DE10137364B4

DE10137364B4 - Quantifizierung von Bauteildeviationen aus Spektralverschiebungen mit CAE-Methoden

Info

Publication number: DE10137364B4
Application number: DE2001137364
Authority: DE
Inventors: Rolf Steinbuch; Lothar Schmidt
Original assignee: Schmidt Lothar Dipl-Ing (fh); Steinbuch Rolf Prof Dr
Current assignee: Schmidt Lothar Dipl-Ing (fh); Steinbuch Rolf Prof Dr
Priority date: 2001-08-01
Filing date: 2001-08-01
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2021-08-02
Also published as: DE10137364A1

Abstract

Verfahren zum Aussondern von fehlerhaften Serien-Bauteilen aus einer Reihe von gleichartigen elastischen Serien-Bauteilen mittels Anregung akustischer Schwingungen der Serien-Bauteile, Aufnahme des Eigenfrequenz-Spektrums eines jeden zu untersuchenden Serien-Bauteils, Vergleich des jeweiligen Eigenfrequenz-Spektrums mit einem Referenz-Spektrum, Detektieren von Abweichungen zwischen dem jeweiligen Eigenfrequenz-Spektrum und dem Referenz-Spektrum und Ableiten einer Akzeptanz-Entscheidung bezüglich des untersuchten Serien-Bauteils aufgrund von vorgegebenen Kriterien für die Größe von zulässigen Abweichungen,
mit folgenden Schritten:
(a) Bestimmen des Eigenfrequenz-Spektrums eines möglichst perfekten Ideal-Bauteils mit den gewünschten Eigenschaften der Serien-Bauteile als Basis-Referenz-Spektrum;
(b) Festlegen von n für das Ideal-Bauteil relevanten Parametern a₁, a₂, ..., a_n;
(c) Festlegen von entscheidungserheblichen Abweichungen Δa₁, Δa₂, ..., Δa_n der Parameter a₁, a₂, ..., a_n von den Ideal-Werten;
(d) Aufnahme der Eigenfrequenz-Spektren von Ideal-Bauteilen mit modifizierten Parametern a_j + k·Δa_j ,
wobei 1 ≤ j ≤ n,k ∈ Z und |k| ≤ k_max ∈ N,
für mindestens n·k_max Parameter-Kombinationen...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aussondern von fehlerhaften Serien-Bauteilen aus einer Reihe von gleichartigen elastischen Serien-Bauteilen mittels Anregung akustischer Schwingungen der Serien-Bauteile, Aufnahme des Eigenfrequenz-Spektrums eines jeden zu untersuchenden Serien-Bauteils, Vergleich des jeweiligen Eigenfrequenz-Spektrums mit einem Referenz-Spektrum, Detektieren von Abweichungen zwischen dem jeweiligen Eigenfrequenz-Spektrum und dem Referenz-Spektrum und Ableiten einer Akzeptanz-Entscheidung bezüglich des untersuchten Serien-Bauteils aufgrund von vorgegebenen Kriterien für die Größe von zulässigen Abweichungen.
Derartige Verfahren zur akustischen Fehlererkennung werden seit langem insbesondere bei industriell gefertigten Massenprodukten, in der Regel zur groben Aussonderung von fehlerbehafteten, mechanisch einfach aufgebauten Bauteilen eingesetzt.
Die Eigenschwingformen und Eigenfrequenzen von Bauteilen sind sensible Parameter zur Bestimmung der Bauteilqualität. Abweichungen von der Sollgeometrie machen sich in Abweichungen des Eigenfrequenzspektrums bemerkbar. Verschiedene Verfahren nutzen diese Verschiebung aus, um Bauteile zu bewerten.
Dabei wird das Eigenfrequenzspektrum eines zu bewertende Bauteils mit dem Basisspektrum eines als perfekt angenommenen Bauteils verglichen. Sobald eine signifikante Abweichung in einer oder mehreren Eigenfrequenzen auftritt, wird das zu bewertende Bauteil verworfen bzw. eine genaueren Untersuchung zugeführt.
In der Praxis werden die zu bewertenden Komponenten integriert in den Fertigungsprozess (z.B. nach dem Spanen) mit einem oder mehreren Schlägen angeregt und ihre Resonanzfrequenzen mit einem Mikrofon erfasst.
Ein Rechner vergleicht die gemessenen mit den erwarteten Frequenzen und schlägt dann eine Entscheidung vor bzw. trifft diese Entscheidung selbst.
Ein entscheidender Nachteil der auf diesem Prinzip beruhenden zfP-Verfahren (zfP = zerstörungsfreie Prüfung) in ihrer elementaren Ausbildung liegt darin, dass zwar

– das Vorhandensein von Abweichungen erkannt,

– Art,
– Lage,
– Größe und
– Sicherheitsrelevanz

So besteht die Möglichkeit, dass einerseits Komponenten mangelhafte Bewertungen erhalten, die zwar große Abweichungen von den Sollmaßen aufweisen, aber durchaus in der Lage sind, die betrieblichen Lasten dauerhaft zu ertragen (z. B. Dicken an Stellen mit ausreichend Bauraum zu groß), andererseits Komponenten Akzeptanz finden, die kleine, aber kritische Fehler aufweisen (z.B. Anrisse in Übergängen).

In der Firmendruckschrift „Produktbeschreibung SR 20 AT" der RTE Akustik + Prüftechnik GmbH, 76327 Pfinztal, wird ein Verfahren der zerstörungsfreien Materialprüfung mit akustischer Resonanzanalyse beschrieben. Zunächst werden Referenzspektren sowohl von perfekten Bauteilen als auch von Bauteilen mit einzelnen, gerade noch tolerablen Fehlern aufgenommen. Die entsprechenden akustischen Eigenfrequenzspektren werden gespeichert. Anschließend wird das akustische Eigenfrequenzspektrum eines zu prüfenden Bauteils mit den Referenzspektren einzeln verglichen. Verlässt das Eigenfrequenzspektrum des zu prüfenden Bauteils den tolerablen Amplitudenbereich eines einzelnen Fehlertyps, so wird das Bauteil aussortiert. Weist das zu prüfende Bauteil jedoch zwei oder mehrere Fehler auf, die jeder für sich gesehen und auch in Summe für das Bauteil noch tolerabel wären, so ist es wahrscheinlich, dass sich die Amplituden dieser Fehler im Eigenfrequenzspektrum derart überlagern, dass die Tolerabilitätsschwelle zumindest eines Einzelvergleichs der Gesamtanalyse überschritten wird. Infolgedessen werden zahlreiche an sich brauchbare Bauteile aussortiert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, das eingangs genannte akustische Verfahren zur Fehlererkennung derart weiterzubilden, dass mit möglichst geringem technischen Aufwand automatisierbar auch eine Entscheidung ermöglicht wird, welche Fehlerart und -Fehlergröße vorliegt, um nicht entweder zu viele Bauteile unnötigerweise zu verwerten oder aber einen zu großen Schlupf an funktionserheblichen Fehlern tolerieren zu müssen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe auf überraschend einfache, aber wirkungsvolle Art und Weise durch Modifikation des eingangs beschriebenen Verfahrens mit folgenden Schritten gelöst

(a) Bestimmen des Eigenfrequenz-Spektrums eines möglichst perfekten Ideal-Bauteils mit den gewünschten Eigenschaften der Serien-Bauteile als Basis-Referenz-Spektrum;
(b) Festlegen von n für das Ideal-Bauteil relevanten Parametern a₁, a₂, ..., a_n, wie z.B. geometrische Maße, Werkstoffeigenschaften oder Herstellungsverfahren des Bauteils;
(c) Festlegen von entscheidungserheblichen Abweichungen Δa₁, Δa₂, ..., Δa_n der Parameter a₁, a₂, ..., a_n von den Ideal-Werten;
(d) Aufnahme der Eigenfrequenz-Spektren von Ideal-Bauteilen mit modifizierten Parametern a_j + k·Δa_j, wobei 1 ≤ j ≤ n,k ∈ Z und |k| ≤ k_max ∈ N, für mindestens n·k_max Parameter-Kombinationen als modifizierte Referenz-Spektren;
(e) Festlegen von technisch unbedenklichen Modifikationen des Ideal-Bauteils und Klassifizieren von entsprechenden modifizierten Referenz-Spektren als akzeptabel;
(f) Vergleich des aufgenommenen Referenz-Spektrums eines jeden untersuchten Serien-Bauteils mit dem Basis-Referenz-Spektrum;
(g) falls eine Abweichung festgestellt wird, die über eine vorgebbare Schwelle hinausgeht : Vergleich des aufgenommenen Eigenfrequenz-Spektrums des Serien-Bauteils mit den modifizierten Referenz-Spektren und/oder mit Kombinationen derselben; Überprüfen, ob sich die festgestellte Abweichung auf eine Kombination der modifizierten Referenz-Spektren zurückführen lässt; und Quantifizieren einer festgestellten Abweichung aufgrund ihrer Zurückführung auf eine bestimmte Kombination der modifizierten Referenz-Spektren;
(h) Aussondern und Verwerfen des untersuchten Serien-Bauteils, falls sich die Abweichung nicht auf eine akzeptable Kombination von modifizierten Parametern zurückführen lässt.

Besonders bevorzugt ist eine Variation des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der das Quantifizieren in Schritt g) nach Art, Lage, Größe und/oder Sicherheitsrelevanz des festgestellten Fehlers erfolgt.

Damit können in einem automatisierbaren Auswahlverfahren auch solche Teile als akzeptabel angenommen werden, die mit bisherigen, pauschalen Fehlererkennungsverfahren verworfen werden mussten, weil sie mit einem Fehler behaftet sind, der zwar möglicherweise nicht funktionserheblich ist, was jedoch vom pauschalen Fehlererkennungsverfahren nicht erkannt werden konnte. In einer weiteren Ausbaustufe könnten fehlerbehaftete Teile je nach Art des Fehlers gezielt aussortiert und beispielsweise einer Nachbearbeitung zugeführt werden, so dass der Gesamtausschuss in einem derartigen Produktionsprozess ganz erheblich vermindert werden kann.

Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der oben genannten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bei für das untersuchte Bauteil funktionserheblichen und/oder sicherheitsrelevanten Abweichungen verschärfte, bei anderen Abweichungen tolerantere Akzeptanzkriterien angewandt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass keine Bauteile abgeliefert werden, die möglicherweise Regressforderungen an den Hersteller nach sich ziehen könnten.

Eine weitere besonders bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Spektralverschiebungen in den modifizierten Referenz-Spektren aufgrund der entscheidungserheblichen Abweichungen Δa₁, Δa₂, ..., Δa_n der Parameter a₁, a₂, ..., a_n von den Ideal-Werten in Schritt (c) als linear veränderliche Größen angenommen werden, dass die Spektralverschiebungen der aufgenommenen Eigenfrequenz-Spektren der untersuchten Serien-Bauteile als Linearkombination der Spektralverschiebungen der modifizierten Referenz-Spektren dargestellt werden, und dass in Schritt (d) k = k_max = 1 gewählt wird. In der Praxis lassen sich die meisten an Bauteilen auftretenden Fehler linearisiert behandeln was bedeutet, dass für einen vollständigen Satz von relevanten Abweichungen in jede entscheidungserhebliche, unterschiedliche Richtung lediglich ein modifiziertes Spektrum aufgenommen werden muss, so dass sich das Fehlererkennungsverfahren in praktikablen Grenzen hält.

Besonders einfach ist eine Weiterbildung dieser Verfahrensvariante bei der in Schritt (d) als modifizierte Referenz-Spektren die Eigenfrequenz-Spektren von Ideal-Bauteilen mit den modifizierten Parametern a₁ + Δa₁,a₂ + Δa₂, ..., a_n + Δa_n aufgenommen werden.

Bei einer alternativen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden 2·n k_max Parameter-Kombinationen als modifizierte Referenz-Spektren aufgenommen, wobei die Koeffizienten k_j vorzugsweise symmetrisch zum Wert 0 gewählt werden. Dies ist regelmäßig dann erforderlich, wenn die Verschiebungen aufgrund auftretender entscheidungserheblicher Abweichungen starke Nichtlinearitäten aufweisen. Die linear veränderlichen Abweichungen können dann allerdings trotzdem nach der oben beschriebenen Verfahrensvariante behandelt werden.

Ganz besonders bevorzugt erfolgt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren das Aussondern von fehlerhaften Serien-Bauteilen online, vorzugsweise innerhalb oder am Ende einer Serien-Fertigungsstrecke. Auf diese Weise kann die Qualitätssicherung noch in der Fertigungsstraße automatisch durchgeführt werden.

Vorteilhaft ist auch eine Verfahrensvariante, bei der in Schritt (g) der Vergleich des aufgenommenen Eigenfrequenz-Spektrums eines Serien-Bauteils mit den modifizierten Referenz-Spektren und/oder mit Kombinationen derselben parallel erfolgt. Dadurch kann die Auswertung der Fehlererkennung und die daraus gezogenen Konsequenzen wie das Verwerfen von Bauteilen mit bestimmten, nicht tolerablen Fehlern, besonders schnell und zeitnah im Fertigungsfluss erfolgen.

In der Praxis dürfte eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens am häufigsten angewendet werden, bei der die Aufnahme der Eigenfrequenz-Spektren von Ideal-Bauteilen mit modifizierten Parametern a_j + k·Δa_j in Schritt (d), vorzugsweise auch die Bestimmung des Basis-Referenz-Spektrums in Schritt (a) rechnerisch erfolgt. Üblicherweise wird das erfindungsgemäße Verfahren dann als Computerprogramm im Steuerungsrechner einer rechnergesteuerten Fertigungsstrecke implementiert.

Dabei wird wiederum in der Regel als Vorarbeit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Aufnahme der modifizierten Referenz-Spektren numerisch erfolgen, beispielsweise durch Anwendung von Finite-Elemente-Berechnungen.

In Sonderfällen kann es aber auch günstiger sein, wenn die Aufnahme der modifizierten Referenz-Spektren analytisch erfolgt, falls dies die Natur des vorliegenden Problems zulässt. Eine analytische Lösung dürfte allerdings nur bei wenigen, besonders einfachen Problemen möglich sein.

In besonders komplizierten Fällen kann eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Anwendung gelangen, bei der die Aufnahme der Eigenfrequenz-Spektren von Ideal-Bauteilen mit modifizierten Parametern a_j + k·Δa_j in Schritt (d), vorzugsweise auch die Bestimmung des Basis-Referenz-Spektrums in Schritt (a) experimentell erfolgt. Diese Verfahrensvariante wird dann anzuwenden sein, wenn sich die Probleme nicht befriedigend auf rechnerischem Wege lösen lassen, weil beispielsweise der Rechenaufwand aufgrund der Komplexität eines zu untersuchenden Bauteiles zu groß wäre.

Zur Unterstützung des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch eine Servereinheit, eine Prozessor-Baugruppe sowie eine Gate-Array-Baugruppe eingesetzt werden. Das Verfahren kann sowohl als Hardwareschaltung, als auch in Form eines Computerprogramms realisiert werden. Heutzutage wird eine Software-Programmierung für leistungsstarke DSP's bevorzugt, da neue Erkenntnisse und Zusatzfunktionen leichter durch eine Veränderung der Software auf bestehender Hardwarebasis implementierbar sind. Verfahren können aber auch als Hardwarebausteine in entsprechende Einrichtungen implementiert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde entwickelt, um die Quantifizierung von Abweichungen mechanischer Komponenten von den Sollmaßen aus der Verschiebung des akustischen Resonanzspektrums zu ermöglichen und an Proben und Komponenten verifiziert.

Das Verfahren beruht darauf, dass Änderungen der Bauteilgeometrie und des Werkstoffs zu Spektralverschiebungen führen. Kennt man den Einfluss einzelner Parameter auf die Spektralverschiebung, so lässt sich die gemessene Verschiebung einer zu bewertenden Komponente mit unbekannten Parametermodifikationen als Kombination der gewichteten Parameteränderungen darstellen.

Damit erlaubt das Verfahren bei Prüfungen Aussagen zu treffen, welche Veränderungen im Bauteil zu erwarten sind. Im Gegensatz zu den gängigen Resonanzverfahren, die bei einer bestimmten Größe der Abweichungen zum Verwerfen der Stücke führen, lassen sich jetzt Unterscheidungen zwischen unbedenklichen (z.B. Wanddickenschwankungen) und kritischen (z.B. Bindungsfehlern) Abweichungen treffen und damit die Zahl der auszusondernden Teile reduzieren.

Um genauere Aussagen über die Art der Parametermodifikationen treffen zu können, wird folgendes Vorgehen vorgeschlagen:
Ein (perfektes) Bauteil hat ein eindeutiges Eigensystem (ω_i, ϕ_i) (Eigenfrequenzen und -formen).

Während das Erfassen der Eigenformen ϕ_i relativ aufwendig ist, lassen sich die Eigenfrequenzen mit akustischen Verfahren in einem großen Bereich gut messen.

Ihre Gesamtheit ωp = (ω1, ω2,, , ωi, , ,ωN)T bis zu einer maximalen Ordnung N kennzeichnet das Bauteil akustisch weitgehend.

Ein gestörtes Bauteil hat entsprechend einen Vektor der Eigenfrequenzen ω_g.

Die Störung, die Abweichung vom perfekten Bauteil, lässt sich quantifizieren:

– als Summe der Abweichungen von den Sollmaßen, denen jeweils eine Störung Δω_tk entspricht
– als Auswirkung von nicht tolerierten Geometrieänderungen (Defekten) mit Δω_rs
– als Abweichung infolge unbekannter Parametermodifikationen Δω_u

(bei Δω_tk bzw. Δω_rs kennzeichnen die Indices k und s die Laufvariable).

Um zu einer Bewertung zu kommen, kann nun zusätzlich zum Basispektrum ein Vergleich mit den Spektren verschiedener zulässiger Modifikationen und/oder deren Kombinationen erfolgen. Ist hier eine geringe Abweichung zu beobachten, kann das Bauteil, das im ersten Durchgang als problematisch klassifiziert wurde, akzeptiert werden.

Eine elegante Art, das Verfahren einzusetzen, besteht in einem Linearen Ansatz:
Aus den vorgegebenen Parametermodifikationen errechnet sich das Frequenzsystem des zu bewertenden Bauteils zu

Hier kennzeichnen wieder die Δω_tk Parametermodifikationen, die, sofern sie ein bestimmtes Maß nicht übersteigen, tolerierbar sind, während die Δω_rs auf gefährliche Veränderungen (z.B. Risse) hinweisen. Δω_u enthält Spektralverschiebungen, die auf nicht erfasste Bauteiländerungen zurückzuführen sind.

Die Koeffizienten α_k und β_s erlauben nun festzustellen, wie stark die einzelnen Modifikationen ausgeprägt sind.

Während die α_k auf ggf. tolerierbare Abweichungen hinweisen (α_k < α_k,zul), zeigen die β_s, dass mit problematischen Störungen zu rechen ist (β_s > β_s,zul).

Auch wenn Δω_u einen bestimmten Betrag übersteigt, ist das Bauteil zurückzuweisen.

Inhalt des Verfahrens ist, für definierte Bauteile ein relativ vollständiges System von Spektralverschiebungen Δω_tk, Δω_rs aufzustellen, um dann aus den Resonanzmessungen unmittelbar abzuleiten, ob unzulässige Abweichungen vorhanden sind, wo und wie groß diese sind und damit entweder Akzeptanzentscheidungen zu treffen oder Reparaturmaßnahmen zu prüfen.

Von einer in der Großserie online zu bewertenden Komponente wird das Sollspektrum f₀ und dessen Abweichungen f_i bei anzunehmenden tolerablen und intolerablen Modifikationen und deren Kombinationen ermittelt. Jede online-Messung liefert ein Spektrum f_x, das vom idealen Sollspektrum abweicht. Im Prüfrechner bildet ein Programm die Differenz des aktuellen Prüflingsspektrums Δf_x = f_x – f₀ vom Sollspektrum. Entweder über den Vergleich mit erfassten noch zulässigen Spektren oder mit dem linearisierten Verfahren erfolgt dann eine zweite Bewertung des Spektrums.

Erst wenn auch hier keine befriedigende Übereinstimmung erzielt wird, ist das Bauteil zu verwerten.

Das skizzierte Verfahren kann überall dort zum Einsatz kommen, wo heute schon mit akustischen Resonanzverfahren auf die Bauteilqualität geschlossen wird. Besonders geeignet sind gegossene und geschmiedete Komponenten mit geringen Bauteiltoleranzen. Der Einsatz ist online möglich, die geschilderte Berechnung der Fehlerkomponenten dauert Bruchteile von Sekunden.

Das Programm zur Auswertung kann auf dem bisher eingesetzten Prüfrechner laufen. Er wird immer dann aufgerufen, wenn die erste, klassische Prüfung eine Überschreitung der vorgegebenen zulässigen Abweichung meldet.

Vor dem Einsatz ist eine detaillierte Ermittlung der Spektralverschiebung infolge definierter Modifikationen wie z. B.
evtl. tolerabel

– Maßabweichungen
– Exzentrizitäten
– Werkstoffinhomogenitäten

intolerabel

– Risse
– Toleranzverletzungen
– Bindefehler

durchzuführen.

Wegen des nicht geringen numerischen oder experimentellen Aufwandes bei solchen Analysen (bei bisherigen numerischen Analysen ca. ½ – 1 Personenmonat + Rechnerkosten + Software-Lizenzgebühren) ist der Einsatz vor allem bei Großserienteilen oder extrem sicherheitsrelevanten Systemen mit schlechter Möglichkeit, andere zfP-Verfahren einzusetzen, sinnvoll.

Wie jedes zfP-Verfahren hat auch die erfindungsgemäße Methode zur Quantifizierung von Bauteilmodifikationen aus Spektralverschiebungen mit rechnerischen oder experimentellen Methoden ihre Beschränkungen.

Die Grenzen des Verfahrens sind gegeben durch

– Begrenzung der akustischen Messverfahren auf Frequenzen bis 10-25 kHz
– Probleme bei der Klassifikation der Spektralverschiebungen
– Numerische und experimentelle Unschärfen

Darüber hinaus ist bei der Vorarbeit einige Erfahrung und ein Kalibrieren der numerischen Daten an experimentellen Befunden erforderlich, bevor das erfindungsgemäße Verfahren im speziellen Einzelfall implementiert werden kann.

Die bisherigen Erfahrungen zeigen aber, dass bei geeigneten Komponenten eine deutlich bessere Interpretation der Messungen und damit eine signifikante Reduktion des Ausschusses erzielt werden kann.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Die Erfindung ist in den Abbildungen der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen im Folgenden naher erläutert:

Claims

Verfahren zum Aussondern von fehlerhaften Serien-Bauteilen aus einer Reihe von gleichartigen elastischen Serien-Bauteilen mittels Anregung akustischer Schwingungen der Serien-Bauteile, Aufnahme des Eigenfrequenz-Spektrums eines jeden zu untersuchenden Serien-Bauteils, Vergleich des jeweiligen Eigenfrequenz-Spektrums mit einem Referenz-Spektrum, Detektieren von Abweichungen zwischen dem jeweiligen Eigenfrequenz-Spektrum und dem Referenz-Spektrum und Ableiten einer Akzeptanz-Entscheidung bezüglich des untersuchten Serien-Bauteils aufgrund von vorgegebenen Kriterien für die Größe von zulässigen Abweichungen, mit folgenden Schritten: (a) Bestimmen des Eigenfrequenz-Spektrums eines möglichst perfekten Ideal-Bauteils mit den gewünschten Eigenschaften der Serien-Bauteile als Basis-Referenz-Spektrum; (b) Festlegen von n für das Ideal-Bauteil relevanten Parametern a₁, a₂, ..., a_n; (c) Festlegen von entscheidungserheblichen Abweichungen Δa₁, Δa₂, ..., Δa_n der Parameter a₁, a₂, ..., a_n von den Ideal-Werten; (d) Aufnahme der Eigenfrequenz-Spektren von Ideal-Bauteilen mit modifizierten Parametern a_j + k·Δa_j , wobei 1 ≤ j ≤ n,k ∈ Z und |k| ≤ k_max ∈ N, für mindestens n·k_max Parameter-Kombinationen als modifizierte Referenz-Spektren; (e) Festlegen von technisch unbedenklichen Modifikationen des Ideal-Bauteils und Klassifizieren von entsprechenden modifizierten Referenz-Spektren als akzeptabel; (f) Vergleich des aufgenommenen Referenz-Spektrums eines jeden untersuchten Serien-Bauteils mit dem Basis-Referenz-Spektrum; (g) falls eine Abweichung festgestellt wird, die über eine vorgebbare Schwelle hinausgeht : Vergleich des aufgenommenen Eigenfrequenz-Spektrums des Serien-Bauteils mit den modifizierten Referenz-Spektren und/oder mit Kombinationen derselben; Überprüfen, ob sich die festgestellte Abweichung auf eine Kombination der modifizierten Referenz-Spektren zurückführen lässt; und Quantifizieren einer festgestellten Abweichung aufgrund ihrer Zurückführung auf eine bestimmte Kombination der modifizierten Referenz-Spektren; (h) Aussondern und Verwerfen des untersuchten Serien-Bauteils, falls sich die Abweichung nicht auf eine akzeptable Kombination von modifizierten Parametern zurückführen lässt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Quantifizieren in Schritt g) nach Art, Lage, Größe und/oder Sicherheitsrelevanz des festgestellten Fehlers erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei für das untersuchte Bauteil funktionserheblichen und/oder sicherheitsrelevanten Abweichungen verschärfte, bei anderen Abweichungen tolerantere Akzeptanzkriterien angewandt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spektralverschiebungen in den modifizierten Referenz-Spektren aufgrund der entscheidungserheblichen Abweichungen Δa₁, Δa₂, ..., Δa_n der Parameter a₁, a₂, ..., a_n von den Ideal-Werten in Schritt (c) als linear veränderliche Größen angenommen werden, dass die Spektralverschiebungen der aufgenommenen Eigenfrequenz-Spektren der untersuchten Serien-Bauteile als Linearkombination der Spektralverschiebungen der modifizierten Referenz-Spektren dargestellt werden, und dass in Schritt (d) k = k_max = 1 gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (d) als modifizierte Referenz-Spektren die Eigenfrequenz-Spektren von Ideal-Bauteilen mit den modifizierten Parametern a₁ + Δa₁,a₂ + Δa₂, ..., a_n + Δa_n aufgenommen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass 2·n·k_max Parameter-Kombinationen als modifizierte Referenz-Spektren aufgenommen werden, wobei die Koeffizienten k_j vorzugsweise symmetrisch zum Wert 0 gewählt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aussondern von fehlerhaften Serien-Bauteilen online, vorzugsweise innerhalb oder am Ende einer Serien-Fertigungsstrecke erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (g) der Vergleich des aufgenommenen Eigenfrequenz-Spektrums eines Serien-Bauteils mit den modifizierten Referenz-Spektren und/oder mit Kombinationen derselben parallel erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme der Eigenfrequenz-Spektren von Ideal-Bauteilen mit modifizierten Parametern a_j + k·Δa_j in Schritt (d), vorzugsweise auch die Bestimmung des Basis-Referenz-Spektrums in Schritt (a) rechnerisch erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme der modifizierten Referenz-Spektren numerisch erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme der modifizierten Referenz-Spektren analytisch erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme der Eigenfrequenz-Spektren von Ideal-Bauteilen mit modifizierten Parametern a_j + k·Δa_j in Schritt (d), vorzugsweise auch die Bestimmung des Basis-Referenz-Spektrums in Schritt (a) experimentell erfolgt.