JPH11281471A - 振動分析のための方法とその装置 - Google Patents
振動分析のための方法とその装置Info
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- JPH11281471A JPH11281471A JP11036842A JP3684299A JPH11281471A JP H11281471 A JPH11281471 A JP H11281471A JP 11036842 A JP11036842 A JP 11036842A JP 3684299 A JP3684299 A JP 3684299A JP H11281471 A JPH11281471 A JP H11281471A
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- Japan
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- measurement
- measuring
- points
- output unit
- vibration analysis
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
- G01H9/002—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means for representing acoustic field distribution
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- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 幾何形状が複雑な部品や非常に小さな部
品に対しても振動分析を可能にする技術を提供するこ
と。 【解決手段】 少なくとも１つの干渉計による測定対象
物に対する非接触で光学的な振動測定技術であって、レ
ーザと、前記測定対象物の複数の測定点にレーザビーム
を導いて前記測定対象物をレーザビームでスキャンする
制御ユニットと、測定結果のエリア分割された表示のた
めの出力ユニットを用い、スキャニングのために、前記
測定点が１つずつ又は輪郭に適合させた少なくとも１つ
のメッシュパターンであるいはその両方で前記測定対象
物上に自由に位置決めされ、その際互いに関連づけて評
価される測定点の種々の部分集合が異なるクラスに分け
られ、そのクラス属性に応じて評価される。
品に対しても振動分析を可能にする技術を提供するこ
と。 【解決手段】 少なくとも１つの干渉計による測定対象
物に対する非接触で光学的な振動測定技術であって、レ
ーザと、前記測定対象物の複数の測定点にレーザビーム
を導いて前記測定対象物をレーザビームでスキャンする
制御ユニットと、測定結果のエリア分割された表示のた
めの出力ユニットを用い、スキャニングのために、前記
測定点が１つずつ又は輪郭に適合させた少なくとも１つ
のメッシュパターンであるいはその両方で前記測定対象
物上に自由に位置決めされ、その際互いに関連づけて評
価される測定点の種々の部分集合が異なるクラスに分け
られ、そのクラス属性に応じて評価される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも１つの
干渉計による測定対象物に対する非接触で光学的な路程
測定又は振動測定あるいはその両方のための方法であっ
て、少なくとも１つのレーザと、前記測定対象物の複数
の測定点にレーザビームを導いて前記測定対象物をレー
ザビームでスキャンする少なくとも１つの制御ユニット
と、測定結果のエリア分割された表示のための少なくと
も１つの出力ユニットを用いるものに関する。
干渉計による測定対象物に対する非接触で光学的な路程
測定又は振動測定あるいはその両方のための方法であっ
て、少なくとも１つのレーザと、前記測定対象物の複数
の測定点にレーザビームを導いて前記測定対象物をレー
ザビームでスキャンする少なくとも１つの制御ユニット
と、測定結果のエリア分割された表示のための少なくと
も１つの出力ユニットを用いるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の方法及び装置はドイツ公開特許
公報３１１３０９０号公報から知られている。ここで
は、次のようにして実施される。まず、調べようとする
構造体のビデオ画像が取り込まれ、コンピュータを用い
てこのビデオ画像に測定点の矩形メッシュパターンが付
加される。これによって、測定対象物に矩形メッシュパ
ターンが重ねられる。測定対象物は振動で変位し、干渉
計のレーザビームがコンピュータ制御により前もって設
定されたメッシュ点に照準合わせされる。干渉計を用い
て非接触でこれらの各測定点のところでの振動スペクト
ルが取得される。この個々の振動スペクトルは測定の後
コンピュータで評価され、測定対象物の振動イメージが
振動スペクトルから取り出された個々の周波数で再構築
される。この振動イメージは出力ユニット（ＣＲＴモニ
タ）に出力される。必要に応じて、個々の測定点は測定
メッシュパターンから消し取られる。
公報３１１３０９０号公報から知られている。ここで
は、次のようにして実施される。まず、調べようとする
構造体のビデオ画像が取り込まれ、コンピュータを用い
てこのビデオ画像に測定点の矩形メッシュパターンが付
加される。これによって、測定対象物に矩形メッシュパ
ターンが重ねられる。測定対象物は振動で変位し、干渉
計のレーザビームがコンピュータ制御により前もって設
定されたメッシュ点に照準合わせされる。干渉計を用い
て非接触でこれらの各測定点のところでの振動スペクト
ルが取得される。この個々の振動スペクトルは測定の後
コンピュータで評価され、測定対象物の振動イメージが
振動スペクトルから取り出された個々の周波数で再構築
される。この振動イメージは出力ユニット（ＣＲＴモニ
タ）に出力される。必要に応じて、個々の測定点は測定
メッシュパターンから消し取られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この方法ないしはこの
方法を用いた装置は、前もって設定固定されたメッシュ
パターン上での測定点の配置が複雑な幾何形状の振動の
評価にとって満足できるものでないという点で欠点を持
っている。これは、非常に多くの測定点を使ってのみ可
能であり、これによりこの測定は満足できる時間内で完
了することができなかった。
方法を用いた装置は、前もって設定固定されたメッシュ
パターン上での測定点の配置が複雑な幾何形状の振動の
評価にとって満足できるものでないという点で欠点を持
っている。これは、非常に多くの測定点を使ってのみ可
能であり、これによりこの測定は満足できる時間内で完
了することができなかった。
【０００４】さらに、特に自動車ドアやその種のものに
おける振動モードの分析のために、測定すべき部品の種
々の点に１個ずつのセンサーを配置することは公知であ
る。センサーとしては、一方ではその固有質量によって
測定結果に誤差を生じさせるとともに、他方では好きな
だけの数のつまり全ての所望の位置に取り付けられない
加速度センサーが扱われる。とりわけ小さい部品では、
そのような質量をもっている加速度センサーの使用はす
ぐに解決できない限界にぶつかってしまう。このような
実状に鑑み、本発明の課題は、幾何形状が複雑な部品や
非常に小さな部品に対しても振動分析を可能にする方法
と装置を提供することである。
おける振動モードの分析のために、測定すべき部品の種
々の点に１個ずつのセンサーを配置することは公知であ
る。センサーとしては、一方ではその固有質量によって
測定結果に誤差を生じさせるとともに、他方では好きな
だけの数のつまり全ての所望の位置に取り付けられない
加速度センサーが扱われる。とりわけ小さい部品では、
そのような質量をもっている加速度センサーの使用はす
ぐに解決できない限界にぶつかってしまう。このような
実状に鑑み、本発明の課題は、幾何形状が複雑な部品や
非常に小さな部品に対しても振動分析を可能にする方法
と装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば、スキャニングのために、前記測定点が１つずつ又
は輪郭に適合させた少なくとも１つのメッシュパターン
であるいはその両方で前記測定対象物（３）上に自由に
位置決めされ、その際互いに関連づけて評価される測定
点の種々の部分集合が異なるクラスに分けられ、そのク
ラス属性に応じて評価されることによって解決される。
れば、スキャニングのために、前記測定点が１つずつ又
は輪郭に適合させた少なくとも１つのメッシュパターン
であるいはその両方で前記測定対象物（３）上に自由に
位置決めされ、その際互いに関連づけて評価される測定
点の種々の部分集合が異なるクラスに分けられ、そのク
ラス属性に応じて評価されることによって解決される。
【０００６】これまでスキャニング時に表面又は測定対
象物は正方形や長方形のメッシュをきられ、メッシュ点
毎に測定され、必要とあれば、メッシュの大きさ、測定
点の密度、測定点の数を変更していたのに対し、本発明
による方法は実質的に最良の形で行うことが可能とな
る。
象物は正方形や長方形のメッシュをきられ、メッシュ点
毎に測定され、必要とあれば、メッシュの大きさ、測定
点の密度、測定点の数を変更していたのに対し、本発明
による方法は実質的に最良の形で行うことが可能とな
る。
【０００７】大抵は、簡単にスキャンされるべき面を、
マウスなどを用いてモニタ画面上でその輪郭をマーキン
グしながら、設定し、この自由に設定された面にはコン
ピュータによって測定点が埋められていく。そのために
コンピュータに例えば測定点の数又はその密度及び他の
パラメータが前もって与えられている。
マウスなどを用いてモニタ画面上でその輪郭をマーキン
グしながら、設定し、この自由に設定された面にはコン
ピュータによって測定点が埋められていく。そのために
コンピュータに例えば測定点の数又はその密度及び他の
パラメータが前もって与えられている。
【０００８】例えば、円形の測定対象物の場合、その輪
郭内に測定対象物がはまるような円形のメッシュパター
ンが設定される。これに対して、斜めに延びた棒状の測
定対象物の場合、同様に延びたメッシュパターンが用意
される。このことによって、従来のやり方では複雑な幾
何形状をもつ測定対象物での面を覆いながらの正確な測
定点の位置決めは不可能であるのに対し、本発明の方法
では、測定点は正確に位置決めされる。
郭内に測定対象物がはまるような円形のメッシュパター
ンが設定される。これに対して、斜めに延びた棒状の測
定対象物の場合、同様に延びたメッシュパターンが用意
される。このことによって、従来のやり方では複雑な幾
何形状をもつ測定対象物での面を覆いながらの正確な測
定点の位置決めは不可能であるのに対し、本発明の方法
では、測定点は正確に位置決めされる。
【０００９】測定対象物の振動挙動を調べようとする場
合、たいてい、測定対象物の二次元画像上で任意に選択
された幾何学的形状の中にある数の測定点を設定するだ
けでは十分ではない。振動挙動に関する評価を行うため
には、むしろ、測定対象物又は測定対象物の一部の個々
の測定点の間の書き加えられていく相互関係が作り出さ
なければならない。その際、異なるクラスが設定され、
そのクラスに相互関係で評価されるべき測定点の種々の
部分集合が区分けされるなら、特別な利点をもつことに
なる。例えば、評価時には三次元として考慮される二次
元の測定点メッシュパターンで三次元測定対象物をかぶ
せることが可能である。例として、フラットな測定対象
物の前に少し距離をあけているケーブルはレーザビーム
のビーム領域を延びることができる。とにかく、二次元
メッシュパターン上へのイメージングによって評価ユニ
ットは、ケーブル上に位置する測定点はフラットな測定
対象物にはなにも働かず、フラットな測定対象物の振動
挙動を歪曲しないために評価時に関連付けてはいけない
ことが認識できない。しかしながら、フラットな測定対
象物の振動挙動のトータルな評価を可能にするために
は、ケーブルの両端でフラットな測定対象物上に位置す
る測定点を互いに関連付けしてそれらの間に挿入してい
くことが必要である。本発明による方法は、例えば矩形
のメッシュパターンを上述した例のフラットな測定対象
物上に設定し、同時に例示のケーブルの上方に測定点の
ポリゴン経路を置き、ケーブル上に位置している測定点
が第１クラスに、メッシュパターンの残りの測定点が第
２クラスに区分けされ、それぞれ別個に評価されること
を提案している。
合、たいてい、測定対象物の二次元画像上で任意に選択
された幾何学的形状の中にある数の測定点を設定するだ
けでは十分ではない。振動挙動に関する評価を行うため
には、むしろ、測定対象物又は測定対象物の一部の個々
の測定点の間の書き加えられていく相互関係が作り出さ
なければならない。その際、異なるクラスが設定され、
そのクラスに相互関係で評価されるべき測定点の種々の
部分集合が区分けされるなら、特別な利点をもつことに
なる。例えば、評価時には三次元として考慮される二次
元の測定点メッシュパターンで三次元測定対象物をかぶ
せることが可能である。例として、フラットな測定対象
物の前に少し距離をあけているケーブルはレーザビーム
のビーム領域を延びることができる。とにかく、二次元
メッシュパターン上へのイメージングによって評価ユニ
ットは、ケーブル上に位置する測定点はフラットな測定
対象物にはなにも働かず、フラットな測定対象物の振動
挙動を歪曲しないために評価時に関連付けてはいけない
ことが認識できない。しかしながら、フラットな測定対
象物の振動挙動のトータルな評価を可能にするために
は、ケーブルの両端でフラットな測定対象物上に位置す
る測定点を互いに関連付けしてそれらの間に挿入してい
くことが必要である。本発明による方法は、例えば矩形
のメッシュパターンを上述した例のフラットな測定対象
物上に設定し、同時に例示のケーブルの上方に測定点の
ポリゴン経路を置き、ケーブル上に位置している測定点
が第１クラスに、メッシュパターンの残りの測定点が第
２クラスに区分けされ、それぞれ別個に評価されること
を提案している。
【００１０】取り扱いを簡単にするため、円や楕円や直
線などの種々の幾何学的対象物に割り当てられるクラス
タイプを前もって設定しておくことができる。個々のク
ラスタイプは、矩形、六角形、ポーラ(polar)などの格
子タイプ、及び、報告の数、測定時間、測定値の数のよ
うなデータ取得のための典型的な特徴を備えることがで
きる。
線などの種々の幾何学的対象物に割り当てられるクラス
タイプを前もって設定しておくことができる。個々のク
ラスタイプは、矩形、六角形、ポーラ(polar)などの格
子タイプ、及び、報告の数、測定時間、測定値の数のよ
うなデータ取得のための典型的な特徴を備えることがで
きる。
【００１１】また、測定点は、期待されるべき振動特性
に応じて、又は、後からの測定された振動特性に応じて
種々のクラスに区分けされることができ、そのクラス属
性に応じて個々に測定され必要に応じて、表示された
り、評価されたりする。これで、それ自身が、しかし互
いに共通の位相で振動しない測定対象物の種々の領域が
個別に検知され、表示されることが可能となる。例え
ば、自動車のディスクブレーキの測定の際、ブレーキプ
レートがポーラ(polar)格子で満たされた円形クラスタ
イプの測定点で覆われる。そのブレーキ受けは同様な作
業工程でポリゴン形状のクラスタイプで測定される。こ
のポリゴンクラスタイプは密度の高い六角形格子で満た
され、それ以外縁部には付加的な測定点を備えている。
に応じて、又は、後からの測定された振動特性に応じて
種々のクラスに区分けされることができ、そのクラス属
性に応じて個々に測定され必要に応じて、表示された
り、評価されたりする。これで、それ自身が、しかし互
いに共通の位相で振動しない測定対象物の種々の領域が
個別に検知され、表示されることが可能となる。例え
ば、自動車のディスクブレーキの測定の際、ブレーキプ
レートがポーラ(polar)格子で満たされた円形クラスタ
イプの測定点で覆われる。そのブレーキ受けは同様な作
業工程でポリゴン形状のクラスタイプで測定される。こ
のポリゴンクラスタイプは密度の高い六角形格子で満た
され、それ以外縁部には付加的な測定点を備えている。
【００１２】上述した例で示されたように、本発明の枠
内で、もし円形や棒状の測定対象物を同時に測定しよう
とする場合にスキャニングプロセスのために多くのメッ
シュパターンを設定することが可能である。
内で、もし円形や棒状の測定対象物を同時に測定しよう
とする場合にスキャニングプロセスのために多くのメッ
シュパターンを設定することが可能である。
【００１３】また、共通して１つのメッシュパターンを
生み出すところの多数の個々の測定点を選択することも
可能である。同様に、少し細い測定対象物又は測定対象
物の縁部をカバーするために、自由に定義された曲線
（多項式で表されるもの）に測定点を置いていくことも
可能である。
生み出すところの多数の個々の測定点を選択することも
可能である。同様に、少し細い測定対象物又は測定対象
物の縁部をカバーするために、自由に定義された曲線
（多項式で表されるもの）に測定点を置いていくことも
可能である。
【００１４】出願人の研究によれば、一方における出力
ユニットにおける測定点の位置と他方における測定対象
物上でのその位置との間に相違が生じうる。そのような
相違の一因は、測定対象物の画像形成や測定対象物への
レーザビームの照射時に用いられるレンズ系のゆがみで
ある。その上、測定対象物のスキャニングはモータによ
るミラー回転によって行われており、このミラー回転の
際レーザビームがシリンダー面を動く。通常、測定対象
物はそれとは違った形状を有しているので、さらにゆが
みが生じる。そのようなゆがみは、特に、新しく得られ
た測定点や測定点群の位置決め自在性との関係で、例え
ば測定対象物の縁部に沿って又は溶接線やリベットライ
ンに沿って測定点が延びている場合などでは、問題とな
ってくる可能性がある。この場合特に重要なことは、そ
の測定が実際幾何学的に正確に行われ、光学的なゆがみ
によって誤差を生じさせないことである。
ユニットにおける測定点の位置と他方における測定対象
物上でのその位置との間に相違が生じうる。そのような
相違の一因は、測定対象物の画像形成や測定対象物への
レーザビームの照射時に用いられるレンズ系のゆがみで
ある。その上、測定対象物のスキャニングはモータによ
るミラー回転によって行われており、このミラー回転の
際レーザビームがシリンダー面を動く。通常、測定対象
物はそれとは違った形状を有しているので、さらにゆが
みが生じる。そのようなゆがみは、特に、新しく得られ
た測定点や測定点群の位置決め自在性との関係で、例え
ば測定対象物の縁部に沿って又は溶接線やリベットライ
ンに沿って測定点が延びている場合などでは、問題とな
ってくる可能性がある。この場合特に重要なことは、そ
の測定が実際幾何学的に正確に行われ、光学的なゆがみ
によって誤差を生じさせないことである。
【００１５】それゆえ、出力ユニットでの測定点の位置
は測定対象物上の該当位置から直接取り込むのではな
く、特に１つ又は複数の座標変換などの補正手法によっ
て算出されることが提案される。その座標変換は変換行
列を用いて行われ、必要に応じて非線形変換でも行われ
る。
は測定対象物上の該当位置から直接取り込むのではな
く、特に１つ又は複数の座標変換などの補正手法によっ
て算出されることが提案される。その座標変換は変換行
列を用いて行われ、必要に応じて非線形変換でも行われ
る。
【００１６】このような補正手法の実施のために、測定
対象物上の測定点の位置とその位置に対応する出力ユニ
ットのエリア分割された表示内の位置とを含んでいる数
値セットが生成される。ゆがみの種類に応じて、例えば
多次元多項補間曲線などの種々な補正アルゴリズムを採
用することができる。
対象物上の測定点の位置とその位置に対応する出力ユニ
ットのエリア分割された表示内の位置とを含んでいる数
値セットが生成される。ゆがみの種類に応じて、例えば
多次元多項補間曲線などの種々な補正アルゴリズムを採
用することができる。
【００１７】本発明の方法を用いて特に良好に測定され
るべき複雑な幾何形状では複雑な振動挙動となる。この
事象を正当に評価するため、上述していたように、予想
されるべき又は測定された振動特性に応じて測定点を種
々のクラスに区分けし、測定点をそのクラス属性に応じ
て独立して測定し、表示又は評価ないしは表示・評価す
ることが好適なやり方である。
るべき複雑な幾何形状では複雑な振動挙動となる。この
事象を正当に評価するため、上述していたように、予想
されるべき又は測定された振動特性に応じて測定点を種
々のクラスに区分けし、測定点をそのクラス属性に応じ
て独立して測定し、表示又は評価ないしは表示・評価す
ることが好適なやり方である。
【００１８】スキャニングプロセスの前に既にクラス分
けを行っておくと、測定時間や他の測定パラメータが個
々のクラスのために特別に設定され、例えば、特にゆっ
くりと振動する測定対象物の領域は相応に長く測定され
る。
けを行っておくと、測定時間や他の測定パラメータが個
々のクラスのために特別に設定され、例えば、特にゆっ
くりと振動する測定対象物の領域は相応に長く測定され
る。
【００１９】測定点の位置決めのために、出力ユニット
におけるそのエリア分割された表示に測定対象物の画像
が下敷きされる。この画像としては、ＣＡＤシステムか
らの記憶された画像でも、前もって作成されたデジタル
撮像画像やデジタライズされた撮像画像でもよい。同様
に、同期動作しているビデオカメラからのリアルタイム
画像をはめ込むことも可能である。
におけるそのエリア分割された表示に測定対象物の画像
が下敷きされる。この画像としては、ＣＡＤシステムか
らの記憶された画像でも、前もって作成されたデジタル
撮像画像やデジタライズされた撮像画像でもよい。同様
に、同期動作しているビデオカメラからのリアルタイム
画像をはめ込むことも可能である。
【００２０】そのような画像を自由に使用するならば、
もちろん、クラス分けをこの画像を用いて行うことがで
きる。その際、メッシュの輪郭の設定はコンピュータに
よって簡単化する最新の画像認識手法も採用される。
もちろん、クラス分けをこの画像を用いて行うことがで
きる。その際、メッシュの輪郭の設定はコンピュータに
よって簡単化する最新の画像認識手法も採用される。
【００２１】上述した方法を実施するための、本発明に
よる装置は、スキャニングのために、測定点が１つずつ
又は輪郭に適合させた少なくとも１つのメッシュパター
ンであるいはその両方で位置決めされ、測定点が位置決
めのために出力ユニットに表示されて所望の位置にセッ
トされ、かつ互いに関連づけて評価される測定点の種々
の部分集合が区分け装置によって異なるクラスに分けら
れ、そのクラス属性に応じて評価されることを特徴とす
る。
よる装置は、スキャニングのために、測定点が１つずつ
又は輪郭に適合させた少なくとも１つのメッシュパター
ンであるいはその両方で位置決めされ、測定点が位置決
めのために出力ユニットに表示されて所望の位置にセッ
トされ、かつ互いに関連づけて評価される測定点の種々
の部分集合が区分け装置によって異なるクラスに分けら
れ、そのクラス属性に応じて評価されることを特徴とす
る。
【００２２】この装置のさらに好適な実施形態は、請求
項１１〜１４に記載されており、これらの作用効果は、
対応する方法の特徴に準じる。本発明によるその他の特
徴及び利点は、以下図面を用いた実施例の説明により明
らかになるだろう。
項１１〜１４に記載されており、これらの作用効果は、
対応する方法の特徴に準じる。本発明によるその他の特
徴及び利点は、以下図面を用いた実施例の説明により明
らかになるだろう。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１には、好ましくはヘテロダイ
ン振動測定器として形成され、干渉測定のためにレーザ
ビーム２を測定対象物３に照射するレーザ干渉計が示さ
れている。測定対象物３をレーザビーム２でスキャンす
るために、干渉計１はここでは図示されていないレンズ
−ミラー光学系を備えている。この光学系は、レーザビ
ーム２が測定対象物３の所望の測定点に当たるように構
成されている。測定点では、レーザビーム２は、干渉振
動周波数、干渉振幅、干渉位相を測定するため、２、３
回の振動サイクルの間動かない。
ン振動測定器として形成され、干渉測定のためにレーザ
ビーム２を測定対象物３に照射するレーザ干渉計が示さ
れている。測定対象物３をレーザビーム２でスキャンす
るために、干渉計１はここでは図示されていないレンズ
−ミラー光学系を備えている。この光学系は、レーザビ
ーム２が測定対象物３の所望の測定点に当たるように構
成されている。測定点では、レーザビーム２は、干渉振
動周波数、干渉振幅、干渉位相を測定するため、２、３
回の振動サイクルの間動かない。
【００２４】次いで、干渉計１のレンズ−ミラー系はモ
ータ又は圧電素子あるいはその両方で動かされ、レーザ
ビームを測定対象物３の次の測定点に偏向させ、新しい
測定点内で所定の大きさがスキャンされる。このプロセ
スが全ての測定点を完了するまで繰り返し行われる。
ータ又は圧電素子あるいはその両方で動かされ、レーザ
ビームを測定対象物３の次の測定点に偏向させ、新しい
測定点内で所定の大きさがスキャンされる。このプロセ
スが全ての測定点を完了するまで繰り返し行われる。
【００２５】測定データは、干渉計１からコンピュータ
の形態で構成された評価ユニット４に送られ、そこでデ
ータは出力ユニット（ＣＴＲモニタ）５でのエリア分割
された表示のために処理される。
の形態で構成された評価ユニット４に送られ、そこでデ
ータは出力ユニット（ＣＴＲモニタ）５でのエリア分割
された表示のために処理される。
【００２６】レンズ−ミラー光学系はレーザビームが測
定対象物３を固定の矩形のメッシュパターンでスキャン
するように制御されることが重要である。むしろレーザ
ビームは偏向され、、スキャニングプロセスのために測
定点が、個別に、又は少なくとも１つのその輪郭内で測
定されるべき領域に合わせられたいわば変動するメッシ
ュパターン内で、あるいはその両方のやり方で位置決め
される。
定対象物３を固定の矩形のメッシュパターンでスキャン
するように制御されることが重要である。むしろレーザ
ビームは偏向され、、スキャニングプロセスのために測
定点が、個別に、又は少なくとも１つのその輪郭内で測
定されるべき領域に合わせられたいわば変動するメッシ
ュパターン内で、あるいはその両方のやり方で位置決め
される。
【００２７】この輪郭を確定するために、測定点が評価
ユニット５内でのこのような位置決めのために表示され
ることが重要である。
ユニット５内でのこのような位置決めのために表示され
ることが重要である。
【００２８】測定点のエリア分割された表示に、測定対
象物の画像が下敷きされ、これにより個々の測定点の所
望の位置が簡単に見つけ出される。この画像は評価ユニ
ット５に接続されたビデオカメラを使って特に良好に生
成される。
象物の画像が下敷きされ、これにより個々の測定点の所
望の位置が簡単に見つけ出される。この画像は評価ユニ
ット５に接続されたビデオカメラを使って特に良好に生
成される。
【００２９】通常、ビデオカメラの光学系及び干渉計１
のレンズ−ミラー光学系は誤差をもっている。それにも
かかわらず測定対象物３上の測定点の実際の位置と、干
渉計１のレンズ−ミラー光学系における調整と、出力ユ
ニット５における表示の一致を作り出すため、この装置
には較正装置６が備えられている。この較正装置６は変
換行列を介して上述した二次元システムと三次元システ
ムとの間の座標変換を行う。これによって、測定対象物
３上の測定点の位置に出力ユニット５のエリア分割され
た表示における正確な位置が対応づけられる。
のレンズ−ミラー光学系は誤差をもっている。それにも
かかわらず測定対象物３上の測定点の実際の位置と、干
渉計１のレンズ−ミラー光学系における調整と、出力ユ
ニット５における表示の一致を作り出すため、この装置
には較正装置６が備えられている。この較正装置６は変
換行列を介して上述した二次元システムと三次元システ
ムとの間の座標変換を行う。これによって、測定対象物
３上の測定点の位置に出力ユニット５のエリア分割され
た表示における正確な位置が対応づけられる。
【００３０】較正装置の調整は、測定対象物３のわずか
な測定点の位置データと出力ユニットにおける該当位置
データとのセットを作成することにより行われる。そこ
から変換行列が演算される。追加的にここでは、各測定
点のための干渉計１のレンズ−ミラー光学系の各調整も
含めることが可能であり、このためにも較正が行われ
る。
な測定点の位置データと出力ユニットにおける該当位置
データとのセットを作成することにより行われる。そこ
から変換行列が演算される。追加的にここでは、各測定
点のための干渉計１のレンズ−ミラー光学系の各調整も
含めることが可能であり、このためにも較正が行われ
る。
【００３１】最も簡単にはレーザ位置決めのキャリブレ
ーションはビデオカメラによって連続的に撮像された画
像を用いて行うことができる。レーザは、選択されてビ
デオ画像内にマーキングされたキャリブレーションポイ
ントに照準合わせされる。その際、レンズ−ミラー光学
系の絶対位置が検出される。このプロセスは全ての所望
のキャリブレーションポイントにわたって繰り返され
る。続いて、キャリブレーションパラメータが計算され
る。生じているゆがみが追加され、多項式で表される補
間曲線によって修正される。補正アルゴリズムの例は、
以下、しばしば生じるスキャナーのクッション(Kissen)
ゆがみで詳しく記載される。
ーションはビデオカメラによって連続的に撮像された画
像を用いて行うことができる。レーザは、選択されてビ
デオ画像内にマーキングされたキャリブレーションポイ
ントに照準合わせされる。その際、レンズ−ミラー光学
系の絶対位置が検出される。このプロセスは全ての所望
のキャリブレーションポイントにわたって繰り返され
る。続いて、キャリブレーションパラメータが計算され
る。生じているゆがみが追加され、多項式で表される補
間曲線によって修正される。補正アルゴリズムの例は、
以下、しばしば生じるスキャナーのクッション(Kissen)
ゆがみで詳しく記載される。
【００３２】オペレータはレーザビームを任意の数のキ
ャリブレーションポイントに動かし、これをビデオ画像
にマーキングする。所望の矩形の代わりに補正アルゴリ
ズムなしでレーザビームに当てられるクッション状構造
から四角形を再生する数学的回帰を行うことで、多項式
が決定される。一軸のみを考慮した場合例えば次の式が
得られる； Ｕx＝ arctan (a0+ a1・x + a2・x2+ a3・x3+...) ここで、Ｕxはミラースパン(Spiegelspannung)、ａ0 ，
ａ1 などは補正アルゴリズムで設定されるパラメータ、
Ｘはビデオ画像上のレーザの座標を示している。
ャリブレーションポイントに動かし、これをビデオ画像
にマーキングする。所望の矩形の代わりに補正アルゴリ
ズムなしでレーザビームに当てられるクッション状構造
から四角形を再生する数学的回帰を行うことで、多項式
が決定される。一軸のみを考慮した場合例えば次の式が
得られる； Ｕx＝ arctan (a0+ a1・x + a2・x2+ a3・x3+...) ここで、Ｕxはミラースパン(Spiegelspannung)、ａ0 ，
ａ1 などは補正アルゴリズムで設定されるパラメータ、
Ｘはビデオ画像上のレーザの座標を示している。
【００３３】そのような補正アルゴリズムを用いて、ビ
デオ画像のゆがみ、スキャナーのクッションゆがみ、ス
キャナーの非線形特性、オペレータ入力時の不正確さの
ような特別な支障が同時に補償される。補正アルゴリズ
ムの正確さは選択されるリファレンスポイントが数が大
きくなればなるほど高くなる。
デオ画像のゆがみ、スキャナーのクッションゆがみ、ス
キャナーの非線形特性、オペレータ入力時の不正確さの
ような特別な支障が同時に補償される。補正アルゴリズ
ムの正確さは選択されるリファレンスポイントが数が大
きくなればなるほど高くなる。
【００３４】測定点のクラス分けの説明のために図２が
参照される。ここには自動車の左側面の一部が示されて
いる。この部分図ではその下半分が自動車ドア８の一部
であり、その上半分が自動車の左Ａ‐ピラー９となって
いる。本発明に従って、スキャンメッシュパターンは、
ここでは自動車ドア８とＡ‐ピラー９からなる測定対象
物に合わされている。これに対応して、メッシュパター
ンは２つの要素パターンを含んでいる。その内の第１の
パターンは自動車ドア８を矩形面で覆っており、第２の
パターンはＡ‐ピラー９を自由に設定された多項式形状
で覆っている。
参照される。ここには自動車の左側面の一部が示されて
いる。この部分図ではその下半分が自動車ドア８の一部
であり、その上半分が自動車の左Ａ‐ピラー９となって
いる。本発明に従って、スキャンメッシュパターンは、
ここでは自動車ドア８とＡ‐ピラー９からなる測定対象
物に合わされている。これに対応して、メッシュパター
ンは２つの要素パターンを含んでいる。その内の第１の
パターンは自動車ドア８を矩形面で覆っており、第２の
パターンはＡ‐ピラー９を自由に設定された多項式形状
で覆っている。
【００３５】振動分析では、振動の振幅と周波数と位相
が重要である。意味のある評価のために、同じ自動車に
属するポイント又は固定した位相関係をもつポイントが
互いに組み合わされ、同じクラスに区分けされる。この
クラスは後からの光学的な表示（アニメーション）でそ
れ自身が又は必要に応じてコンビネーションで表示さ
れ、分析される。
が重要である。意味のある評価のために、同じ自動車に
属するポイント又は固定した位相関係をもつポイントが
互いに組み合わされ、同じクラスに区分けされる。この
クラスは後からの光学的な表示（アニメーション）でそ
れ自身が又は必要に応じてコンビネーションで表示さ
れ、分析される。
【００３６】自動車ドア８とＡ‐ピラー９から異なる振
動挙動が予想されるので、そこに置かれた測定点は区分
け装置７を介して異なるクラスに割り当てられる。区分
け装置７を介してのクラス割り当ては通常オペレータに
よって行われる。しかし、これを最新の画像処理手法を
用いて自動的に行ってもよいし、オペレータがこの画像
処理手法の助けでクラス分けをしてもよい。
動挙動が予想されるので、そこに置かれた測定点は区分
け装置７を介して異なるクラスに割り当てられる。区分
け装置７を介してのクラス割り当ては通常オペレータに
よって行われる。しかし、これを最新の画像処理手法を
用いて自動的に行ってもよいし、オペレータがこの画像
処理手法の助けでクラス分けをしてもよい。
【００３７】提示された例だけではなく、そのようなク
ラスは、例えばそれぞれ固定プレートの種々の読み取り
ヘッド(Lesekoepfen)やシリンダの種々の冷却フィンに
置かれた測定点によっても構成される。
ラスは、例えばそれぞれ固定プレートの種々の読み取り
ヘッド(Lesekoepfen)やシリンダの種々の冷却フィンに
置かれた測定点によっても構成される。
【００３８】評価ユニット４、較正装置６、区分け装置
７は、本発明の枠内においてＣＰＵを中核とするコンピ
ュータの機能として統合的にハードウエア又はソフトウ
エアはその両方で構築する事も可能である。
７は、本発明の枠内においてＣＰＵを中核とするコンピ
ュータの機能として統合的にハードウエア又はソフトウ
エアはその両方で構築する事も可能である。
【００３９】この方法の好適な実施形態では、次のステ
ップから構成することができる；−測定点は出力ユニッ
ト５のビデオ画像内に１つのルーチンを介して設定され
る。この測定点は手動で選択されたり、あるいは画像認
識プログラムを使ってビデオ画像に配置される。ビデオ
画像としては、記憶されているものや再生された実画像
が使われる。リアルタイム処理のためにはビデオ画像の
同時撮像が推薦される。
ップから構成することができる；−測定点は出力ユニッ
ト５のビデオ画像内に１つのルーチンを介して設定され
る。この測定点は手動で選択されたり、あるいは画像認
識プログラムを使ってビデオ画像に配置される。ビデオ
画像としては、記憶されているものや再生された実画像
が使われる。リアルタイム処理のためにはビデオ画像の
同時撮像が推薦される。
【００４０】−このように設定された測定点は、（必要
に応じてグラフィックによる助けを得て）それぞれのク
ラスに割り当てられる。クラス分けは評価のために最重
要であるので、これは、測定の前又は後で、好ましくは
モニタ画面にマーキングしながら行われる。異なるクラ
スが互いに関連しながら測定されたり、又は異なるクラ
スのために異なる測定パラメータが設定されたりする場
合、区分けは測定の前に行うのがよい。−その後、測定
は、それ自体公知な方法で、必要の場合クラス割り当て
を考慮しながら行われる。−最後に、振動モードがクラ
スで分けられながらグラフィック表示される。
に応じてグラフィックによる助けを得て）それぞれのク
ラスに割り当てられる。クラス分けは評価のために最重
要であるので、これは、測定の前又は後で、好ましくは
モニタ画面にマーキングしながら行われる。異なるクラ
スが互いに関連しながら測定されたり、又は異なるクラ
スのために異なる測定パラメータが設定されたりする場
合、区分けは測定の前に行うのがよい。−その後、測定
は、それ自体公知な方法で、必要の場合クラス割り当て
を考慮しながら行われる。−最後に、振動モードがクラ
スで分けられながらグラフィック表示される。
【００４１】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。
【図１】振動分析装置のブロック図
【図２】測定対象物上でのその輪郭内に合わされたメッ
シュパターンのレイアウトを示す説明図
シュパターンのレイアウトを示す説明図
１ レーザ干渉計 ２ レーザビーム ３ 測定対象物 ４ 評価ユニット ５ 出力ユニット ６ 較正装置 ７ 区分け装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 598126324 ＰＯＬＹＴＥＣＰＬＡＴＺ １‐７， Ｄ‐76337 ＷＡＬＤＢＲＯＮＮ， ＢＵ ＮＤＥＳＲＥＰＵＢＬＩＫ ＤＥＵＴＳＣ ＨＬＡＮＤ
Claims (14)
- 【請求項１】 少なくとも１つの干渉計（１）による測
定対象物（３）に対する非接触で光学的な路程測定又は
振動測定あるいはその両方のための方法であって、少な
くとも１つのレーザと、前記測定対象物（３）の複数の
測定点にレーザビームを導いて前記測定対象物（３）を
レーザビームでスキャンする少なくとも１つの制御ユニ
ットと、測定結果のエリア分割された表示のための少な
くとも１つの出力ユニット（５）を用いるものにおい
て、 スキャニングのために、前記測定点が１つずつ又は輪郭
に適合させた少なくとも１つのメッシュパターンである
いはその両方で前記測定対象物（３）上に自由に位置決
めされ、その際互いに関連づけて評価される測定点の種
々の部分集合が異なるクラスに分けられ、そのクラス属
性に応じて評価されることを特徴とする振動分析のため
の方法。 - 【請求項２】 前記測定点が自由曲線上に配置されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の振動分析のための
方法。 - 【請求項３】 前記測定点が前記測定対象物（３）上で
の位置決めのために前記出力ユニット（５）に表示され
ることを特徴とする請求項１に記載の振動分析のための
方法。 - 【請求項４】 前記出力ユニット（５）での測定点の位
置は座標変換などの変更手法によって前記測定対象物
（３）上の該当位置から算出されることを特徴とする請
求項３に記載の振動分析のための方法。 - 【請求項５】 前記変更手法の実施のために、前記測定
対象物（３）上の測定点の位置とそれに対応する前記出
力ユニット（５）のエリア分割された表示内の位置とを
含んでいる数値セットが生成されることを特徴とする請
求項４に記載の振動分析のための方法。 - 【請求項６】 前記測定点のクラス分けは、異なる測定
点部分集合の予想されるべき又は測定された振動特性に
応じて行われることを特徴とする請求項１に記載の振動
分析のための方法。 - 【請求項７】 前記クラス分けはスキャニングの前に行
われ、その都度測定点部分集合がそのクラス属性に応じ
て測定されることを特徴とする請求項６に記載の振動分
析のための方法。 - 【請求項８】 位置決めのために出力ユニット（５）の
測定点に記憶された又はリアルタイムの画像が重ねられ
ることを特徴とする請求項２に記載の振動分析のための
方法。 - 【請求項９】 前記クラス分けは前記測定対象物（３）
の画像を用いて、必要に応じては自動画像認識手法を用
いて行われることを特徴とする請求項６又は８に記載の
振動分析のための方法。 - 【請求項１０】 少なくとも１つの干渉計（１）による
測定対象物（３）に対する非接触で光学的な路程測定又
は振動測定あるいはその両方のための装置であって、少
なくとも１つのレーザと、前記測定対象物（３）の複数
の測定点にレーザビームを導いて前記測定対象物（３）
をレーザビームでスキャンする少なくとも１つの制御ユ
ニットと、測定結果のエリア分割された表示のための少
なくとも１つの出力ユニット（５）を備えているものに
おいて、 スキャニングのために、前記測定点が１つずつ又は輪郭
に適合させた少なくとも１つのメッシュパターンである
いはその両方で位置決めされ、前記測定点が位置決めの
ために前記出力ユニット（５）に表示され、かつ互いに
関連づけて評価される測定点の種々の部分集合が区分け
装置（７）によって異なるクラスに分けられ、そのクラ
ス属性に応じて評価されることを特徴とする振動分析の
ための装置。 - 【請求項１１】 前記測定対象物（３）上の測定点の位
置を前記出力ユニット（５）のエリア分割された表示内
の位置に対応づける較正装置（６）が備えられているこ
とを特徴とする請求項１０に記載の振動分析のための装
置。 - 【請求項１２】 前記測定対象物（３）上の測定点の位
置とそれに対応する前記出力ユニット（５）の位置とを
含んでいる数値セットを予め設定することにより前記較
正装置（６）による較正が行われることを特徴とする請
求項１１に記載の振動分析のための装置。 - 【請求項１３】 前記測定点がクラス分けのためにマー
キングされることを特徴とする請求項１０に記載の振動
分析のための装置。 - 【請求項１４】 前記出力ユニット（５）が、ビデオカ
メラ、画像記憶手段、ＣＡＤシステムのうちの少なくと
も１つに対する接続部を備えていることを特徴とする請
求項１０に記載の振動分析のための装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19806240:0 | 1998-02-16 | ||
| DE19806240A DE19806240B4 (de) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | Verfahren und Vorrichtung zur flächenhaften Schwingungsanalyse |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11281471A true JPH11281471A (ja) | 1999-10-15 |
Family
ID=7857829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11036842A Pending JPH11281471A (ja) | 1998-02-16 | 1999-02-16 | 振動分析のための方法とその装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6209396B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11281471A (ja) |
| DE (2) | DE19806240B4 (ja) |
| GB (1) | GB2341922B (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004138590A (ja) * | 2002-10-21 | 2004-05-13 | Graphtec Corp | レーザドップラ振動計 |
| JP2008286797A (ja) * | 2007-05-21 | 2008-11-27 | Polytec Gmbh | 非接触式振動測定方法およびそれを実施する装置 |
| JP2009543050A (ja) * | 2006-06-27 | 2009-12-03 | エイティーエイ エンジニアリング インコーポレイテッド | モーダルパラメータの推定方法および装置 |
| JP2015102363A (ja) * | 2013-11-22 | 2015-06-04 | 日本電気株式会社 | 振動解析装置 |
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| US6510357B1 (en) * | 2000-02-25 | 2003-01-21 | Daimlerchrysler Corporation | Automated welding program for full body-in-white finite element assembly |
| EP1262734A1 (de) | 2001-06-01 | 2002-12-04 | Dalhoff, Ernst Dr. | Vorrichtung zur berührungslosen Vermessung eines Messojektes, insbesondere zur Distanz- und/oder Schwingungsmessung |
| US7667851B2 (en) | 2001-07-24 | 2010-02-23 | Lockheed Martin Corporation | Method and apparatus for using a two-wave mixing ultrasonic detection in rapid scanning applications |
| US6843128B2 (en) * | 2002-12-04 | 2005-01-18 | Ford Global Technologies, Llc | Method for determining automotive brake structure vibration damping and friction material bonding |
| US20060227316A1 (en) * | 2005-04-06 | 2006-10-12 | Phillip Gatt | Three-dimensional imaging device |
| US7193720B2 (en) * | 2005-05-17 | 2007-03-20 | Lockheed Martin Coherent Technologies, Inc. | Optical vibration imager |
| DE102006003877B4 (de) * | 2005-12-09 | 2007-10-31 | Diehl Bgt Defence Gmbh & Co. Kg | Vibrometer |
| WO2010086044A1 (en) * | 2009-01-30 | 2010-08-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Measurement of vibration characteristics of an object |
| FR2956734B1 (fr) * | 2010-02-22 | 2012-07-20 | Snecma | Identification du niveau de deformation dynamique d'une piece |
| EP2375227A1 (en) * | 2010-04-09 | 2011-10-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Measurement of three-dimensional motion characteristics |
| US8899115B2 (en) * | 2011-04-20 | 2014-12-02 | United Technologies Corporation | Method and system for locating a laser vibrometer during non-contact scanning |
| US9456288B2 (en) | 2014-10-03 | 2016-09-27 | Regal Beloit America, Inc. | System and method for use in analyzing vibrations |
| CN104776966B (zh) * | 2015-04-01 | 2017-05-10 | 南京航空航天大学 | 基于分形理论的板结构冲击监测方法 |
| CN110779615A (zh) * | 2019-11-05 | 2020-02-11 | 四川双元智能科技有限公司 | 一种利用光学原理来测量物体振动的方法及其装置 |
| DE102021000883A1 (de) | 2021-02-19 | 2022-08-25 | Bundesrepublik Deutschland, vertr. durch das Bundesministerium der Verteidigung, vertr. durch das Bundesamt für Ausrüstung, Informationstechnik und Nutzung der Bundeswehr | Vorrichtung zur Messung von Laufschwingungen an Rohrwaffen |
| CN113531018B (zh) * | 2021-06-23 | 2022-09-06 | 中国矿业大学 | 一种基于激光网格的矿井提升机制动盘故障监测系统及方法 |
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| DE3113090A1 (de) * | 1981-04-01 | 1982-10-21 | Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg | "verfahren und vorrichtung zur schwingungsanalyse eines objekts unter verwendung eines laser-doppler-vibrometers" |
| DE3622421A1 (de) * | 1986-07-03 | 1988-02-18 | Bayern Freistaat | Laserscanner zur konturerkennung und zur anwesenheitskontrolle |
| DE4106572A1 (de) * | 1991-03-01 | 1992-09-03 | Fraunhofer Ges Forschung | Vorrichtung zum beruehrungslosen messen von objektschwingungen mit einem laserstrahl |
| US5822450A (en) * | 1994-08-31 | 1998-10-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for monitoring equipment state by distribution measurement data, and equipment monitoring apparatus |
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-
1998
- 1998-02-16 DE DE19806240A patent/DE19806240B4/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-02-16 DE DE19861203A patent/DE19861203B4/de not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-02-16 JP JP11036842A patent/JPH11281471A/ja active Pending
- 1999-02-16 US US09/251,191 patent/US6209396B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-02-16 GB GB9903556A patent/GB2341922B/en not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-03-09 US US09/803,224 patent/US6386042B2/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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|---|---|
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| DE19806240B4 (de) | 2004-07-08 |
| DE19806240A1 (de) | 1999-09-09 |
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| GB2341922A (en) | 2000-03-29 |
| DE19861203B4 (de) | 2004-01-29 |
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