Akusztikai minőségellenőrzés a járműgyártásban

A modern járműgyártásban a mechatronikai komponensek, például elektromos motorok, tükrök, ülésállítók vagy klímarendszerek esetén a zaj és rezgés vizsgálata elengedhetetlen része a minőségellenőrzésnek. A vásárlók egyre érzékenyebbek az utastérben hallható zavaró hangokra, melyek nemcsak kényelmetlenséget okozhatnak, hanem a termék minőségének megítélésére is hatással vannak. 

A Göpel Electronic által fejlesztett Caroline akusztikai tesztrendszer ebben nyújt kulcsszerepet – különösen a modulációs és harmadoktávos elemzések révén.
A járműgyártás végellenőrzési szakaszában egyre meghatározóbb szerepet kap a mechatronikai elektromos alkatrészek – például visszapillantó tükrök, ablakemelő motorok, ülésállítók vagy csomagtérajtó-meghajtók – akusztikai vizsgálata, mivel ezek működés közben kellemetlen zajokat, rezgéseket generálhatnak, amelyek negatívan befolyásolják a vezetési komfortot és a vevői minőségérzetet. A GÖPEL electronic által fejlesztett CARoLINE egy fejlett akusztikai tesztrendszer, amelyet kifejezetten ezeknek az elektromos-mechatronikai komponenseknek az összeszerelési minőségének és funkcionális állapotának elemzésére fejlesztettek ki. A CARoLINE rendszer támogatja a szerelési hibák, alkatrészhibák és működési rendellenességek akusztikai úton történő észlelését az úgynevezett end-of-line tesztelés során, és lehetővé teszi a gyártási és szerelési folyamatok finomhangolását. A rendszer olyan fejlett módszereket alkalmaz, mint a modulációs analízis, a harmadoktávos spektrumelemzés, az ütéshang-elemzés, az order analízis és a statisztikai folyamatvezérlés, melyeket a felhasználó egyszerű paraméterezéssel állíthat be. A CARoLINE akár nyolc különböző szenzor párhuzamos jelét képes rögzíteni és valós időben értékelni. A szoftver moduláris felépítésű, így a különféle elemzési eljárások egymással párhuzamosan futhatnak, miközben az adatfolyamban futó szerver automatikusan kezeli az egyes számításokat és kiértékeléseket. A rendszer képes az AI-t is integrálni, amely további intelligens kiértékelési lehetőségeket kínál, például zajminták osztályozására vagy hibák automatikus felismerésére.

Modulációs analízis – a nyüszítő zajok nyomában

A CARoLINE egyik legfontosabb képessége a modulációs analízis, amely a frekvencia-ingadozások kimutatására szolgál. Ha például egy visszapillantó tükör mozgatásáért felelős motor működés közben nem állandó, hanem 500 Hz körüli hangot bocsát ki, amely 480 és 520 Hz között hullámzik, akkor ez az instabilitás az utas számára kellemetlen „nyüszítő” hangként jelentkezhet. A Caroline rendszer képes ezt a jelenséget azonosítani, rögzíteni és kiértékelni, akár nemlineárisan változó frekvenciák esetén is – például amikor a frekvencia folyamatosan csökken a tükör visszazárásakor. A vizsgálat során meghatározásra kerül a központi frekvencia (pl. 1087 Hz), a megengedett frekvencia-ingadozás (pl. 43 Hz), valamint a ténylegesen mért ingadozás (pl. 19 Hz), amelyből egyértelműen megállapítható, hogy az adott zaj a határértékeken belül maradt-e.

Harmadoktávos elemzés – a zavaró frekvenciák lokalizálása

A másik kulcsfontosságú módszer a harmadoktávos elemzés, amely a teljes hangspektrumot az emberi hallás pszichoakusztikai sajátosságai szerint lebontva vizsgálja. Ez lehetővé teszi a zavaró hangok – például a fütyülés (2–5 kHz), nyikorgás (300–1000 Hz) vagy csipogás (1–3 kHz) – korai és pontos azonosítását. A rendszer rögzíti a hangadatokat, majd spektrálisan elemzi a jeleket, így a kiugró frekvenciatartományokat egyértelműen azonosítja. Egy visszapillantó tükör kihajtása során például az 1000 Hz-es harmadoktáv frekvenciasáv túllépheti a beállított határértéket, ami a minőségi határokon túlmenő, zavaró hangként értelmezhető. A Caroline segítségével az ilyen zajforrások már a gyártás során beazonosíthatók és kiszűrhetők.

A rendszer ezen túlmenően támogatja a testhang- és levegőben terjedő hang egyidejű mérését is. Az ütéshang-elemzés különösen fontos a forgó, motoros meghajtású alkatrészek – például elektromos ülésállítók, ablakhajtások vagy áttételek – esetén, ahol akár egy kis csapágyhiba vagy tengelyeltérés is zavaró hangot generálhat. A szükséges szenzorokat – legyenek azok mágneses rögzítésűek, csavarral szerelhetők vagy konzolos kialakításúak – a GÖPEL szakemberei segítenek kiválasztani és az adott vizsgálati pontokra integrálni.
A CARoLINE rendszer nemcsak az egyszerű zajokat képes felismerni, hanem egy speciális elemzési módszert, az úgynevezett order analízist is elvégzi. Ez azt vizsgálja, hogy a motor milyen jellegzetes zajokat vagy rezgéseket bocsát ki különböző fordulatszámokon. Ezeket a „rezgési összetevőket” a szaknyelv harmonikus rendeknek nevezi – például ha egy motor mindig ugyanazon ritmusban „búg” gyorsításkor, az egy tipikus ilyen rend. A rendszer ehhez felhasználhatja például a motor belső áramingadozásából (ez a ripple power) vagy más rezgésből származó jeleket. Ezáltal sebességfüggő hangproblémákat is észlelhet, például ha egy zaj csak akkor jelentkezik, amikor a motor gyorsabban forog.
A Caroline rendszeren belül a különböző akusztikai vizsgálatok egyszerre, kombinálva is alkalmazhatóak. Például: lehet vizsgálni, hogy egy hang egyszerre hullámzik a frekvenciájában (modulálódik), és közben a hangereje is torzul – ez gyakori jelenség hibás alkatrészeknél. A rendszer emellett szórásdiagramokat és statisztikai elemzéseket is készít, amelyek megmutatják, hogy egy adott probléma milyen gyakran és milyen mértékben fordul elő. Ez segít a gyártás finomhangolásában, vagyis abban, hogy minél kevesebb hibás darab kerüljön ki a sor végén.

A Caroline sokféle járműalkatrész vizsgálatára alkalmas: például ajtók elektromos rendszerei, ablakemelők, motoros csomagtér-nyitók, állítható ülések, sebességváltók és bármilyen egyéb mozgó vagy elektromos-mechanikus egység. A cél minden esetben ugyanaz: észrevenni azokat a hangokat vagy rezgéseket, amelyeket az emberi fül zavarónak találna, és ezeket még a gyártás során kiküszöbölni.
Fontos kiemelni, hogy a hangmérés nem csak arról szól, mennyire hangos valami – hanem arról is, hogy milyen típusú hangot ad ki. Egy halk, de „nyüszítő” vagy „csipogó” hang sokkal zavaróbb lehet, mint egy hangos, de egyenletes zúgás. Ezért a Caroline nemcsak objektív méréseket végez, hanem az emberi fül szubjektív érzékeléséhez is igazodik.
Összességében a Caroline nem csupán egy zajmérő készülék. Egy komplex, intelligens rendszer, amely a legmodernebb technológiával, akár mesterséges intelligenciával is képes segíteni a gyártókat abban, hogy jobb minőségű, halkabb és kifinomultabb termékeket állítsanak elő.

Forrás: goepel.com