在線監(jiān)測(cè)洗衣機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量的全自動(dòng)噪聲振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)
Loccioni集團(tuán)與世界上最大的制造商密切合作超過45年，在實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)線上的自動(dòng)化質(zhì)量控制和測(cè)試系統(tǒng)方面具有絕對(duì)的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。MUSA（隔音區(qū)測(cè)試系統(tǒng)）是一種集洗衣機(jī)噪音和振動(dòng)測(cè)試于一體的全自動(dòng)完整解決方案，測(cè)試部分通常在研發(fā)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。
隨機(jī)抽樣檢測(cè)不能保證整個(gè)產(chǎn)品線的質(zhì)量，只有對(duì)成品進(jìn)行100%的檢測(cè)才能確保所有產(chǎn)品滿足高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。眾所周知，振動(dòng)測(cè)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(dòng)信號(hào)來進(jìn)行質(zhì)量控制，激光多普勒測(cè)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(cè)。
MUSA系統(tǒng)
本文提出了一種用于洗衣機(jī)在線監(jiān)測(cè)的工業(yè)解決方案，利用LDV和麥克風(fēng)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行振動(dòng)噪音質(zhì)量檢測(cè)，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(shí)測(cè)試三臺(tái)洗衣機(jī)（圖1）。
圖1 MUSA系統(tǒng)可同時(shí)測(cè)試三臺(tái)洗衣機(jī)
l 3臺(tái)IVS激光測(cè)振儀（每個(gè)工位1個(gè)），出射激光指向洗衣機(jī)的滾筒，與電機(jī)軸向一致（圖2）。
l 3個(gè)麥克風(fēng)（每個(gè)工位1個(gè)）位于洗衣機(jī)尾部，與電機(jī)正對(duì)。
圖2 LDV的出射激光指向洗衣機(jī)的滾筒
當(dāng)三臺(tái)洗衣機(jī)分別進(jìn)入相應(yīng)隔音工位后，柜門關(guān)閉。三臺(tái)洗衣機(jī)都開始運(yùn)轉(zhuǎn)，在升速和恒速時(shí)同時(shí)采集噪聲和振動(dòng)信號(hào)（圖3），本系統(tǒng)的核心是信號(hào)處理軟件：
圖3 合格洗衣機(jī)的速度時(shí)域信號(hào)（上）；故障洗衣機(jī)的速度時(shí)域信號(hào)（下）
l 從LDV信號(hào)直接計(jì)算出滾筒轉(zhuǎn)速（圖4）
l 速度信號(hào)去噪（這里不詳細(xì)描述）
l 分析LDV和麥克風(fēng)在時(shí)域-頻域內(nèi)的瞬態(tài)信號(hào)（STFT，圖5）
l 分析恒速時(shí)LDV和麥克風(fēng)的時(shí)域信號(hào)（圖6）
圖4 通過LDV計(jì)算出洗衣機(jī)轉(zhuǎn)速
圖5 合格洗衣機(jī)在升速時(shí)的速度信號(hào)STFT
圖6 故障洗衣機(jī)在恒速時(shí)的速度信號(hào)FFT
將在升速和恒速時(shí)得出某些特征值與固定閾值進(jìn)行比較，以確定洗衣機(jī)狀態(tài)。這些閾值與被測(cè)洗衣機(jī)的具體型號(hào)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(jī)缺陷。如圖7（左）所示，頻譜中的主頻率峰值與洗衣機(jī)的轉(zhuǎn)速相關(guān)。事實(shí)上， 20Hz左右的頻率相當(dāng)于滾桶轉(zhuǎn)速為200RPM。故障洗衣機(jī)還顯示出額外的頻率，約280Hz和560Hz，很明顯這些頻率與電機(jī)故障相關(guān)（基波和二次諧波），如圖7（右）所示。我們知道，電機(jī)和洗衣機(jī)滾筒的轉(zhuǎn)速比為13.5，因此電機(jī)轉(zhuǎn)速= 13.5 x 1200 = 16,200，或270Hz。
圖7 速度時(shí)域信號(hào)的能量譜圖，左側(cè)為合格品，右側(cè)有故障
圖8 振動(dòng)測(cè)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(cè)到以下缺陷：
? 皮帶輪松動(dòng)或損壞
? 配重塊松動(dòng)
? 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(jī)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(jī)產(chǎn)生震動(dòng)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(shí)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(jī)生產(chǎn)線上的故障診斷。運(yùn)用科學(xué)手段取代主觀性較強(qiáng)的人工檢測(cè)有助于得到真實(shí)客觀的產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)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
