Akustische Sensorik

Einblicke in die Arbeit des Fraunhofer IDMT innerhalb des Verbundprojekts ACME 4.0 und die akustische Überwachung in der Wasserwirtschaft

Um Produktionsprozesse zuverlässiger zu gestalten, werden in der industriellen Produktion zunehmend vernetzte Sensor- und Messsysteme eingesetzt. Akustische Sensorik kommt dabei mehr und mehr zum Einsatz. Gleiches gilt für die akustische Zustandsüberwachung von Maschinen oder Fahrzeugen.

Im Verbundprojekt ACME 4.0, gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF, untersuchten Partner aus Industrie und Forschung das Potenzial der akustischen Überwachung von Maschinen und Produktionsprozessen. Dazu wurde über den Körperschall von Maschinen hinaus auch (für den Menschen hörbarer) Luftschall und der Frequenzbereich von Infra- und Ultraschall erfasst. Mithilfe von Verfahren der computerbasierten akustischen Ereigniserkennung sollten Unregelmäßigkeiten oder Fehler im Produktionsprozess und im laufenden Betrieb zuverlässiger und leichter als bisher erkannt werden. Im Rahmen des Projekts wurde diese Technik für die Qualitätskontrolle in der Halbleiterproduktion und die Fehlererkennung an Axialkolbenpumpen getestet. Ziel war es, eine energieautarke, kompakte Sensorplattform zu entwickeln, die ohne jegliche Verkabelung in Industrieanlagen integriert werden kann.

Der Institutsteil Hör-, Sprach- und Audiotechnologie des Fraunhofer IDMT in Oldenburg entwickelt akustische Sensorik. Im Projekt erweiterten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Sensoren für Luftschall um die Aufnahme der Frequenzbereiche Infra- und Ultraschall. Der Sensorknoten-Plattform wurde zudem ein Interface für drahtlose Datenkommunikation hinzugefügt. Im Rahmen von ACME 4.0 bauten die Experten des Fraunhofer IDMT zudem eine Audiodatenbank und einen Katalog von charakteristischen akustischen Signalmerkmalen auf. Mithilfe von Verfahren des maschinellen Lernens wurden robuste Erkenner-Algorithmen für Industrieanwendungen entwickelt.

Ein Ohr für Pumpen

Exemplarisch wurde dabei die weit verbreitete Axialkolbenpumpe akustisch vermessen und rund um diesen Anwendungsfall ein Demonstrator erstellt. Mit der Wasserwirtschaft und anderen Branchen wird diese Technologie auch nach dem Projekt anwendungsorientiert und Kundengerecht weiterentwickelt. Weitere Infos dazu finden Sie in diesem Interview auf den Seiten des Fraunhofer IDMT:  https://www.idmt.fraunhofer.de  

Im Nachgang zu ACME 4.0 fanden außerdem zusammen mit einem weiteren Partner aus der Industrie Messungen zur akustischen Ratter-Erkennung in Fräsprozessen statt. Nachfolgende Arbeiten sollen von den aktuellen Fragestellungen im Bereich des Condition Monitoring hin zu Predictive Maintenance und – je nach Kundenwünschen – zu selbstregelnden Prozessen in der Fertigung führen.