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项目案例 Case
Case 激光位移

基于泓川科技LTP150高速激光位移传感器的小型风扇动平衡检测应用案例,聚焦质量分布分析与校正优化

日期: 2025-02-28
浏览次数: 25

项目背景

某微型电机厂商需对5G基站散热风扇(直径80mm,转速12,000 RPM)进行全自动动平衡检测。传统接触式测振仪效率低且无法定位偏心源,改用激光位移传感方案实现毫秒级在线检测与校正指导。




技术指标配置


参数项

配置说明

传感器型号

LTP150(标准光斑版)

采样频率

160kHz(量程缩小至±8mm,满足叶片全周密集采样)

量程范围

±8mm(适配小型风扇形变量±3mm)

重复精度

0.8μm(RMS)@动态模式

同步控制

主轴光电编码器+硬件触发同步(相位误差0.1°)

通讯接口

RS485级联3台传感器(200μs级同步)

温度漂移

0.01%F.S/°C(适应电机温升环境)



基于泓川科技LTP150高速激光位移传感器的小型风扇动平衡检测应用案例,聚焦质量分布分析与校正优化




检测系统架构

硬件系统

  • 双传感器布局

    • 传感器A:垂直入射测量叶片径向位移(振动主分量)

    • 传感器B:30°斜入射监测轴向窜动(排除装配误差干扰)

  • 安装参数

    • 测量距离80mm,光斑直径Φ110μm

    • M5螺钉固定,抗振等级55Hz/1.5mm

  • 信号处理

    • 内置50us低通滤波消除高频噪声

软件算法

  • 实时解算模块:

    • 叶片角度-位移映射(0.1°角度分辨率)

    • 质量偏心矢量计算(幅值/相位)

  • 校正决策模块:

    • 自动生成配重方案(铅片质量/粘贴位置)

    • 3D可视化偏心分布图

基于泓川科技LTP150高速激光位移传感器的小型风扇动平衡检测应用案例,聚焦质量分布分析与校正优化

基于泓川科技LTP150高速激光位移传感器的小型风扇动平衡检测应用案例,聚焦质量分布分析与校正优化




动平衡检测流程

  1. 基准学习阶段

    • 空载状态下采集30转数据,建立"零偏心"振动基线(阈值±2μm)

  2. 动态扫描阶段

    • 12,000 RPM稳态运行,连续采集5组数据(每组包含10个完整旋转周期)

  3. 数据分析阶段

    • 剔除温度漂移影响(温升补偿算法)

    • 分离离心力形变与质量偏心信号(频域带通滤波)




核心检测内容

检测项目

分析方法与输出

质量分布分析

对比各叶片同一角度位移曲线,计算相位一致性(合格标准:相位差5°)

偏心量计算

最小二乘法拟合振动矢量,输出不平衡量(单位:mg·mm)及相位角

校正位置优化

基于影响系数法,计算配重质量与角度(支持多平面校正)

残余振动评估

ISO 1940平衡等级判定(目标等级G6.3→G2.5)




实测数据与校正效果

  1. 故障定位

    • 3#叶片存在8.7mg·mm偏心量(相位角142°),导致1×RPM振动幅值达0.15mm/s

  2. 智能校正

    • 在叶轮背面172°位置添加6mg配重块

    • 振动值降至0.03mm/s(降幅80%)

  3. 产线效能

    • 单件检测时间从120秒(传统方法)压缩至8秒

    • 首次校正合格率从68%提升至95%




技术突破点

  • 亚微米级振动捕捉:利用1.2μm重复精度识别0.5mg·mm级微量偏心

  • 多周期平均降噪:通过50周期数据叠加,信噪比提升20dB

  • 自适应转速跟踪:支持500-20,000RPM无级变速测量(±1RPM精度)




产线集成方案

  1. 机械手联动

    • 传感器数据实时传输至六轴机器人,实现"检测-配重-复检"全闭环

  2. SPC质量控制

    • 统计每批次偏心量CPK值,预警材料密度偏差

  3. 数字孪生应用

    • 将实测数据反向输入设计软件,优化叶片模具浇口位置




结论

本方案通过LTP150传感器的高频采样与亚微米级精度,实现了小型风扇质量偏心的精准量化。结合智能校正算法,使动平衡调整从经验依赖转向数据驱动,特别适用于微特电机、精密鼓风机等对振动敏感的领域。该技术可将产品寿命提升30%以上,同时减少平衡配重材料浪费达60%。

(注:系统支持扩展至多级叶轮、汽车涡轮增压器等复杂转子平衡检测)


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