Akustische Prüftechnik

RTE Akustik + Prüftechnik GmbH
17. Karlsruher Automations-Treff
„Akustische Prüftechnik – was kann sie?“
1
RTE Akustik + Prüftechnik GmbH

29 Jahre Erfahrung in akustischer Prüftechnik
 Internationaler Kundenstamm
 Ausgewählte Vertriebs- und Servicepartner
 16 Mitarbeiter
2
RTE Akustik + Prüftechnik GmbH

Entwicklung von leistungsfähiger Prüfsoftware

Beratung rund um das Thema akustische Prüftechnik

Akustisches Engineering (Bemusterung, Analysen,
Parametrierung)

Prüflösungen für die Industrie

Service und Support
Software
Entwicklung
Beratung /
Engineering
RTE
Intelligente
Prüflösungen
3
3
Service &
Support
Akustische Prüftechnik- Was kann sie?
Subjektiv
Wahrnehmung und Beurteilung
(aufgrund von Erfahrung und Vergleich)
durch den Menschen
Hörempfinden
physische und psychische Einflussfaktoren
Vorteile
 Erkennen komplexer Geräusche
 Lernen neuer Geräusch
Nachteile
4





keine Absolutbewertung
Reproduzierbarkeit 85 %
Aussagesicherheit 85 %
keine Automatisierung
individueller Beurteilungsmaßstab
Objektiv bzw. messtechnisch
Signalerfassungverarbeitung und
Klassifikation (nach Einlernphase)
durch Prüfsystem
Messgrößen, berechnete Merkmale
technische Einflussfaktoren





Reproduzierbarkeit
Lernfähigkeit
Dokumentierbarkeit
Automatisierbarkeit
bekannter Beurteilungsmaßstab
 Aufwand bei kleinen Losgrößen
 identische Prüfbedingungen zwingend
 komplexe Zusammenhänge nur
aufwendig einlernbar
Akustische Prüftechnik- Was kann sie?
Schritte zu einem erfolgreichen Prüfsystem
5
Schritt 1
Quick Look (Kurzanalyse zur Feststellung der
grundsätzlichen Eignung)
Schritt 2
Produktbemusterung (Prüfung ob und wie
qualitätsrelevante Fehler erkannt werden können.
Schritt 3
Prozessbemusterung (Prüfung ob die
qualitätsrelevanten Fehler auch unter
Prozessbedingungen sicher erkannt werden.)
Schritt 4
Systemkonzeption und Realisierung, auf
Basis der Kundenanforderungen und der
Erkenntnisse aus den Bemusterungen.
Akustische Prüftechnik- Was kann sie?
Hauptaufgaben der akustischen Prüftechnik
6

Zerstörungsfreie Prüfung

Schnelle, objektive Kontrolle der Produktqualität

Stichproben

100 % Kontrolle

Durchgängige Dokumentation der Ergebnisse

Verbesserung der Produktqualität

Überwachung und Verbesserung der Fertigungsprozesse
Akustische Prüftechnik- Was kann sie?
Geräusch- und Funktionsprüfung
Prozessüberwachung
Materialprüfung
7
Akustische Prüftechnik- Was kann sie?
Geräusch- und Funktionsprüfung
Prozessüberwachung
Materialprüfung
8
Geräusch- und Funktionsprüfung
Prinzip


9
Bauteile werden zur Schwingung angeregt

durch externen Antrieb

durch den Betrieb
Aufnahme der Schwingung mittels Sensor

Mikrofon (Luftschall)

Körperschallsensor oder Laservibrometer (Körperschall)
Geräusch- und Funktionsprüfung
Prinzip

Benefit
10
Verarbeitung der Signale

Zeitsignalmanipulationen (digitale Filter)

Zeitsignalanalyse (Ausschnitte, Triggermöglichkeiten)
Geräusch- und Funktionsprüfung
Benefit
Prinzip

Verarbeitung der Signale

Statistische Verfahren

Frequenzbänder

Frequenztransformation
Eingangssignal
f[Hz]
Standar
d FFT
t
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Geräusch- und Funktionsprüfung
Prinzip

Verarbeitung der Signale

Ordnungsanalyse (drehzahlnormiert)
Eingangssignal
N
Noise [IN]
Order
analysis
Order
BP
Rot. speed [IN]
t
Rot. speed
extraction
12
0
Geräusch- und Funktionsprüfung
Prinzip
 Klassifizierung auf Basis festgelegter Merkmale
 Ergebnisausgabe und Dokumentation
13
Geräusch- und Funktionsprüfung
Prinzip
 Ergebnisausgabe und Dokumentation
14
Akustische Prozessüberwachung
Schlüsseleigenschaften
15

Schnelle, objektive Prüfung und Auswertung

Verknüpfung von verschiedenen Ereignissen

Automatisierte Parameterauswahl

Geeignet für vollautomatische Prüfung

Dokumentation und Rückverfolgbarkeit
Geräusch- und Funktionsprüfung
Typische Anwendungsbereiche
16

Antriebstechnik

Getriebe, Lager

Haushaltstechnik

Medizintechnik

Verstelleinrichtungen z.B. Autositze, Laderaumabdeckung

Werkzeuge
Geräusch- und Funktionsprüfung
Zusätzliche Funktionsprüfungen
17

Drehzahlmessung

Drehmomentmessung

Strommessung

Spannungsmessung

Sonstiges
Akustische Prüftechnik- Was kann sie?
Geräusch- und Funktionsprüfung
Prozessüberwachung
Materialprüfung
18
Akustische Prozessüberwachung
Prinzip
19

Systeme oder Maschinenteile Schwingen im Betrieb

Aufnahme der Schwingung mittels Sensor

Mikrofon

Körperschallsensor oder Laservibrometer
Akustische Prozessüberwachung
Prinzip

Verarbeitung der Signale

Überwachung von Merkmalen

Ergebnisausgabe
Benefit
20
Akustische Prozessüberwachung
Schlüsseleigenschaften
21

Schnelle Inline Kontrolle

Verknüpfung von verschiedenen Ereignissen

Berührungslose Signalaufnahme mit Mikrofon

Entscheidung in Echtzeit

Schnelle Rückmeldung innerhalb weniger Millisekunden

Automatisierte Parameterauswahl
Akustische Prozessüberwachung
Anwendungsbereiche
22

Überwachung von Motoren, Pumpen etc.

Überwachung von Geräuschen bei Montagesystemen

Überwachung von Produktionsprozessen
Akustische Prüftechnik- Was kann sie?
Geräusch- und Funktionsprüfung
Prozessüberwachung
Materialprüfung
mittels akustischer Resonanzanalyse (AR)
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Akustische Materialprüfung
Prinzip

Resonanzfrequenzen eines Bauteils sind wie ein „Fingerabdruck“

Externe Anregung  Das gesamte Bauteil schwingt mit seinen
Resonanzfrequenzen
24

Aufnahme Zeitsignal (e) mittels Sensor (z.B. Mikrofon)

Signalverarbeitung
Akustische Materialprüfung
Prinzip
25

Klassifizierung anhand von definierten Merkmalen im Spektrum

Ergebnisausgabe und Dokumentation
Akustische Materialprüfung
 Beispiel- Zeitsignal eines IO- und eines NIO- Teils
Grün= IO-Teil
Rot= NIO-Teil
 Deutlich unterschiedlich in der Abklingzeit und Amplitude
26
Akustische Materialprüfung
 Beispiel- Spektrum eines IO- und eines NIO- Teils
Grün= IO-Teil
Rot= NIO-Teil
 Bei NIO-Teil sind viele Frequenzpositionen nicht vorhanden
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Akustische Materialprüfung
Schlüsseleigenschaften
28

Objektive, sehr schnelle und wiederholgenaue Prüfung

Referenzgestütztes Verfahren

Klassifizierung von Produktionsteilen durch Vergleich mit
Referenzteilen.

Beurteilung des gesamten Prüfobjekts bzw. größerer Bereiche.

Trockenes und sauberes Verfahren ohne Chemie und
Umweltprobleme.

Anwendbar für viele verschiedene Bauteile und Materialien
Akustische Materialprüfung
Einflussgrößen bei der Prüfung
 Werkstückeigenschaften
 Material (Gefüge, Risse, Porosität, Dichte etc.)
 Dimension, Härte etc.
 Temperatur, Alter (kompensierbar)
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Akustische Materialprüfung
Einflussgrößen bei der Prüfung
 Prüfeinrichtung
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
Werkstückaufnahme

Anregung des Bauteils

Messort und –richtung
Akustische Materialprüfung
Einflussgrößen bei der Prüfung
 Prozess- und Produktstreuung
 Chargeneinflüsse
 Werkstücktoleranzen (Gewicht, Dimension etc.)
 Maschinen- und Prozessschwankungen
 Umgebungsbedingungen (Schmutz, Temperatur, Geräusch
z.B. durch Druckluft = „Weißes Rauschen“)
 Bearbeitungszustand
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Akustische Materialprüfung
Grenzen des Prüfverfahrens
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
Lagerung und Anregbarkeit der Bauteile

Defektdetektion nur bei Beeinflussung des
Schwingverhaltens möglich (keine Oberflächendefekte)

Ermittlung von Defektgrößen – und position

Zu geringe Trennschärfe zwischen Gut- und Schlechtteilen
Akustische Materialprüfung
Typische Anwendungen
33

Eigenfrequenzmessung und Dämpfung

Rissprüfung

Materialprüfung (Nodularität, Dichte, Härte etc.)

Prüfung der geometrischen Struktur (Größe / Dimension)

Prüfung der Verbindungsgüte
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