AcoustiX: Akustisches Sensorsystem zur Montage­endkontrolle oder Betriebsüberwachung ­mittels kognitiver Signalanalyse

© Fraunhofer IZFP / Uwe Bellhäuser
Kognitives Sensorsystem »AcoustiX«

Maschinen oder Anlagen erzeugen im Betrieb charakteristische Schwingungen und damit Geräusche. Montagefehler oder sonstige Defekte verursachen eine Veränderung der Betriebsgeräusche. Das menschliche Gehör ist nur eingeschränkt in der Lage, diese Veränderungen zu erkennen; es unterliegt einer gewissen Subjektivität und ist anfällig für Ermüdung und Umgebungslärm.

Auf dem Markt verfügbare akustische Prüfsysteme ermöglichen die objektive Erkennung auffällig schwingender oder klingender Erzeugnisse, benötigen aber oftmals eine aufwendige Anpassung an repräsentativen Bauteilen. Das Geräusch- oder Schwingungsverhalten wird in der Regel auf wenige Kenngrößen wie Frequenzen oder Amplituden reduziert. Bereits geringe konstruktive Anpassungen erfordern eine erneute Kalibrierung, da ansonsten die Verlässlichkeit der Prüfung negativ beeinflusst werden kann.

Zur Lösung dieser Problematik hat das Fraunhofer IZFP »AcoustiX« entwickelt – ein akustisches Sensorsystem mit kognitiver Signalauswertung.

Der kognitive Ansatz ähnelt der subjektiven Geräuschbewertung durch einen Menschen, liefert jedoch objektive und reproduzierbare Ergebnisse. Betriebsschwingungen und/oder -geräusche werden durch geeignete Sensoren erfasst und digitalisiert, in kurze Zeitsegmente eingeteilt, gefiltert und transformiert. Abschließend werden aufeinanderfolgende Signalabschnitte mit geeigneten mathematischen Methoden verglichen.

Unerwartete Schwingungen oder Geräusche ergeben charakteristische Unterschiede zwischen den Segmenten, was vom System entsprechend angezeigt wird. Die entwickelten Algorithmen benötigen kein Vorwissen. Lediglich zur grundlegenden Softwareparametrisierung sind einige Vergleichssignale erforderlich. Die Algorithmen spüren somit Auffälligkeiten ohne aufwändiges Anlernen auf.
 

Vorteile

  • Hohe Prüfsicherheit (objektive, gleichzeitige Bewertung von Signalen mehrerer Sensoren)
  • Kognitive Qualitätsbewertung ohne explizite Kalibrierung
  • Vielfältige Einsatzmöglichkeiten
  • Schnelle Inline-Auswertung
  • Individueller Systemaufbau
  • Möglichkeit zur Integration der Auswertealgorithmik in bestehende Prüfsysteme
  • Vor-Ort-Machbarkeitsuntersuchungen mittels portablem Sensorsystem 
  • Benutzerfreundlichkeit und kundenspezifisch angepasste Bediensoftware
    • Benutzerfreundliche Darstellung der Prüfergebnisse 
    • Ergebnisdarstellung standardmäßig mit einer Ampel; kein Bedarf an umfangreichen Schulungen
    • Vielfältige Softwarefunktionen
       

Anwendungen

  • Montageendkontrolle von Maschinen mit beweglichen Teilen
  • Wiederkehrende Betriebsüberwachung oder permanentes Qualitätsmonitoring auch großer, autonomer Anlagen
  • Qualitätsbewertung einzelner Baugruppen, die u. a. auf Prüfständen betrieben werden

 

Flyer »AcoustiX«

© Fraunhofer IZFP / Uwe Bellhäuser
Links: Körperschallsensor; rechts: Mikrofon
© Fraunhofer IZFP
Akusti­sches Signal mit Auffälligkeiten