Viele Produkte werden geklebt, zusammengesteckt und mit größeren einzelnen Komponenten gefertigt. „Roboterarme führen die Komponenten zusammen. Dabei spielen Bauteiltoleranzen eine wichtige Rolle. Sind diese zu groß, kann es zu Kollisionen und Verschiebungen kommen“, sagt Danilo Hollosi, Gruppenleiter Akustische Ereignisdetektion am Fraunhofer IDMT in Oldenburg. Der Fehler wird oftmals zu spät bemerkt, was zu Ausfallzeiten der Produktionsanlage führt und hohe Kosten verursacht.
Um dies zu vermeiden, haben Hollosi und sein Team smarte Sensoren entwickelt, die direkt an der Anlage verbaut werden können und Störungen umgehend identifizieren. Die Sensoren sind sensitiv für Luftschall und erkennen Störungen anhand von Geräuschen. „Wenn die Steckverbindungen einrasten, wird ein Klick ausgelöst, den das Mikrofon beziehungsweise der Sensor erkennt. Bleibt der Klick aus, dann zeigt das akustische Monitoring System einen Fehler an, der zuverlässig dokumentiert wird. Zugleich wird der Werker davon informiert“, erklärt Hollosi. In der automatisierten Fertigung werden die Metadaten zur Prozessdokumentation und Qualitätssicherung verwendet. Die Besonderheit der Lösung: Das Wartungssystem kann zwischen unzähligen Arten von Klicks und mechanischen Stößen unterscheiden und darüber hinaus Störgeräusche in lauten Produktionsumgebungen ausblenden. „Klick ist nicht gleich Klick. Ein Steckverbinder klingt anders als ein Lichtschalter. Man glaubt gar nicht, wie viele Varianten von Einrastgeräuschen es gibt“, so Hollosi.
Eigens entwickelte KI-basierte Algorithmen zur Audioanalyse ermitteln die Stör- und Zielgeräusche.
Die Datenverarbeitung erfolgt direkt auf dem Sensor. Das komplette Condition Monitoring System beansprucht nicht viel Platz: Mikrofon, Audiosignalverarbeitung, Software und Batterie sind aktuell in einem zigarettenschachtelgroßen Gehäuse untergebracht. Es geht auch noch kleiner. Die miniaturisierte Lösung liegt in drei Varianten vor und lässt sich problemlos in bestehende Anlagen integrieren. Auch ist es möglich, das intelligente Wartungssystem an Robotern zu befestigen oder es im Abstand von mehreren Metern zur Anlage und an strategisch sinnvollen Messpunkten anzubringen. Darüber hinaus ist die Akustiklösung skalierbar.
„Im Prinzip spendieren wir Maschinen einen Hörsinn für die Qualitätssicherung. Sich abzeichnende Schäden werden früh- und rechtzeitig erkannt, ungeplante Stillstände lassen sich reduzieren“, so Hollosi. ■
