パラレルビームレーザーRADAR：スキャンシステムに対する利点

R&Dエンジニア、計測専門家、振動試験専門家にとって、構造動力学の捕捉は常に根本的なトレードオフを伴う課題でした。

従来のスキャニングレーザー振動計は高い空間分解能を提供できますが、一度に一点ずつデータを収集します。

この一点ずつのアプローチは、4つの主要な問題を生み出します：

• 測定の準備：単一点スキャニングレーザー振動計では、レーザーが測定を行うメッシュを事前に定義する必要があります。複雑なサンプルでは、メッシュ生成に時間がかかる場合があります
• 時間ベース：高速で過渡的なイベントは、スキャンが完了する前に終了してしまいます。
• 速度：詳細な調査には完了まで数時間を要します。
• 精度：構造がスキャンポイント間で移動し、データエラーが発生します。

航空宇宙構造試験、自動車NVH検証、構造ヘルスモニタリングなどの用途では、これらの制約によりエンジニアが必要な測定を取得することができません。

ここで、パラレルビームレーザーレーダーアーキテクチャが非接触振動測定において可能性を根本的に変えます。

この記事では、パラレルビームレーザーレーダーの動作原理、スキャンシステムを上回る理由、およびOmmatidia LiDARのQ1およびQ2プラットフォームがこの機能を提供する方法について説明します。

パラレルビームレーザーRADARがスキャンシステムを上回る理由

ガルバノメーターベースのレーザー振動計や機械式レーザートラッカーなどの従来のスキャンシステムは、一度に一点を測定します。

このアプローチは精密ですが、時間がかかり、可動部品が必要で、振動試験中の過渡動力学を見逃す可能性があります。

パラレルビームレーザーレーダーは複数の点を同時に測定します。

Q1（128パラレルチャンネル）およびQ2（65パラレルチャンネル）により、Ommatidia LiDARははるかに多くのデータをより高速に収集します：

• 大規模パラレルデータ収集：65または128の点を一度に測定し、密な点群と振動マップを生成します。
• 高速検査サイクル：フィールド試験での取得時間を数分に短縮し、エンジニアリングチームがより迅速に設計を反復し、より多くのチェックを実行できます。
• 改善された時間忠実度：すべての点を同じ瞬間に測定することで、運用モーダル解析（OMA）に必要なタイミング関係を保持します。

パラレルビームレーザーRADARの動作原理

Ommatidiaのシステムは、複数のパラレルレーザービームを同時に生成・管理するフォトニック集積回路（PIC）技術を基盤として構築されています。

各ビームは独立したレーザードップラー振動計として機能し、レーザー干渉法を使用して表面の移動速度を継続的に測定します。

システムは構造にレーザービームのグリッドを投影します。

表面が移動すると、速度に基づいてレーザー周波数が変化します（ドップラー効果）。

PICはすべてのチャンネルを一度に処理し、同期された速度または変位データを提供します。

主な利点には以下が含まれます：

• 真の同時性：128または65の全点を同じ瞬間に測定し、時間的位相エラーを排除します。
• 計測グレードの精度：約0.1mmの位置精度。高級レーザートラッカーやCMM機械に匹敵します。
• コンパクトで現場展開可能：PIC統合によりシステムサイズ、電力要件、ユニットコストを削減します。
• 非接触：取り付けるセンサーがなく、重量の追加もなく、構造の自然な動きを変更しません。

フィールド試験では、スキャニングからパラレルシステムへの切り替えにより、データ品質を向上させながら測定時間を70%以上短縮しました。

Q1/Q2システムの詳細はこちら →

比較ケーススタディ：パラレル vs スキャン

最近の航空宇宙キャンペーンにおいて、ある研究所がスキャンLDVアレイをOmmatidiaのQ2に置き換えました。

スキャンシステムはモード形状を再構成するために複数のスイープと繰り返し励起を必要としました。Q2は単一試験で65チャンネル全体の同期データを取得しました。

結果：

• 総測定時間の70%削減
• アライメントやデータ結合が不要な簡素化された後処理
• 改善されたモーダルコヒーレンスとデータ品質