MSR165微型沖擊記錄儀協(xié)助機(jī)床、工件、生產(chǎn)優(yōu)化

　　作者：Daniel Klein / Gabriela Zumkehr，Saarland大學(xué) / MSR Electronics

　　譯者：張子揚(yáng)，廣州虹科電子科技有限公司

　　案例學(xué)習(xí)：費(fèi)森尤斯醫(yī)療公司(Fresenius)用瑞士MSR165沖擊記錄儀改進(jìn)工件載體設(shè)計(jì)

　　作為一款只有拇指般大小的微型設(shè)備，MSR165數(shù)據(jù)記錄儀廣泛應(yīng)用在與物理、電氣測量技術(shù)有關(guān)的諸多領(lǐng)域內(nèi)，并能夠記錄如三軸加速度、氣壓、濕度、溫度、光照強(qiáng)度以及多種電信號。下面將介紹MSR165振動記錄儀在工業(yè)上的應(yīng)用案例，證明這種微型數(shù)據(jù)采集與記錄設(shè)備強(qiáng)大的功能與實(shí)用性。

　　費(fèi)森尤斯醫(yī)療公司(Fresenius)所研制的腹膜透析系統(tǒng)，可以以極其溫和的方式來為患者做血液凈化。按照相關(guān)法規(guī)，這些高度復(fù)雜的電子醫(yī)療設(shè)備需要的特殊塑料導(dǎo)管必須在潔凈室內(nèi)進(jìn)行研制和安裝。在進(jìn)行安裝工作地生產(chǎn)設(shè)備上，這些在工件載體上運(yùn)輸?shù)膶?dǎo)管是由PET材料制造的。然而，由于機(jī)械應(yīng)力的長期存在，在工件載體運(yùn)輸過程中磨損跡象出現(xiàn)，因此，有必要提出開展一個全新、更耐用的設(shè)計(jì)決議。

　　對動態(tài)機(jī)械應(yīng)力的精確記錄

　　堅(jiān)固并可靠：MSR165數(shù)據(jù)記錄儀在數(shù)控車床的刀具轉(zhuǎn)盤上測量振動數(shù)據(jù)。最初，新樣式的工具載體的研發(fā)是在一系列廣泛測量之后由Daniel Klein在他的學(xué)士論文中提出的，Daniel Klein是Saarland大學(xué)高分子材料分部的一名學(xué)生。最初是將工廠車間數(shù)據(jù)和載荷測量作為對現(xiàn)有解決方案進(jìn)行分析和評估的基礎(chǔ)，通過有限元法(FEM)將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行評估并轉(zhuǎn)換成為拉伸應(yīng)力。當(dāng)前工件載體在適用性方面所提供的信息，也為開發(fā)一種更為優(yōu)秀的解決方案提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在這種情況下對動態(tài)機(jī)械應(yīng)力的測量，哪種工件載體能夠承受，瑞士生產(chǎn)的MSR165 B8THPA數(shù)據(jù)記錄儀用螺絲固定在圖一所示的工件載體上就像其他運(yùn)送導(dǎo)管的工件載體一樣 - 投入到實(shí)際機(jī)器的生產(chǎn)周期來進(jìn)行一系列的測量。

　　加速度數(shù)據(jù)采樣率可達(dá)1600Hz

　　MSR165系列記錄儀實(shí)際是一個數(shù)據(jù)采集/存儲系統(tǒng)，能夠獨(dú)立地進(jìn)行長時間的測量工作，并將采集的數(shù)據(jù)保存到機(jī)身內(nèi)存以及內(nèi)置的SD存儲卡上。當(dāng)前型號都配備了一個高分辨率、高靈敏度的三軸加速度傳感器。憑借著嬌小的身材(39 x 23 x 72毫米， 重約64 g)并且能夠記錄3軸加速度，使得MSR165記錄儀能夠滿足費(fèi)森尤斯醫(yī)療公司的應(yīng)用需求。

　　這些傳感器技術(shù)全部集成到一個電鍍、防水的鋁合金外殼內(nèi)。最終，這款強(qiáng)大的記錄儀能夠?qū)崿F(xiàn)每秒記錄高達(dá)1600個加速度(沖擊、振動)數(shù)據(jù)，并具備13位分辨率。同時也能記錄溫度、濕度、壓力、光強(qiáng)等數(shù)據(jù)。內(nèi)置存儲器能夠存儲超過200萬個測量點(diǎn)，足夠測量超過10000次的沖擊。如果您有更大容量的存儲需求，采用選購的microSD卡 (≥4 GB)，將記錄儀的內(nèi)存容量擴(kuò)展到1?000?000?000個測量參數(shù)。MSR165滿足很多工程師測試頻率超過1 kHz的沖擊測量領(lǐng)域的要求，最大可測量加速度的范圍達(dá)+ / -15g—用戶最常使用的測量范圍。

　　就像g-analysis時常需要“沖擊事件”的歷史信息，該記錄儀在事件發(fā)生之前便可記錄32個測量值。因此，用戶不僅獲知知道振動事件的發(fā)生，還能夠清楚地知道振動事件在三軸上面的具體變化軌跡。

　　通過記錄儀機(jī)身內(nèi)置的900 mAh容量鋰聚合物電池，在合適的測量頻率下，MSR165記錄儀可連續(xù)進(jìn)行超過6個月的加速度監(jiān)測任務(wù)。

　　揭示：磨損源于沖擊加速度

　　由于塑料導(dǎo)管的緊湊設(shè)計(jì)在原則上的獨(dú)立性質(zhì)和持續(xù)耐壓能力，在該情況下研究工件載體時用記錄儀分析其最大沖擊負(fù)載是綽綽有余的。這樣，工件載體的加速度趨勢在加工機(jī)械晃動過程中進(jìn)一步顯示出來，然后，經(jīng)過一系列的測試能夠被準(zhǔn)確識別到。

　　這里測得的加速度數(shù)據(jù)集中在+/-2g的范圍內(nèi)(如下圖所示)。振動和沖擊這些之前被相機(jī)鏡頭忽視的信息，現(xiàn)在通過MSR165記錄儀能夠準(zhǔn)確檢測到。最終憑借著MSR數(shù)據(jù)記錄儀協(xié)助操作過程中動態(tài)加載的精確量化。就這樣，從現(xiàn)在起，這些問題是可以避免的，例如由磨損現(xiàn)象導(dǎo)致的維修工作在未來可通過對新的工件載體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)改進(jìn)。

　　MSR165數(shù)據(jù)記錄儀可記錄一系列的物理量參數(shù)，其中就包括加速度的測量，且在三軸上均可實(shí)現(xiàn)高達(dá)1600Hz的采樣率。在這此的案例中，這樣一款只有拇指般大小的數(shù)據(jù)記錄儀被安裝在工件載體上用來測試后者在生產(chǎn)機(jī)械工作周期中所承受的機(jī)械應(yīng)力。