Siemensとの車体振動測定

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車体がどのように動くかを把握するには、振動測定値をそれを生み出した表面と結びつける必要があります。LeuvenでのSiemensとの測定キャンペーンにおいて、Ommatidiaはポータブル光学測定機器を用いてHyundai車両を7つの視点から捉え、各視点を共通の幾何モデルにまとめました。7視点分の完全なデータセットには7,739点の表面測定点が含まれています。

図に示したモデルのデータ取得には1日強を要しました。

得られた可視化データは、局所的な表面応答を車両全体のジオメトリと結びつけ、エンジニアが調査対象の振動パターンを空間的に把握できるようにします。

当社チームは機器を携えて現地入りし、2台のQ2走査型レーザードップラー振動計とSpeedSyncリファレンスを用いてテストサイトで測定を実施しました。このアプローチにより、車両を専用の測定設備へ運ぶのではなく、光学式振動測定を車両のもとへ持ち込むことが可能になります。

プロトタイプ試験の出発点となるのは、「どのパネルが重要か」「どの周波数帯域を調査すべきか」「構造周辺でどのようなアクセスが可能か」というエンジニアリング上の問いです。これらの選択が視点位置とカバー範囲を決定づけます。

単一の視点では車両のすべての表面を捉えることはできません。そのため、異なる位置からの測定値には共通の幾何学的基準が必要となります。

リファレンススフィアは、個別の視点を位置合わせ・結合するための共通の幾何学的マーカーとして機能しました。これにより7つの視点が共通の座標系にまとめられ、局所的な測定値が車両ジオメトリと結びつき、取得した表面全体にわたる空間応答の確認が容易になりました。

7つの測定視点は、両側の前後ドア、リアウィンドウ、フロントガラス、そしてルーフをカバーしています。

測定されたジオメトリからは、各点における表面に垂直な方向、すなわち局所的な表面法線が得られます。この表面法線を用いることで、レーザーの視線方向と表面法線方向の動きとの間の投影を補正できます。本データセットでは、視線方向の応答を入射角の余弦で除算し、表面に垂直な方向の動きを仮定して表面法線方向に解決しています。これにより、補正後の応答は共通の車両座標系上に配置されます。

三軸速度マップが必要なアプリケーションでは、少なくとも3つの独立した視野方向から、対応点、一貫した位相基準、適切な視野ジオメトリを用いて同一表面領域の測定値を組み合わせることができます。この機能により、ワークフローは3成分速度の再構成にまで拡張されます。ここで示した車両アニメーションには、面法線方向のワークフローを使用しています。

完全なデータセットはUniversal File Format（UFF）形式でエクスポートされ、測定点のジオメトリとその振動応答が1つの自己完結型ファイル内で関連付けられています。Simcenter Testlabへの直接インポート用に準備されたこのエクスポートでは、各表面点、その応答、共通リファレンスとの関連付けが保持されます。測定点のジオメトリが応答データとともに受け渡されるため、このエクスポートでは、そのジオメトリに関する別途のパートモデルのインポートや、点と応答の手動での対応付けが不要になります。情報をひとまとめに保つことで、モーダル解析前のデータ準備時間の短縮に役立ち、エンジニアは構造応答の検討に集中できます。

この動画は、測定セットアップの紹介から、98.6Hzおよび176.9Hzにおける2つの予備的な応答可視化へと進みます。

これらの周波数では、取得した車両表面全体にわたって異なる空間パターンがアニメーションに表れます。これらのパターンをジオメトリ上で確認することで、エンジニアはどの領域が連動して動いているか、パネル内や領域間で応答がどのように変化するかを議論しやすくなります。

再生により空間的な動きを容易に確認できますが、その再生速度や変形は説明用であり、較正済みの物理的な時間や変位を表すものではありません。

以下に示す選択済み光学チャンネルの応答は、振動を記録済みの加振駆動電圧と結びつけています。そのH1振幅は（mm/s）/Vで表され、空間的な可視化と併せて周波数応答のコンテキストを提供します。

自動車のNVH（騒音・振動・ハーシュネス）業務において、空間応答マップは次のエンジニアリング上の問いを整理する助けとなります：どの領域をより詳細に調査すべきか、どの周波数範囲に注目すべきか、そして次にどのようなリファレンス測定や解析が必要かという点です。

同様の計画アプローチは、他のプロトタイプや構造物における光学式振動測定のスコープ設定にも活用できます。目標、問い、そしてエンジニアリングチームが必要とする出力から出発し、光学カバー範囲と解析内容を併せて定義してください。

測定セットアップ、マルチビューのステッチング、応答の可視化、そしてエクスポートワークフローについて、アプリケーションノートで詳しくご紹介しています。ダウンロードフォームにご記入いただくと、資料をお届けします。

振動特性を把握したいプロトタイプ車両、パネル、または構造物をお持ちですか？測定したい部品または車両、関心のある周波数範囲、そして解決したい課題について、sales@ommatidia.techまでご連絡ください。測定のカバー範囲、現場でのアクセス、試験の出力内容について打ち合わせいたします。

測定キャンペーン、ジオメトリ登録、および結合データの準備：Ommatidia（LeuvenのSiemensチームと共同）。

予備的なモーダル解析および98.6377Hzと176.8765Hzの応答可視化：Simone Manzato氏およびSiemens Digital Industries Softwareチーム。