»Hörende« Sensoren zur Materialprüfung: Das Ohr an der Maschine

Wissenschaftler des Fraunhofer IZFP haben ein Sensorsystem entwickelt, das anhand einer akustischen Geräuschbewertung – ähnlich dem menschlichen Gehör – Fehler oder Unregelmäßigkeiten in bewegten Anlagen und Maschinen schnell und zuverlässig erkennt.

AcoustiX ist bereits erfolgreich bei John Deere zur permanenten Qualitätsüberwachung von Mähdrescher-Schneidwerken im Industrieeinsatz und wird zurzeit begleitend für die Serienfertigung validiert Bildquelle: © Fraunhofer IZFP / Uwe Bellhäuser

AcoustiX ist bereits erfolgreich bei John Deere zur permanenten Qualitätsüberwachung von Mähdrescher-Schneidwerken im Industrieeinsatz und wird zurzeit begleitend für die Serienfertigung validiert

Maschinen erzeugen im Betrieb charakteristische Schwingungen und damit Geräusche: Diese geben Auskunft über die Qualität, weil Montagefehler oder sonstige Defekte oftmals eine Veränderung der »normalen« Betriebsgeräusche verursachen.

Häufig ist das Montagepersonal mit einem guten »Gehör« und langer Erfahrung mit dieser »Prüfaufgabe« betraut. Das menschliche Gehör unterliegt allerdings einer gewissen Subjektivität: Es ermüdet nach einer bestimmten Zeit oder wird durch Umgebungslärm negativ beeinflusst. Aktuell verfügbare akustische Prüfsysteme erfordern oftmals eine Anpassung bzw. Kalibrierung, insbesondere wenn die zu prüfenden Anlagen oder Maschinen auch nur gering konstruktiv verändert werden müssen.

Das Sensorsystem AcoustiX nutzt…

...die Daten individuell angepasster akustischer Sensoren, die direkt an der Maschine angebracht werden oder berührungslos über Mikrofone Schwingungen bzw. Geräusche von Maschinen oder Anlagen erfassen: Fehler oder Unregelmäßigkeiten werden automatisiert analysiert und schließlich protokolliert. Auf Grundlage der Signalauswertung können innerhalb von nur wenigen Minuten gezielte Aussagen über die korrekte Montage und Funktion der Anlage oder Maschine getroffen werden.

Das »hörende« Sensorsystem…

...der Fraunhofer-Forscher ist nicht nur für die Kontrolle von Schneidwerken ausgelegt, sondern für unterschiedliche, industrielle Anwendungen. In allen Bereichen, in denen die Montageendkontrolle oder die dauerhafte Betriebsüberwachung von erheblicher Bedeutung sind, kann das System zum Einsatz kommen, z. B. zur Überwachung von großen, autonom betriebenen Maschinen und Anlagen oder zur Qualitätsbewertung einzelner Baugruppen, die u. a. auf Prüfständen betrieben werden.

»Der Entwicklungsfokus liegt insbesondere auf unseren Analysemethoden, den sogenannten Algorithmen. Diese können ohne großen Aufwand auch in bereits bestehende Prüfsysteme integriert und kundenspezifisch angepasst werden«, erklärt Matthias Heinrich, Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP.

Mittelfristiges Ziel der Forscher…

...ist die exakte Fehlerlokalisierung sowie die detaillierte Bestimmung der Fehlerart durch intelligente Algorithmen bzw. Analysemethoden.