項目背景
某微型電機廠商需對5G基站散熱風扇(直徑80mm,轉速12,000 RPM)進行全自動動平衡檢測。傳統(tǒng)接觸式測振儀效率低且無法定位偏心源,改用激光位移傳感方案實現(xiàn)毫秒級在線檢測與校正指導。
技術指標配置
參數項 | 配置說明 |
傳感器型號 | LTP150(標準光斑版) |
采樣頻率 | 160kHz(量程縮小至±8mm,滿足葉片全周密集采樣) |
量程范圍 | ±8mm(適配小型風扇形變量±3mm) |
重復精度 | 0.8μm(RMS)@動態(tài)模式 |
同步控制 | 主軸光電編碼器+硬件觸發(fā)同步(相位誤差0.1°) |
通訊接口 | RS485級聯(lián)3臺傳感器(200μs級同步) |
溫度漂移 | 0.01%F.S/°C(適應電機溫升環(huán)境) |

檢測系統(tǒng)架構
硬件系統(tǒng)
雙傳感器布局:
安裝參數:
測量距離80mm,光斑直徑Φ110μm
M5螺釘固定,抗振等級55Hz/1.5mm
信號處理:
軟件算法
實時解算模塊:
葉片角度-位移映射(0.1°角度分辨率)
質量偏心矢量計算(幅值/相位)
校正決策模塊:
自動生成配重方案(鉛片質量/粘貼位置)
3D可視化偏心分布圖


動平衡檢測流程
基準學習階段
動態(tài)掃描階段
數據分析階段
剔除溫度漂移影響(溫升補償算法)
分離離心力形變與質量偏心信號(頻域帶通濾波)
核心檢測內容
檢測項目 | 分析方法與輸出 |
質量分布分析 | 對比各葉片同一角度位移曲線,計算相位一致性(合格標準:相位差5°) |
偏心量計算 | 最小二乘法擬合振動矢量,輸出不平衡量(單位:mg·mm)及相位角 |
校正位置優(yōu)化 | 基于影響系數法,計算配重質量與角度(支持多平面校正) |
殘余振動評估 | ISO 1940平衡等級判定(目標等級G6.3→G2.5) |
實測數據與校正效果
故障定位
智能校正
在葉輪背面172°位置添加6mg配重塊
振動值降至0.03mm/s(降幅80%)
產線效能
技術突破點
亞微米級振動捕捉:利用1.2μm重復精度識別0.5mg·mm級微量偏心
多周期平均降噪:通過50周期數據疊加,信噪比提升20dB
自適應轉速跟蹤:支持500-20,000RPM無級變速測量(±1RPM精度)
產線集成方案
機械手聯(lián)動
SPC質量控制
數字孿生應用
結論
本方案通過LTP150傳感器的高頻采樣與亞微米級精度,實現(xiàn)了小型風扇質量偏心的精準量化。結合智能校正算法,使動平衡調整從經驗依賴轉向數據驅動,特別適用于微特電機、精密鼓風機等對振動敏感的領域。該技術可將產品壽命提升30%以上,同時減少平衡配重材料浪費達60%。
(注:系統(tǒng)支持擴展至多級葉輪、汽車渦輪增壓器等復雜轉子平衡檢測)