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Elektronik - Vibration von Komponenten

Das dynamische Verhalten von Bauteilen, Komponenten, Leiterplatten und Baugruppen zu verstehen und zu kontrollieren ist entscheidend für leistungsfähige, hochwertige, sichere und robuste Produkte. Bei Vibrationstests werden die durch einen Shaker angeregten Komponenten beispielsweise mit einem Optomet Laser-Doppler-Vibrometer untersucht. So können Hersteller mögliche Schwachstellen im Entwicklungsprozess frühzeitig erkennen und die Zuverlässigkeit ihrer Produkte erhöhen. Es können aber auch Eigenschwingungen ermittelt werden, um beispielsweise störende Geräuschquellen zu identifizieren und diese dann konstruktiv zu dämpfen oder zu beseitigen.

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Haushaltsgeräte und Elektrowerkzeuge

In jedem Haushalt gibt es eine Vielzahl von Elektrogeräten wie z. B. elektrische Handmixer oder elektrische Bohrmaschinen. Neben der Funktionalität und der Benutzerfreundlichkeit können die Vibrationen oder die akustische Signatur während der Benutzung die Bewertungen der Verbraucher beeinflussen und eine wichtige Rolle bei der endgültigen Kaufentscheidung spielen. Die schlechte subjektive Wahrnehmung der Vibrations- und Akustikqualität durch den Kunden kann sich sogar in einer schlechten Wahrnehmung der gesamten Produktqualität niederschlagen.

Ergonomische und gesundheitliche Kriterien spielen eine sehr wichtige Rolle, insbesondere für professionelle Anwender von rotierenden oder schlagenden Handmaschinen. Die Maschinenvibrationen werden über die Handfläche und die Finger in die Hände und Arme übertragen und verursachen Hand-Arm-Vibrationen. Diese können bei längerer Einwirkung zu chronischen Beschwerden oder Erkrankungen führen, wie z.B. dem Raynaud-Syndrom, auch bekannt als "Weißfingerkrankheit".
Scanning Laser Doppler Vibrometer von Optomet sind sehr gut geeignet, die Frequenzen und Amplituden aller relevanten Schwingungen zu erfassen. Dank der fortschrittlichen Infrarot-Lasertechnologie (SWIR) sind aussagekräftige Schwingungsmessungen auch an rauen und rotierenden Oberflächen wie Sägeblättern, Schneid- oder Schleifscheiben möglich. Die Untersuchungen machen die Ausbreitung der Schwingungen am Werkzeug sichtbar und liefern im Zusammenspiel mit Modellrechnungen die notwendigen Informationen für geeignete konstruktive Veränderungen wie Dämpfung oder Entkopplung, die das Schwingungsniveau für den Anwender reduzieren können.

Praktisches Beispiel

Um Elektrorasierer effektiver und komfortabler zu machen, werden berührungslose Messungen an einzelnen Klingen und am Griff durchgeführt. Auch der Einfluss des Akkuladestandes auf die Bewegung der Klingen über die Haut kann ermittelt werden. Der Hersteller erhält einen tiefen Einblick in das Betriebsverhalten seines Produktes, kann die Entwicklungsprozesse effizienter gestalten und so die Wettbewerbsfähigkeit seiner Produkte steigern.

Vibrations-Elektrorasierer

OLED-Anzeigen

OLED-Displays haben einen wesentlich einfacheren Schichtaufbau als LCD-Displays. Durch den Wegfall von Hintergrundbeleuchtung, Polarisationsfolien, Filtern usw. wird das eigentliche Display dünn genug, um auch als Lautsprechermembran zu dienen, die durch dahinter installierte Aktoren zum Schwingen angeregt wird. Dies verbessert das Hörerlebnis bei Fernsehern und ermöglicht eine Vergrößerung des Displays bei Smartphones, da der Kopfhörer entfällt. Optomet-Laservibrometer werden zur Charakterisierung von Display-Vibrationen eingesetzt, um Design und Leistung zu verbessern.

Vibrations-Oled-Display

Schwingungsanalyse einer gedruckten Schaltung (PCB)

Eine Leiterplatte trägt elektronische Bauteile und verbindet diese teilweise über mehrere Schaltungsebenen miteinander. Wird die Leiterplatte dynamisch belastet, z.B. in einem Motorsteuergerät, kann diese mechanische Beanspruchung zu Schäden an Bauteilen, der Leiterplatte oder den Lötstellen führen und sogar einen Totalausfall der Elektronik verursachen.

Mit scannenden Laser-Doppler-Vibrometern von Optomet können die Betriebsablenkungsformen (ODS) der Leiterplatte und auch der einzelnen Komponenten direkt gemessen werden. Dadurch erhalten Hersteller einen tiefen Einblick in das Verhalten ihrer Produkte und können das Design optimieren, um kritische Ausfälle zu vermeiden.

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Qualitätskontrolle

Laservibrometer können auch für die Endkontrolle eingesetzt werden. Die berührungslose Messmethode der Laser-Doppler-Vibrometrie kann Anwendungsfehler vermeiden, die bei Kontaktprüfverfahren auftreten können. So hat beispielsweise der ungleichmäßige Anpressdruck herkömmlicher Sensoren Einfluss auf die Messung. Dies wirkt sich auf die Entscheidung aus, ob ein Prüfobjekt die Qualitätskriterien erfüllt, die aufgrund der Messunsicherheit konservativ ausgelegt sind, oder nicht. Durch ein besseres und präziseres Kontrollverfahren kann die Zahl der Ausschussteile reduziert werden. Die in den SWIR-Vibrometern von Optomet eingesetzten Laser haben eine Lebensdauer von mehr als zehn Jahren im Dauerbetrieb (24/7), was die Ausfallzeiten der Produktionslinien und die Wartungskosten reduziert. An ein Vibrometer können problemlos mehrere Messköpfe angeschlossen und die einzelnen Kanäle separat ausgelesen werden.

Elektronik Schwingungs- und Qualitätstest

Smartphones

Die Hersteller von Smartphones verbessern ihre Produkte systematisch und sind auf der Suche nach neuen, innovativen Ideen. Laservibrometer von Optomet helfen bei der Entwicklung von Audio-, Kamera- oder haptischen Lösungen, bei neuen Ultraschall-Fingerabdrucksensoren oder bei der Nutzung des Displays als Lautsprecher. In der Fertigung werden Optomet Laservibrometer permanent zur Überwachung von Ultraschall-Schweiß- und Klebeprozessen eingesetzt oder helfen beim Einrichten von Maschinen.

Optomet Laser-Doppler-Vibrometer sind auch für die Produktprüfung unerlässlich. Bevor ein Produkt für die Massenproduktion qualifiziert wird, müssen mögliche strukturelle Schwachstellen erkannt und beseitigt werden. Laser-Doppler-Vibrometer von Optomet ermöglichen es dem Hersteller, solche Schwachstellen zu erkennen und die erforderlichen Maßnahmen im Voraus zu ergreifen, wodurch potenzieller Ausschuss minimiert wird.

Vibration Smartphone-Display

Hochfrequenz-Scanning-Messung

Weitere Anwendungsbereiche