在線監(jiān)測洗衣機產(chǎn)品質(zhì)量的全自動噪聲振動試驗臺
Loccioni集團與世界上最大的制造商密切合作超過45年，在實驗室和生產(chǎn)線上的自動化質(zhì)量控制和測試系統(tǒng)方面具有絕對的領(lǐng)先優(yōu)勢。MUSA（隔音區(qū)測試系統(tǒng)）是一種集洗衣機噪音和振動測試于一體的全自動完整解決方案，測試部分通常在研發(fā)實驗室中進行。
隨機抽樣檢測不能保證整個產(chǎn)品線的質(zhì)量，只有對成品進行100%的檢測才能確保所有產(chǎn)品滿足高質(zhì)量標準。眾所周知，振動測試能夠幫助判別產(chǎn)品是否合格，因此可以通過在線分析家用電器的振動信號來進行質(zhì)量控制，激光多普勒測振儀（LDV）已廣泛用于在線或靠近生產(chǎn)線的非接觸式的質(zhì)量監(jiān)測。
MUSA系統(tǒng)
本文提出了一種用于洗衣機在線監(jiān)測的工業(yè)解決方案，利用LDV和麥克風(fēng)對產(chǎn)品進行振動噪音質(zhì)量檢測，從而確定產(chǎn)品是否具有特定的質(zhì)量缺陷。系統(tǒng)中的隔音柜可將外界噪音降低約35分貝，MUSA系統(tǒng)可同時測試三臺洗衣機（圖1）。
圖1 MUSA系統(tǒng)可同時測試三臺洗衣機
l 3臺IVS激光測振儀（每個工位1個），出射激光指向洗衣機的滾筒，與電機軸向一致（圖2）。
l 3個麥克風(fēng)（每個工位1個）位于洗衣機尾部，與電機正對。
圖2 LDV的出射激光指向洗衣機的滾筒
當(dāng)三臺洗衣機分別進入相應(yīng)隔音工位后，柜門關(guān)閉。三臺洗衣機都開始運轉(zhuǎn)，在升速和恒速時同時采集噪聲和振動信號（圖3），本系統(tǒng)的核心是信號處理軟件：
圖3 合格洗衣機的速度時域信號（上）；故障洗衣機的速度時域信號（下）
l 從LDV信號直接計算出滾筒轉(zhuǎn)速（圖4）
l 速度信號去噪（這里不詳細描述）
l 分析LDV和麥克風(fēng)在時域-頻域內(nèi)的瞬態(tài)信號（STFT，圖5）
l 分析恒速時LDV和麥克風(fēng)的時域信號（圖6）
圖4 通過LDV計算出洗衣機轉(zhuǎn)速
圖5 合格洗衣機在升速時的速度信號STFT
圖6 故障洗衣機在恒速時的速度信號FFT
將在升速和恒速時得出某些特征值與固定閾值進行比較，以確定洗衣機狀態(tài)。這些閾值與被測洗衣機的具體型號有關(guān)。特定頻段內(nèi)的能量之和被提取后，再與特定缺陷相關(guān)聯(lián)，如電機缺陷。如圖7（左）所示，頻譜中的主頻率峰值與洗衣機的轉(zhuǎn)速相關(guān)。事實上， 20Hz左右的頻率相當(dāng)于滾桶轉(zhuǎn)速為200RPM。故障洗衣機還顯示出額外的頻率，約280Hz和560Hz，很明顯這些頻率與電機故障相關(guān)（基波和二次諧波），如圖7（右）所示。我們知道，電機和洗衣機滾筒的轉(zhuǎn)速比為13.5，因此電機轉(zhuǎn)速= 13.5 x 1200 = 16,200，或270Hz。
圖7 速度時域信號的能量譜圖，左側(cè)為合格品，右側(cè)有故障
圖8 振動測試系統(tǒng)的前面板顯示
總結(jié)
本軟件是用LabVIEW編程語言開發(fā)的，利用LDV、MUSA系統(tǒng)能夠檢測到以下缺陷：
? 皮帶輪松動或損壞
? 配重塊松動
? 皮帶有缺陷（臟、損壞或在皮帶輪上的位置不正確）
? 軸承有缺陷
? 連接滾筒與箱體的彈簧有缺陷/丟失
? 滾筒不平衡
? 電機有缺陷
麥克風(fēng)主要是讓用戶分辨出那些產(chǎn)生噪音但又不足以使洗衣機產(chǎn)生震動的缺陷，如接地線接觸皮帶輪、滾筒內(nèi)缺少材料（如螺絲）等。
結(jié)論
本文介紹了由傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和模式識別算法所組成的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)成功地應(yīng)用于洗衣機生產(chǎn)線上的故障診斷。運用科學(xué)手段取代主觀性較強的人工檢測有助于得到真實客觀的產(chǎn)品質(zhì)量評估。
作者
Barbara Torcianti, Cristina Cristalli,
Gianluca Agostineli, Enrico Concettoni
Loccioni Group, I-60030 Angeli di Rosora, Italy
www.loccioni.com
Source: Polytec InFocus
