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FAULHABER GROUP

助您洞察产品电磁兼容性

哪里有电流,哪里就有电磁脉冲。它们可能产生极强的破坏性作用,例如对我们身边无处不在的电子设备。这就是为什么汽车制造商需要特别验证其产品的电磁兼容性(EMC)。更重要的是,这些车辆本身都装有许多敏感的电子设备,因此要在专门的EMC实验室中进行测试。不过这种实验室的环境对人类有不好的影响,所以我们需要使用摄像机系统以在测试过程中监测所有事项。德国mk-messtechnik公司就是专门从事这一领域的佼佼者。他们在摄像系统的旋转头中使用FAULHABER电机,以确保远程控制模块可以实现精准定位。

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“当收音机不再是车载设备中的唯一电子设备时,我们就开始考虑这方面的影响了。”mk-messtechnik公司的创始人兼董事总经理Martin Kull博士回忆道,“随着时间的推移,电子设备的数量稳步增长,从ABS和安全气囊,到移动电话和导航。”各个系统之间严禁相互干扰,也不能损害车辆外部的其他系统。此外,它们必须尽可能地对来自外界的脉冲保持不敏感。当Kull博士还是斯图加特大学的学生时,就开始在戴姆勒测试实验室开展测量研究工作。类似这样的实验室中会产生一些极强的电磁波,远远超过了适用的极限值。因此,实验室在测试过程中会被密封起来,只能使用摄像机来观察其中的情况。“这是首次询问和此目的相关的监控设备。但是,当时每年对这种摄像机的需求量不足100台,这意味着较大的公司不会留意这个利基市场。”

Kull博士则看到了机会,他于2006年与妻子共同创立了mk-messtechnik公司。最初,这对夫妇一手包办所有事务,例如2008年,当时美国的一家汽车制造商订购了一套带有20个摄像头的系统。Kull博士回忆说:“我们自己焊接和组装了每个零部件。能为一家全球性公司提供服务,我们倍感自豪。”随着需求增长,公司也发展起来。2010年,他们招聘了第一批新员工;如今有60多个,因为几乎所有汽车制造商都在用mk-messtechnik制造的摄像系统进行EMC测试。

盒式或壁挂式
摄像机可以固定在墙上或各种三脚架上。mk-messtechnik还提供一种被称为“seatbox”的盒式安装方案,这个盒子被装在驾驶员座位上,最多可容纳6个摄像机。它可以监控整个仪表板以及驾驶舱中的所有显示屏和控制元件。电动汽车的趋势也推动了mk-messtechnik公司的发展,因为相比内燃机汽车,电磁兼容性对电动汽车而言更为重要。此外,用于火车、飞机和轮船的电子设备也必须经过EMC测试。

Kull博士来自拥有斯瓦比亚发明家传统的家庭。“我的爱好是模型建造,从记事起我就对在陆地、海洋或空中移动的任何事物着迷。尽管我的专业领域是电气工程,但对机械方面也一直非常感兴趣。”mk-messtechnik的产品开发过程也从Kull博士的双重才能中受益:“从2008年开始,我们收到越来越多的对遥控壁挂式摄像机的要求。以此为基础,我们在尺寸、重量和控制方面探索出最佳的解决方案。”

Kull博士致力于以最少的硬件和软件以及开发费用来实现功能最大化。例如,mk-messtechnik用诸如阳极氧化铝管等常见的标准零件作为外壳。这看似简单,但其实是由各个零部件之间的精细平衡相互作用才产生的定制解决方案:“例如,在设计印刷电路板时,对外壳的考量也很重要,这样才能避免后期调整。”


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程序、遥控和红外
这家位于Notzingen的公司也不会回避复杂的组装工作,而是将必要的组件都连接到印刷电路板上。“有时我们每周会组装一百多种印刷电路板。”Kull博士解释说,“关键在于生产周期和更换工具所需的时间。使用通用软件不可能达到我们想要的速度。因此,我们自己为自动贴片机编写了数据处理程序。最终我们将每块印刷电路板的生产周期从几分钟减少到大约5秒。”

为了简化EMC测试过程,该公司在产品系列中增加了可旋转安装的遥控摄像机。它们最初仅用于壁挂式安装。但是,移动系统对可调式产品的需求也很快增长。“因此,我们不得不从完全不同的角度来处理机械稳定性问题。我们的系统非常坚固,但是当装有800克摄像机适配器的支架跌落时,或是该适配器旋转得太猛,那么材料可能会受到损坏。我们通过一种摩擦联轴器解决了这个问题。”

mk-messtechnik的摄像机不仅监控车辆的电子设备,还能监控热特性。该公司开发的opto-LWIR红外摄像机就是一例。测试期间产生的电磁场具有一定的火灾隐患。极强的电场可能导致测试对象或系统的零部件过热。正如Kull博士所述,在测试电动汽车时还会产生其他热源。“在测试台上,电动汽车以能量回收的方式为电池充电。当电池充满电时,车辆制动器则会激活。制动器可能会过热,在最坏的情况下甚至可能燃烧。安装测试台的费用达到数千万,被测试的原型车的价值更是不可估量。使用红外摄像机进行监控可以通过及时干预来保护它们。”由于开发了这个产品,mk-messtechnik获得了2019年埃斯林根(Esslingen)创新奖提名。

用于精准定位的微型电机
为了确保摄像机能够精准定位,mk-messtechnik使用了FAULHABER的驱动系统。“我们在建模中测试了很多伺服电机和电机,但它们不够精准或不够坚固。而在FAULHABER,我们终于找到了合适的电机。”


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在定位摄像机的旋转/倾斜头中,带有贵金属换向器的两个15/8系列正齿轮减速机(传动比900:1)配合使用。“起初我们尝试了500:1的传动比,但是太快了。尽管旋转头在900:1传动比下旋转得更慢,但它可以移动更大的重量,并且具有最佳的电气屏蔽性。”高效率是选择该驱动系统的另一个原因,因为旋转所需的动力由摄像机的电池提供。在实际生产中,除了摄像机模块和驱动系统是外包,mk-messtechnik自行开发和制造了整个系统,这让客户受益,正如Kull博士强调的那样:“当任务变得复杂,或是需要进行个别修改时,能够自己开发和制造产品的这种能力使我们可以非常灵活地做出反应。对我们来说,没有不可能完成的任务——至少不在物理学范围内。””

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