동시 3축 진동 시험이란?(Dual-axis System, 3-axis Shaker, Push-Pull Configuration, Vibration Tester, 시험기, GMW 스펙)

 

목차

 

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1. 멀티축 진동 시험의 개요

 

진동 시험은 일반적으로 단일 축(Uni-axial)에서 진행되며, 이는 시험 대상 제품을 각각 X, Y, Z 방향으로 따로 진동시키는 방식이다. 그러나 실제 환경에서는 제품이 다중 방향에서 동시에 진동 자극을 받기 때문에, 다축(Multi-axis) 진동 시험이 더욱 현실적인 결과를 제공할 수 있다.

 

 

멀티축 시험은 동시에 여러 방향에서 제품을 진동시키는 방식으로, 제품의 동적 응답을 더 정확히 평가할 수 있고 시험 시간을 크게 단축하는 이점이 있다. 예를 들어, 각 축에서 30시간씩 시험해야 할 경우, 3축을 동시에 시험하면 총 시험 시간을 30시간으로 줄일 수 있다.

 

 

 

 

2. 시험 구성 및 사례

 

멀티축 시험의 구성 방식은 다양하며, 주요 형태는 다음과 같다.

 

2.1 3축 동시 구동 시스템

동시3축 진동시험기 팜테크(FAMTECH)

 

가장 전형적인 멀티축 시험 구성으로, 세 개의 셰이커가 각각 X, Y, Z 방향으로 제품을 동시에 진동시킨다. 각 축에는 개별적인 진동 프로파일이 설정될 수 있으며, 이는 현실 조건을 반영한 보다 정밀한 시험 환경을 제공한다.

 

 

2.2 듀얼 셰이커 위상 제어(Dual Axis with Phase Control)

 

 

MIMO 진동시험기 팜테크

 

 

두 개의 셰이커를 이용하여 제품을 위상 제어 하에 진동시키는 방식이다. 두 셰이커를 0도 위상차로 구동하면 동기 운동을 유도하며, 180도 위상차를 주면 제품에 로킹(rocking) 모션을 유도할 수 있다. 이 방식은 대형 시험체나 특정 동적 응답을 유도하고자 할 때 사용된다.

 

2.3 Push-Pull 구성

 

 

대형 제품이나 무거운 고정물을 시험할 때 사용되는 방식으로, 두 개의 셰이커가 제품의 양쪽에서 마주 보며 180도 위상차로 진동을 가한다. 이를 통해 하나의 셰이커로는 구현하기 어려운 강한 진동을 구현할 수 있다.

 

 

2.4 필드 데이터 복제(FDR: Field Data Replication)

실제 차량 주행 중 측정된 시간 이력 데이터를 바탕으로 실험실에서 동일한 진동 환경을 재현하는 방식이다. 각 바퀴에 가속도계를 부착해 얻은 데이터를 셰이커에 개별적으로 입력하여 실제 도로 주행 조건을 모사한다.

 

2.5 지진/삼각대 시험 시스템(Seismic / Tripod)

지진 시뮬레이션 및 구조물의 내진 성능 시험에 사용되며, 3축 동시에 구동되며 pitch, roll, yaw 등의 회전 운동까지 제어가 가능하다. 기존에는 GeoBox라는 별도 하드웨어가 필요했으나, 최신 VR10500 컨트롤러에서는 이 기능이 내장되어 있다.

 

 

3. VR10500 진동 컨트롤러

멀티축 진동 시험을 수행하기 위해서는 적절한 하드웨어가 필요하다. VR10500은 VR사의 최신 진동 컨트롤러로, 다음과 같은 기능을 제공한다.

 

• 최대 512개의 채널 지원
• 최대 256kHz의 샘플링 속도
• 16채널 단위로 확장 가능
• 최대 4개의 동시 출력(Loops) 지원
• 각 출력마다 위상 및 진폭 제어 가능

 

기존 VR9500은 1개의 출력만을 지원하며, 복수 출력 간의 위상 제어가 불가능하므로, 멀티축 제어에는 제약이 있다. 향후 VR의 모든 멀티축 관련 개발은 VR10500을 기준으로 진행된다.

 

 

4. VibrationVIEW 소프트웨어 설정

VR의 진동 시험 소프트웨어인 VibrationVIEW는 멀티축 시험을 손쉽게 설정할 수 있는 다양한 기능을 제공한다. 설정 방법은 시험 모드에 따라 다르며, 대표적인 설정 흐름은 다음과 같다.

 

VR10500 진동시험 제어기 팜테크

 

4.1 루프 활성화

Advanced Settings에서 각 루프(Loop)를 활성화하고, 각 루프에 대응되는 제어 채널을 지정한다. 예를 들어, 루프 1은 Z축, 루프 2는 X축, 루프 3은 Y축에 대응시킬 수 있다.

 

4.2 위상 제어 (Sine 모드 한정)

Sine 모드에서는 루프 간 위상 각도를 0도에서 180도까지 1도 단위로 설정 가능하다. 이를 통해 동기화 또는 비동기화된 진동 시험이 가능하다.

 

4.3 FDR 모드 설정

FDR 모드에서는 하나의 시간 이력 파일에 다중 채널 데이터를 포함해야 하며, 각 루프에 적절한 데이터 채널을 지정해야 한다. 시험 실행 시 모든 루프는 동기화되어 동시에 시작된다.

 

4.4 Tripod 시스템 설정

Tripod 시험에서는 시스템의 기하학적 파라미터(테이블 반경, 각도, 높이 등)를 입력하여 정밀한 운동 계산이 가능하다. 이를 통해 실제 지진 환경을 정밀하게 재현할 수 있다.

 

 

해당 내용과 관련해서 팜테크에서 시스템 솔루션을 제공하고 있습니다.  관심 있으시면 아래 홈페이지 또는 연락처를 통해 문의 주시면 됩니다. :)

 

https://famtech.co.kr/sub04/01_01.php

팜테크