• 아날로그 또는 디지털 원시 데이터 출력 (예: 속도, 가속도, 변위)을 통한 직접 후처리

따라서 이 진동계는 완전한 통합 측정 솔루션으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 기존 분석 또는 자동화 시스템의 데이터 소스로도 유연하게 활용할 수 있습니다.

스캐닝 진동계는 개방형 인터페이스를 통해 자동화된 테스트 벤치와 기존 측정 체인에 통합할 수 있습니다. 측정 데이터는 디지털 방식과 아날로그 방식 모두로 제공되며 외부 시스템으로 직접 전송할 수 있습니다.

인터페이스 및 통합:

• Gigabit-Ethernet을 통한 디지털 측정 데이터 및 제어 명령 전송
• 아날로그 출력을 통한 속도, 가속도 또는 변위 출력
• 외부 트리거를 통한 측정 프로세스 동기화
• 개방형 데이터 형식을 통한 고객 맞춤형 시스템에서의 후처리
• 자동화 시퀀스와 호환, 예: 테스트 벤치 또는 End-of-Line 애플리케이션

따라서 이 진동계는 독립형 측정 시스템으로 운용하거나 전체 자동화 설비의 일부로 통합하여 운용할 수 있습니다.

스캐닝 측정 시간은 원하는 주파수 분해능, 측정 지점 수, 분석할 진동 주파수 등 다양한 요인에 따라 달라집니다. 빠르게 전체적인 특성을 파악하려는 경우 초당 최대 50개 지점의 속도로 측정 대상을 스캔할 수 있습니다.

필요한 측정 지점 수는 분석할 모드의 공간적 복잡성에 따라 달라집니다. 주파수가 높을수록 파장이 짧아지고 절선이 많아지므로, 진동 모드를 정확하게 측정하려면 더욱 촘촘한 공간 샘플링이 필요합니다.

SMART 스캐닝 진동계는 최대 512 × 512개의 측정 지점을 지정된 측정 영역에서 측정합니다. 따라서 복잡한 구조도 전체 영역에 걸쳐 고해상도로 분석할 수 있습니다.

아니요. Optomet 스캐닝 레이저 도플러 진동계의 SWIR 레이저를 사용하면 안정적인 측정이 가능합니다 반사 필름 없이도, 심지어 어둡거나 거친 표면에서도. 높은 감도와 강력한 후방 산란 신호를 바탕으로 이 시스템은 안정적이고 높은 신호 대 잡음비를 제공합니다 – 까다로운 측정 조건에서도 마찬가지입니다.

스캐닝 진동계는 매우 넓은 거리 범위에서 사용할 수 있습니다. 측정 구성과 대상 크기에 따라 다음과 같은 작동 거리를 지원합니다:

• 최대 100 m 거리에서 표준 스캔 가능 – 대형 구조물이나 접근하기 어려운 측정 대상에 적합합니다.
• 최소 작동 거리: 약 6,5 mm – 매우 작은 물체나 미세한 세부 요소를 측정하는 경우에 적합합니다.

따라서 사용 광학계에 따라 불과 수 mm의 근거리부터 최대 100 m의 원거리까지 측정할 수 있습니다.

예. Optomet 소프트웨어 SMART Lab 는 다음 형식의 가져오기를 지원합니다: 3D 모델. 사용자는 FEM 형상 데이터를 불러와 FEM 노드 위치에 측정 포인트를 정확하게 배치할 수 있습니다. 이를 통해 측정 데이터와 시뮬레이션을 정밀하게 비교하여 FEM 모델의 효율적인 검증과 최적화를 수행할 수 있습니다.

Optomet 스캐닝 레이저 바이브로미터는 매우 폭넓은 크기의 측정 대상에 대응합니다:

• 1 mm² 미만의 초소형 구조물, 예: MEMS 부품
• 10 m²를 초과하는 대형 물체, 예: 하우징, 기계 부품 또는 대형 구성품

Optomet SMART 시리즈 기반으로 여러 대의 스캐닝 바이브로미터를 동기식 연동할 수 있습니다. 이를 통해 차량 또는 항공기 전체에 대한 측정도 가능합니다(“Full-Body Vibrometry”).

단 한 대의 장비로 DC부터 50 MHz까지의 주파수를 측정할 수 있어 저속 진동은 물론 초고주파 동적 프로세스에도 적합합니다.