병렬 빔 레이저 레이다: 스캔 시스템 대비 이점

R&D 엔지니어, 계측 전문가 및 진동 테스트 전문가에게 구조 동역학을 포착하는 것은 항상 근본적인 절충안을 수반하는 과제였습니다.

기존 스캐닝 레이저 진동계는 높은 공간 해상도를 제공할 수 있지만, 한 번에 한 점씩 데이터를 수집합니다.

이러한 한 번에 한 점 방식은 네 가지 주요 문제를 야기합니다:

• 측정 준비: 단일 지점 스캐닝 레이저 진동계는 레이저가 측정을 수행할 메시를 미리 정의해야 합니다. 복잡한 샘플에서는 메시 생성이 시간이 많이 소요될 수 있습니다.
• 시간 기반: 빠르고 일시적인 이벤트는 스캔이 완료되기 전에 끝납니다.
• 속도: 상세 조사는 완료하는 데 몇 시간이 걸립니다.
• 정확도: 구조물이 스캔 지점 사이에서 움직여 데이터 오류를 발생시킵니다.

항공우주 구조 테스트, 자동차 NVH 검증 또는 구조 건전성 모니터링과 같은 응용 분야에서 이러한 제약은 엔지니어가 필요한 측정을 얻는 것을 방해합니다.

바로 여기서 병렬 빔 레이저 레이다 아키텍처가 비접촉식 진동 측정에서 가능한 것을 근본적으로 변화시킵니다.

이 글에서는 병렬 빔 레이저 레이다가 어떻게 작동하는지, 왜 스캔 시스템보다 뛰어난지, 그리고 Ommatidia LiDAR의 Q1 및 Q2 플랫폼이 이 기능을 어떻게 제공하는지 설명합니다.

병렬 빔 레이저 레이다가 스캔 시스템보다 뛰어난 이유

갈바노미터 기반 레이저 진동계 또는 기계식 레이저 트래커와 같은 기존 스캔 시스템은 한 번에 한 점을 측정합니다.

이러한 접근 방식은 정밀할 수 있지만, 시간이 오래 걸리고 움직이는 부품이 필요하며 진동 테스트 중 일시적인 동역학을 놓칠 수 있습니다.

병렬 빔 레이저 레이다는 여러 지점을 동시에 측정합니다.

Q1(128개 병렬 채널) 및 Q2(65개 병렬 채널)를 통해 Ommatidia LiDAR는 훨씬 더 많은 데이터를 훨씬 더 빠르게 수집합니다:

• 대규모 병렬 데이터 수집: 65개 또는 128개의 지점을 동시에 측정하여 밀집된 포인트 클라우드 및 진동 맵을 생성합니다.
• 더 빠른 검사 주기: 현장 시험에서 측정 시간을 몇 분으로 단축하여 엔지니어링 팀이 설계를 더 빠르게 반복하고 더 많은 검사를 수행할 수 있습니다.
• 향상된 시간적 충실도: 모든 지점을 동시에 측정하여 작동 모드 해석(OMA)에 필요한 시간 관계를 보존합니다.

병렬 빔 레이저 레이다 작동 방식

Ommatidia의 시스템은 여러 병렬 레이저 빔을 동시에 생성하고 관리하는 광자 집적 회로(PIC) 기술을 기반으로 구축되었습니다.

각 빔은 독립적인 레이저 도플러 진동계로 작동하며, 레이저 간섭계를 사용하여 표면이 얼마나 빠르게 움직이는지 지속적으로 측정합니다.

시스템은 구조물에 레이저 빔 그리드를 투사합니다.

표면이 움직이면 속도에 따라 레이저 주파수(도플러 효과)를 변경합니다.

PIC는 모든 채널을 동시에 처리하여 동기화된 속도 또는 변위 데이터를 제공합니다.

주요 이점은 다음과 같습니다:

• 진정한 동시성: 128개 또는 65개 모든 지점을 동시에 측정하여 시간적 위상 오류를 제거합니다.
• 계측 등급 정확도: 약 0.1mm의 위치 정밀도. 고급 레이저 트래커 및 CMM 장비와 비교할 수 있습니다.
• 소형, 현장 배포 가능: PIC 통합은 시스템 크기, 전력 요구 사항 및 단위 비용을 줄입니다.
• 비접촉식: 장착할 센서가 없고, 추가되는 무게가 없으며, 구조물이 자연스럽게 움직이는 방식에 변화가 없습니다.

현장 시험에서 스캐닝 시스템에서 병렬 시스템으로 전환하면 측정 시간을 70% 이상 단축하고 데이터 품질을 향상시킵니다.

Q1/Q2 시스템에 대해 자세히 알아보기 →

비교 사례 연구: 병렬 대 스캔

최근 항공우주 캠페인 동안, 한 연구소는 스캔 방식의 LDV 어레이를 Ommatidia의 Q2로 교체했습니다.

스캔 시스템은 모드 형상을 재구성하기 위해 여러 번의 스윕과 반복적인 여기를 필요로 했습니다. Q2는 단일 테스트에서 65개 채널에 걸쳐 동기화된 데이터를 획득했습니다.

결과:

• 총 측정 시간 70% 단축
• 정렬 또는 데이터 스티칭이 필요 없는 간소화된 후처리
• 향상된 모드 일관성 및 데이터 품질