RADAR laser a fascio parallelo: vantaggi rispetto ai sistemi di scansione

Per gli ingegneri di R&S, gli specialisti di metrologia e gli esperti di test sulle vibrazioni, la sfida di acquisire le dinamiche strutturali ha sempre comportato un compromesso fondamentale.

I vibrometri laser a scansione tradizionali possono fornire un’alta risoluzione spaziale, ma raccolgono i dati un punto alla volta.

Questo approccio “uno alla volta” crea quattro problemi principali:

• Preparazione della misurazione: i vibrometri laser a scansione a punto singolo devono definire in anticipo una mesh in cui il laser eseguirà le misurazioni. In campioni complessi, la generazione della mesh può richiedere molto tempo
• Basato sul tempo: gli eventi rapidi e transitori terminano prima che la scansione sia terminata.
• Velocità: i rilievi dettagliati richiedono ore per essere completati.
• Precisione: la struttura si muove tra i punti di scansione, creando errori nei dati.

In applicazioni come i test strutturali aerospaziali, la convalida NVH automobilistica o il monitoraggio della salute strutturale, questi vincoli impediscono agli ingegneri di ottenere le misurazioni di cui hanno bisogno.

È qui che l’architettura del radar laser a fascio parallelo cambia radicalmente ciò che è possibile nella vibrometria senza contatto.

Questo articolo spiega come funziona il radar laser a fascio parallelo, perché supera i sistemi scansionati e come le piattaforme Q1 e Q2 di Ommatidia LiDAR offrono questa capacità.

Perché il RADAR laser a fascio parallelo supera i sistemi scansionati

I sistemi scansionati tradizionali, come i vibrometri laser basati su galvanometro o i laser tracker meccanici, misurano un punto alla volta.

Questo approccio può essere preciso, ma richiede tempo, parti in movimento e può perdere dinamiche transitorie durante i test di vibrazione.

Il radar laser a fascio parallelo misura più punti contemporaneamente.

Con il Q1 (128 canali paralleli) e il Q2 (65 canali paralleli), Ommatidia LiDAR raccoglie molti più dati, molto più velocemente:

• Raccolta dati massicciamente parallela: 65 o 128 punti misurati contemporaneamente per produrre nuvole di punti dense e mappe di vibrazione.
• Cicli di ispezione più rapidi: tempi di acquisizione ridotti a minuti nelle prove sul campo, in modo che i team di ingegneria iterino i progetti più velocemente ed eseguano più controlli.
• Migliore fedeltà temporale: la misurazione di tutti i punti nello stesso momento preserva le relazioni temporali necessarie per l’analisi modale operativa (OMA).

Come funziona il RADAR laser a fascio parallelo

I sistemi di Ommatidia sono costruiti attorno alla tecnologia Photonic Integrated Circuit (PIC) che genera e gestisce più fasci laser paralleli contemporaneamente.

Ogni fascio funziona come un vibrometro laser Doppler indipendente, misurando costantemente la velocità di movimento della superficie utilizzando l’interferometria laser.

Il sistema proietta una griglia di fasci laser sulla struttura.

Quando la superficie si muove, cambia la frequenza del laser (effetto Doppler) in base alla velocità.

Il PIC elabora tutti i canali contemporaneamente, fornendo dati di velocità o spostamento sincronizzati.

I vantaggi principali includono:

• Vera simultaneità: tutti i 128 o 65 punti misurati nello stesso istante, eliminando gli errori di fase temporale.
• Precisione di livello metrologico: precisione di posizionamento di ~0,1 mm. Paragonabile a laser tracker di fascia alta e macchine CMM.
• Compatto, implementabile sul campo: l’integrazione PIC riduce le dimensioni del sistema, i requisiti di alimentazione e il costo unitario.
• Senza contatto: nessun sensore da montare, nessun peso aggiunto e nessuna modifica al modo in cui la struttura si muove naturalmente.

Nelle prove sul campo, il passaggio dai sistemi di scansione a quelli paralleli riduce i tempi di misurazione di oltre il 70% migliorando al contempo la qualità dei dati.

Ulteriori informazioni sui sistemi Q1/Q2 →

Caso di studio comparativo: parallelo vs. scansionato

Durante una recente campagna aerospaziale, un laboratorio ha sostituito il suo array LDV scansionato con il Q2 di Ommatidia.

Il sistema scansionato richiedeva più scansioni ed eccitazioni ripetute per ricostruire le forme modali. Il Q2 ha acquisito dati sincronizzati su 65 canali in un unico test.

Risultati:

• Riduzione del 70% del tempo totale di misurazione
• Post-elaborazione semplificata senza necessità di allineamento o unione dei dati
• Migliore coerenza modale e qualità dei dati