在线监测洗衣机产品质量的全自动噪声振动试验台
Loccioni集团与世界上最大的制造商密切合作超过45年，在实验室和生产线上的自动化质量控制和测试系统方面具有绝对的领先优势。MUSA（隔音区测试系统）是一种集洗衣机噪音和振动测试于一体的全自动完整解决方案，测试部分通常在研发实验室中进行。
随机抽样检测不能保证整个产品线的质量，只有对成品进行100%的检测才能确保所有产品满足高质量标准。众所周知，振动测试能够帮助判别产品是否合格，因此可以通过在线分析家用电器的振动信号来进行质量控制，激光多普勒测振仪（LDV）已广泛用于在线或靠近生产线的非接触式的质量监测。
MUSA系统
本文提出了一种用于洗衣机在线监测的工业解决方案，利用LDV和麦克风对产品进行振动噪音质量检测，从而确定产品是否具有特定的质量缺陷。系统中的隔音柜可将外界噪音降低约35分贝，MUSA系统可同时测试三台洗衣机（图1）。
图1 MUSA系统可同时测试三台洗衣机
l 3台IVS激光测振仪（每个工位1个），出射激光指向洗衣机的滚筒，与电机轴向一致（图2）。
l 3个麦克风（每个工位1个）位于洗衣机尾部，与电机正对。
图2 LDV的出射激光指向洗衣机的滚筒
当三台洗衣机分别进入相应隔音工位后，柜门关闭。三台洗衣机都开始运转，在升速和恒速时同时采集噪声和振动信号（图3），本系统的核心是信号处理软件：
图3 合格洗衣机的速度时域信号（上）；故障洗衣机的速度时域信号（下）
l 从LDV信号直接计算出滚筒转速（图4）
l 速度信号去噪（这里不详细描述）
l 分析LDV和麦克风在时域-频域内的瞬态信号（STFT，图5）
l 分析恒速时LDV和麦克风的时域信号（图6）
图4 通过LDV计算出洗衣机转速
图5 合格洗衣机在升速时的速度信号STFT
图6 故障洗衣机在恒速时的速度信号FFT
将在升速和恒速时得出某些特征值与固定阈值进行比较，以确定洗衣机状态。这些阈值与被测洗衣机的具体型号有关。特定频段内的能量之和被提取后，再与特定缺陷相关联，如电机缺陷。如图7（左）所示，频谱中的主频率峰值与洗衣机的转速相关。事实上， 20Hz左右的频率相当于滚桶转速为200RPM。故障洗衣机还显示出额外的频率，约280Hz和560Hz，很明显这些频率与电机故障相关（基波和二次谐波），如图7（右）所示。我们知道，电机和洗衣机滚筒的转速比为13.5，因此电机转速= 13.5 x 1200 = 16,200，或270Hz。
图7 速度时域信号的能量谱图，左侧为合格品，右侧有故障
图8 振动测试系统的前面板显示
总结
本软件是用LabVIEW编程语言开发的，利用LDV、MUSA系统能够检测到以下缺陷：
皮带轮松动或损坏
配重块松动
皮带有缺陷（脏、损坏或在皮带轮上的位置不正确）
轴承有缺陷
连接滚筒与箱体的弹簧有缺陷/丢失
滚筒不平衡
电机有缺陷
麦克风主要是让用户分辨出那些产生噪音但又不足以使洗衣机产生震动的缺陷，如接地线接触皮带轮、滚筒内缺少材料（如螺丝）等。
结论
本文介绍了由传感器、数据采集系统和模式识别算法所组成的数据分析系统。该系统成功地应用于洗衣机生产线上的故障诊断。运用科学手段取代主观性较强的人工检测有助于得到真实客观的产品质量评估。
作者
Barbara Torcianti, Cristina Cristalli,
Gianluca Agostineli, Enrico Concettoni
Loccioni Group, I-60030 Angeli di Rosora, Italy
www.loccioni.com
Source: Polytec InFocus
