DE102023124319A1

DE102023124319A1 - Verfahren zur Erleichterung des Anwendens einer gewünschten Klemmkraft durch ein Anziehwerkzeug

Info

Publication number: DE102023124319A1
Application number: DE102023124319.5A
Authority: DE
Inventors: Fabian Revilla; Mazen Bahy
Original assignee: Atlas Copco Industrial Technique AB
Current assignee: Atlas Copco Industrial Technique AB
Priority date: 2022-09-14
Filing date: 2023-09-08
Publication date: 2024-03-14
Also published as: SE546313C2; SE2230287A1; CN117705329A

Abstract

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung (10, 30) zum Steuern des Anwendens einer Klemmkraft durch ein Anziehwerkzeug (10) auf ein Befestigungsmittel (22), die basierend auf einer gemessenen Laufzeit eines Ultraschallsignals bestimmt wird, das über ein proximales Ende des Befestigungsmittels (20) gesendet und an einem distalen Endabschnitt des Befestigungsmittels (20) reflektiert wird. Hierbei wird basierend auf einem Maschinenlernverfahren eine adäquate Frequenz für das zu sendende Ultraschallsignal ausgewählt.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erleichterung des Anwendens einer gewünschten Klemmkraft durch ein Anziehwerkzeug auf ein Befestigungsmittel zum Anziehen einer Verbindung, wobei die angewendete Klemmkraft basierend auf einer gemessenen Laufzeit eines Ultraschallsignals bestimmt wird, das beim Anziehen der Verbindung über ein proximales Ende des Befestigungsmittels gesendet und an einem distalen Endabschnitt des Befestigungsmittels reflektiert wird, sowie eine Vorrichtung, die das Verfahren durchführt.
Ferner wird ein Computerprogramm bereitgestellt, umfassend computerausführbare Anweisungen, um die Vorrichtung zu veranlassen, Schritte des Verfahrens durchzuführen, wenn die computerausführbaren Anweisungen auf einer in der Vorrichtung enthaltenen Verarbeitungseinheit ausgeführt werden.
Darüber hinaus ist ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, umfassend ein computerlesbares Medium, wobei auf dem computerlesbaren Medium das Computerprogramm ausgeführt ist.
In industriellen Anwendungen werden verschiedene Typen von Werkzeugen eingesetzt, um Arbeiten zu erleichtern und/oder zu unterstützen. Beispielsweise werden automatisierte Anziehwerkzeuge zum Anziehen struktureller Verbindungen unter Verwendung von Befestigungsmitteln, wie etwa Zylinderschrauben und Muttern oder Schrauben, eingesetzt. In einer solchen Umgebung sind diese Werkzeuge eine absolute Notwendigkeit, um eine ausreichend hohe Qualität und Anziehkraft im Anziehprozess bereitzustellen.
Beim Anziehen einer Verbindung ist es wesentlich, die durch das Werkzeug bereitgestellte Anziehoperation zu kontrollieren bzw. zu steuern. Dies kann auf vielfältige Weisen erfolgen, z. B. mit Drehmomentsteuerung, Winkelsteuerung oder durch Messen der Dehnung der Schraube während des Anziehprozesses, auch als Klemmkraftsteuerung bezeichnet.
Ein Problem, das während des Anziehprozesses auftreten kann, ist, dass für die anzuziehende Zylinderschraube oder Schraube mehrere unerwünschte Anziehergebnisse auftreten können, wie etwa, z. B., dass eine Zylinderschraube nicht korrekt angezogen wird, was dazu führt, dass die Klemmkraft an der Verbindung (geringfügig) zu groß oder (geringfügig) zu klein ist. Dieses Problem tritt sowohl dann auf, wenn ein Bediener das Anziehwerkzeug manuell bedient, als auch in Anwendungen, in denen der Anziehprozess vollständig automatisiert ist.
Ein Ziel ist es, dieses Problem im Stand der Technik zu lösen, oder zumindest abzuschwächen, und so ein verbessertes Verfahren zum Erleichtern des Anwendens einer gewünschten Klemmkraft durch ein Anziehwerkzeug bereitzustellen.
Dies kann gelöst werden mit einem Verfahren und/oder einer Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den Ansprüchen aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Figuren, veranschaulicht die Erfindung und gibt weitere Ausführungsbeispiele an.
Dieses Ziel wird in einem ersten Aspekt erreicht durch ein Verfahren (einer Vorrichtung) zur Steuerung des Anwendens einer Klemmkraft durch ein Anziehwerkzeug auf ein Befestigungsmittel zum Anziehen einer Verbindung, wobei die angewendete Klemmkraft basierend auf einer gemessenen Laufzeit eines Ultraschallsignals bestimmt wird, das beim Anziehen der Verbindung über ein proximales Ende des Befestigungsmittels gesendet und an einem distalen Ende des Befestigungsmittels reflektiert wird. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:

- Aufzeichnen, für jede unterschiedliche Frequenz des Ultraschallsignals, das bei mehreren unterschiedlichen Frequenzen gesendet wird, eines reflektierten Ultraschallsignals;
- Zuordnen, zu jedem aufgezeichneten reflektierten Ultraschallsignal, einer Qualitätsmetrik, die einen Grad an Ähnlichkeit jedes reflektierten Ultraschallsignals mit dem entsprechenden gesendeten Ultraschallsignal repräsentiert;
- Trainieren eines Maschinenlernmodells durch Bereitstellen jedes aufgezeichneten reflektierten Ultraschallsignals und der zugeordneten Qualitätsmetrik für das Maschinenlernmodell zum Lernen der Qualität jedes aufgezeichneten reflektierten Ultraschallsignals; und
- Bereitstellen zumindest eines weiteren aufgezeichneten reflektierten Ultraschallsignals für das trainierte Maschinenlernmodell, wobei das trainierte Maschinenlernmodell bestimmt, ob das bereitgestellte zumindest eine weitere aufgezeichnete reflektierte Ultraschallsignal ein Qualitätskriterium erfüllt oder nicht, und wenn dies der Fall ist, anzeigt, dass eine ausgewählte Frequenz des gesendeten Ultraschallsignals, für die das zumindest eine weitere reflektierte Ultraschallsignal aufgezeichnet wurde, zum Bestimmen der angewendeten Klemmkraft genutzt werden kann, wenn das Anziehwerkzeug eine Klemmkraft auf das Befestigungsmittel anwendet.

Dieses Ziel wird in einem zweiten Aspekt erreicht durch eine Vorrichtung, die ausgelegt ist zum Steuern des Anwendens einer Klemmkraft durch ein Anziehwerkzeug auf ein Befestigungsmittel zum Anziehen einer Verbindung, wobei die angewendete Klemmkraft basierend auf einer gemessenen Laufzeit eines Ultraschallsignals bestimmt wird, das beim Anziehen der Verbindung über ein proximales Ende des Befestigungsmittels gesendet und an einem distalen Ende des Befestigungsmittels reflektiert wird. Die Vorrichtung umfasst eine Verarbeitungseinheit und einen Speicher, wobei der Speicher Anweisungen enthält, die durch die Verarbeitungseinheit ausführbar sind. Die Vorrichtung ist betreibbar zum Aufzeichnen, für jede unterschiedliche Frequenz des Ultraschallsignals, das bei mehreren unterschiedlichen Frequenzen gesendet wird, eines reflektierten Ultraschallsignals. Die Vorrichtung ist betreibbar zum Zuordnen, zu jedem aufgezeichneten reflektierten Ultraschallsignal, einer Qualitätsmetrik, die einen Grad an Ähnlichkeit jedes reflektierten Ultraschallsignals mit dem entsprechenden gesendeten Ultraschallsignal repräsentiert. Die Vorrichtung ist betreibbar zum Trainieren eines Maschinenlernmodells durch Bereitstellen jedes aufgezeichneten reflektierten Ultraschallsignals und der zugeordneten Qualitätsmetrik für das Maschinenlernmodell zum Lernen der Qualität jedes aufgezeichneten reflektierten Ultraschallsignals. Die Vorrichtung ist betreibbar zum Bereitstellen zumindest eines weiteren aufgezeichneten reflektierten Ultraschallsignals für das trainierte Maschinenlernmodell, wobei das trainierte Maschinenlernmodell bestimmt, ob das bereitgestellte zumindest eine weitere aufgezeichnete reflektierte Ultraschallsignal ein Qualitätskriterium erfüllt oder nicht, und wenn dies der Fall ist, anzeigt, dass eine ausgewählte Frequenz des gesendeten Ultraschallsignals, für die das zumindest eine weitere reflektierte Ultraschallsignal aufgezeichnet wurde, genutzt werden kann zum Bestimmen der angewendeten Klemmkraft, wenn das Anziehwerkzeug eine Klemmkraft auf das Befestigungsmittel anwendet.
Die Vorrichtung kann insbesondere so eingerichtet sein, dass sie das hier offenbarte Verfahren zur Steuerung des Anwendens einer Klemmkraft durch ein Anziehwerkzeug (teilweise oder vollständig) ausführt. Insbesondere kann die Vorrichtung Mittel aufweisen, die die Vorrichtung veranlassen, die Schritte des offenbarten Verfahrens zur Steuerung des Anwendens einer Klemmkraft durch ein Anziehwerkzeug durchzuführen.
Wie bereits erwähnt, ist es beim Verwenden eines Anziehwerkzeugs wichtig, dass die resultierende Klemmkraft, d. h. die Kraft, die eine verschraubte Verbindung zusammenhält, genau ist.
Es gibt typischerweise folgende vier unterschiedliche Verfahren zum Steuern des Anziehens von Schraubverbindungen zum Erreichen der erforderlichen Klemmkraft: Drehmomentsteuerung, Winkelsteuerung, Gradientensteuerung und Klemmkraft- oder Dehnungssteuerung.
Von den vier Verfahren bietet eine Klemmkraftsteuerung unter Verwendung einer Ultraschalltechnik eine genauere und weniger kostspielige Lösung, weil sie nur Zugang zu einem Zylinderschraubenende erfordert und reibungsunabhängig ist. Das Ultraschallverfahren basiert auf dem Messen der Zylinderschraubendehnung unter Verwendung von Signal-Echo-Techniken.
Allerdings basiert die Qualität der Messungen teilweise auf der Qualität des Echosignals, das seinerseits abhängig von der Frequenz des Ultraschallsignals ist, das durch das Befestigungsmittel gesendet wird.
Vorteilhafterweise braucht, in einer Ausführungsform, das Bestimmen der Qualität eines aufgezeichneten Echosignals nur in einer Trainingsphase eines Maschinenlernmodells durchgeführt werden. Das trainierte Maschinenlernmodell wird einmal in der Ausführungsphase genutzt, um zu bestimmen, ob ein aufgezeichnetes Echosignal ein Qualitätskriterium erfüllt oder nicht, bevor die Anziehoperation durchgeführt wird, was deutlich weniger verarbeitungsintensiv ist, als jedes Mal, wenn eine Verbindung angezogen wird, die Qualität von Grund auf zu bestimmen.
In einer Ausführungsform werden dem trainierten Maschinenlernmodell die Qualitätskriterien bereitgestellt, die erfüllt sein müssen.
In einer Ausführungsform werden dem zu trainierenden Maschinenlernmodell die Qualitätskriterien bereitgestellt, die erfüllt sein müssen.
In einer Ausführungsform wird eine Kreuzkorrelation zum Finden einer Korrelation zwischen dem gesendeten Ultraschallsignal und dem aufgezeichneten reflektierten Ultraschallsignal für jede Frequenz durchgeführt.
In einer Ausführungsform werden die Qualitätskriterien als erfüllt angesehen, wenn die Qualitätsmetrik einen Qualitätsschwellwert überschreitet.
In einer Ausführungsform basiert das Maschinenlernen auf einem oder mehreren aus neuronalen Netzwerken, Zufallswald-basierter Klassifizierung („random forest-based classification“) und Regressionsanalyse („regression analysis“).
In einer Ausführungsform wird eine Benachrichtigung dahingehend bereitgestellt, ob das bereitgestellte zumindest eine weitere aufgezeichnete reflektierte Ultraschallsignal die Qualitätskriterien erfüllt oder nicht.
In einer Ausführungsform zeigt die Benachrichtigung eine empfohlene Frequenz an.
In einer Ausführungsform wird die Benachrichtigung einem Bediener des Anziehwerkzeugs, für das Anziehwerkzeug selbst, in einen Überwachungs-Kontrollraum und/oder für eine entfernte Cloud-Funktion bereitgestellt.
In einer Ausführungsform wird das Anziehwerkzeug gesteuert, um eine hörbare und/oder visuelle Benachrichtigung für den Bediener des Werkzeugs bereitzustellen.
In einem dritten Aspekt wird ein Computerprogramm bereitgestellt, umfassend computerausführbare Anweisungen, um die Vorrichtung zu veranlassen, Schritte durchzuführen, die in dem Verfahren des ersten Aspekts zitiert werden, wenn die computerausführbaren Anweisungen auf einer in der Vorrichtung enthaltenen Verarbeitungseinheit ausgeführt werden.
In einem vierten Aspekt ist ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, umfassend ein computerlesbares Medium, wobei auf dem computerlesbaren Medium das Computerprogramm entsprechend dem dritten Aspekt ausgeführt ist.
Im Allgemeinen sind alle in den Ansprüchen verwendeten Begriffe entsprechend ihrer gewöhnlichen Bedeutung im technischen Gebiet zu interpretieren, sofern hier nicht explizit anderweitig definiert. Alle Bezüge auf „ein(e(n))/den/die/das Element, Einrichtung, Komponente, Mittel, Schritt“ usw. sind offen als auf zumindest eine Instanz des Elements, der Einrichtung, der Komponente, des Mittels, des Schritts usw. zu interpretieren, sofern nicht explizit anderweitig angegeben. Die Schritte eines beliebigen hier offenbarten Verfahrens müssen nicht exakt in der offenbarten Reihenfolge durchgeführt werden, sofern nicht anderweitig angegeben.
Aspekte und Ausführungsformen werden jetzt beispielhaft Bezug nehmend auf die beigefügten Figuren beschrieben:

1 stellt ein industrielles Werkzeug in der Form eines Anziehwerkzeugs dar, für das Werkzeugausführungsformen implementiert werden können;
2 stellt eine Verbindung dar, die unter Verwendung eines Befestigungsmittels in der Form einer Zylinderschraube und einer Mutter unter Ausnutzung von Ultraschall-Klemmkraftsteuerung angezogen wird;
3a-c stellen eine Qualität eines reflektierten Signals in Bezug auf ein gesendetes Signal dar;
4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Erleichterung des Anwendens einer gewünschten Klemmkraft durch ein Anziehwerkzeug auf ein Befestigungsmittel zum Anziehen einer Verbindung gemäß einer Ausführungsform;
5 stellt Trainieren eines Maschinenlernmodells gemäß einer Ausführungsform dar;
6 stellt Nutzen des trainierten Maschinenlernmodells in einer Ausführungsform dar; und
7 stellt eine Vorrichtung dar, in der das Verfahren gemäß Ausführungsformen implementiert werden kann.

Die Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden noch ausführlicher Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei gewisse Ausführungsformen der Erfindung gezeigt werden. Diese Aspekte können, allerdings, in vielen unterschiedlichen Formen ausgeführt werden und sollten nicht als beschränkend aufgefasst werden; stattdessen werden diese Ausführungsformen als Beispiel dargelegt, sodass diese Offenbarung gründlich und vollständig ist und für einen Fachmann vollständig alle Aspekte der Erfindung vermittelt. In der gesamten Beschreibung beziehen sich ähnliche Zahlen auf ähnliche Elemente.
Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung bzw. anderen Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind.
1 stellt ein industrielles Werkzeug in der Form eines Anziehwerkzeugs 10 dar, das ausgelegt ist zum Anwenden eines Drehmoments auf ein Befestigungsmittel, wie etwa eine Zylinderschraube 20 zum Anziehen einer Verbindung, für das Werkzeugausführungsformen implementiert werden können.
Das Elektrowerkzeug 10 kann schnurlos oder über ein Kabel elektrisch betrieben werden und weist einen Hauptkörper 11 und einen Werkzeugkopf 12 auf. Der Werkzeugkopf 12 weist eine Ausgangswelle 13 mit einer Aufnahme (nicht gezeigt) auf, die dazu ausgelegt sind, durch einen Elektromotor, der im Inneren des Hauptkörpers 11 angeordnet ist, rotatorisch angetrieben zu werden, um Drehmoment auf die Zylinderschraube 20 anzuwenden.
Das Anziehwerkzeug 10 kann mit einer Anzeige 14, über die einem Bediener des Werkzeugs 10 Informationen bezüglich des Betriebs des Werkzeugs 10 präsentiert werden, und einer Schnittstelle 15, über die der Bediener Daten in das Werkzeug 10 eingeben kann, ausgestattet sein.
Das Anziehwerkzeug 10 kann ferner mit einer Kommunikationsfähigkeit, insbesondere in der Form eines Funksenders/-empfängers 16 zum drahtlosen Übertragen von Betriebsdaten, wie etwa dem angewendeten Drehmoment, an eine entfernt befindliche Steuerung, wie etwa einen Cloud-Server 30, ausgestattet sein. Gegebenenfalls bzw. alternativ kann eine Kommunikation zwischen dem Werkzeug 10 und der Steuerung 30 über eine drahtgebundene Verbindung erfolgen.
Daher kann das Werkzeug 10, beispielsweise (insbesondere gemessene) Betriebsdaten zur weiteren Evaluierung an die Steuerung 30 kommunizieren, während z. B. die Steuerung 30 durch das Werkzeug 10 anzuwendende Betriebseinstellungen und/oder dem Bediener über die Anzeige 14 anzuzeigende Anweisungen senden kann.
Wie bereits erwähnt, ist es beim Verwenden eines Anziehwerkzeugs 10 wichtig, dass die resultierende Klemmkraft, d. h. die Kraft, die eine verschraubte Verbindung zusammenhält, genau ist.
Es gibt typischerweise folgende vier unterschiedliche Verfahren zum Steuern des Anziehens von Gewindeverbindungen zum Erreichen der erforderlichen Klemmkraft: Drehmomentsteuerung, Winkelsteuerung, Gradientensteuerung und Klemmkraft- oder Dehnungssteuerung.
Das im Folgenden angewendete Verfahren ist die Klemmkraftsteuerung bzw. Dehnungssteuerung (im Folgenden werden beide Begriffe verwendet). Die Klemmkraftsteuerung bietet unter Verwendung einer Ultraschalltechnik eine genauere und weniger kostspielige Lösung, weil sie nur Zugang zu einem Zylinderschraubenende erfordert und reibungsunabhängig ist.
2 stellt eine Verbindung 22 dar, die unter Verwendung eines Befestigungsmittels in der Form einer Zylinderschraube 20 und einer Mutter 21 angezogen wird. Eine Ultraschall-Klemmkraftsteuerung erfordert, dass ein Ultraschallsensor 23 auf den Zylinderschraubenkopf angewendet wird. Das Ultraschallverfahren basiert auf dem Messen der Zylinderschraubendehnung unter Verwendung von Signal-Echo-Techniken.
Der Sensor 23 sendet ein Ultraschallsignal einer spezifischen Frequenz in ein proximales Ende der Zylinderschraube 20, wobei das Signal die Zylinderschraube 20 durchläuft, am distalen Ende 24 der Zylinderschraube 20 reflektiert und anschließend durch den Sensor 23 empfangen wird (als Echo bezeichnet). Die Laufzeit (TOF), d. h. die Zeit, die zwischen dem Senden und dem Empfangen des Ultraschallsignals durch den Sensor 23 verstreicht, wird (sowohl) für die Zylinderschraube 20 in einem nicht angezogenen Zustand sowie (auch) für eine angezogene Zylinderschraube gemessen. Die Differenz zwischen den zwei TOF-Messungen wird als Delta-TOF (ΔTOF) bezeichnet.
Die Differenz in der Zylinderschraubenlänge vor und nach dem Anziehen wird als Dehnung bezeichnet. Mit anderen Worten, die Zylinderschraube 20 dehnt sich in Abhängigkeit vom Grad des Anziehens. Beispielsweise beträgt die Zylinderschraubenlänge im nicht angezogenen Zustand 100 mm ist, während sie 102 mm beim Anziehen beträgt, um eine gewünschte Klemmkraft in der Verbindung 22 bereitzustellen. Folglich beträgt die Dehnung, die erforderlich ist, um die gewünschte Klemmkraft in der Verbindung 22 bereitzustellen, 2 mm. Es versteht sich, dass, wenn die Zylinderschraube 20 während des Anziehens gedehnt wird, sich die TOF erhöht, und umgekehrt.
Die durch die Zylinderschraube 20 auf die Verbindung angewendete Klemmkraft 22 kann geschätzt werden als: $F_{c l} = C_{1} Δ T O F$
wobei C1 eine Konstante ist, die von der Messkette und den Materialeigenschaften der Zylinderschraube abhängt. Etwa ein Drittel der TOF wird durch die Dehnung der Zylinderschraube 20 bestimmt, während zwei Drittel durch die auf die Zylinderschraube 20 wirkende Spannung bestimmt werden. Dies ist als der akustoelastische Effekt bekannt.
Um nun die TOF möglichst genau messen zu können, muss das Signal, das am distalen Ende 24 der Zylinderschraube 20 reflektiert wird, eine ausreichend hohe Qualität aufweisen. Wenn nicht, ist die gemessene TOF ungenau, und infolgedessen ist die angewendete Klemmkraft F_cl, wie in Gleichung (1) geschätzt, ebenfalls ungenau.
Daher kann, in einem praktischen Szenario, das Anziehwerkzeug 10 eine Klemmkraft, die augenscheinlich korrekt ist, basierend auf der gemessenen TOF entsprechend Gleichung (1) anwenden, die aber tatsächlich nicht korrekt ist, weil sich die Schätzung auf eine schlecht gemessene TOF in Folge eines Echosignals mit niedriger Qualität verlässt. Dies kann im schlimmsten Fall zu gefährlichen Konsequenzen führen oder zumindest zu inkorrekt angezogenen Zylinderschrauben.
Die Qualität des reflektierten Ultraschallsignals, das zum Messen der TOF verwendet wird, ist in hohem Maße von der Frequenz des durch den Sensor 23 gesendeten Ultraschallsignals abhängig.
Beim Messen der TOF wird typischerweise eines der zwei gängigen Verfahren eingesetzt: Das erste Verfahren nutzt die Zeitdifferenz zwischen dem gesendeten Signal und seinem ersten Echo. Das zweite Verfahren verwendet die Zeitdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Echo. Hier beschriebene Ausführungsformen sind in gleicher Weise auf beide Verfahren anwendbar.
Ultraschallsignale, die bei unterschiedlichen Frequenzen gesendet werden, führen zu einer variierenden Qualität der reflektierten Signale, und daher gibt es eine „optimale“ Frequenz, mit der das Ultraschallsignal gesendet werden sollte, um ein reflektiertes Signal mit einer höchsten Qualität zu erhalten. Die optimale Sendefrequenz hängt von Faktoren wie Material, Abmessungen und Temperatur der Zylinderschraube, der Größe und Form des distalen Endes der Zylinderschraube, Spannung in der Zylinderschraube usw. ab.
Eine Darstellung von drei unterschiedlichen gesendeten und reflektierten Ultraschallsignalen im Aufbau von 2 ist in den 3a-3c gezeigt. Beim Messen der Klemmkraft unter Verwendung des Klemmkraft-/Dehnungssteuerungsverfahrens sind die gewöhnlich verwendeten gesendeten Ultraschallsignale so genannte Barker-Signale oder Chirp-Signale. 3a-c stellen Barker-codierte Signale dar.
Wenn z. B. Chirp-Signale anstelle von Barker-Signalen eingesetzt werden, können weitere Signalparameter überwacht werden, wie etwa Burst-Länge. In einem solchen Szenario können hier beschriebene Ausführungsformen unter Verwendung von Burst-Länge als ein Parameter zusätzlich oder alternativ zur Frequenz implementiert werden.
In 3a ist die Qualität des reflektierten Signals (unterer Graph) schlecht, und daher ähnelt das reflektierte Signal nicht dem gesendeten Signal (oberer Graph). Als eine Konsequenz wird daher die Genauigkeit der gemessenen TOF wahrscheinlich schlecht sein.
In 3b ist die Qualität geringfügig höher (d. h. mittlere Qualität), und das reflektierte Signal hat eine gewisse Ähnlichkeit mit dem gesendeten Signal. Als eine Konsequenz wird daher die Genauigkeit der gemessenen TOF höher als in 3a sein, aber nicht notwendigerweise akzeptabel für ein Szenario mit hoher Präzision.
In 3c ist die Qualität des reflektierten Signals hoch und ähnelt in hohem Maße dem gesendeten Signal. Als eine Konsequenz ist die Genauigkeit der gemessenen TOF wahrscheinlich hoch, und die angewendete Klemmkraft, die basierend auf Gleichung (1) geschätzt wird, ist höchstwahrscheinlich genau.
Wie aus den Darstellungen der 3a-c geschlossen werden kann, ist es wichtig, dass die Qualität des reflektierten Ultraschallsignals ausreichend hoch ist, und angesichts der Tatsache, dass die Qualität in hohem Maße abhängig von der Frequenz des gesendeten Ultraschallsignals ist, muss die Frequenz sorgfältig ausgewählt werden.
Daher bestehen, für jede spezifische Zylinderschrauben-Anziehbedingung, die durch die oben erörterten Faktoren beeinflusst wird, eine oder mehrere optimale Frequenzen für das durch den Sensor 23 gesendete Ultraschallsignal, das im reflektierten Signal mit der höchsten Qualität und in der genauesten Messung der TOF und damit der angewendeten Klemmkraft resultiert, um dem Anziehwerkzeug 10 zu ermöglichen, eine gewünschte Klemmkraft für eine spezifische Verbindung genau anzuwenden.
In Anbetracht dessen, dass die optimale Frequenz des gesendeten Ultraschallsignals mit unterschiedlichen Anziehbedingungen variiert, muss die optimale Frequenz - oder zumindest eine Frequenz, die dazu führt, dass ein reflektiertes Signal eine ausreichend hohe Qualität hat - für jedes Anziehen gefunden werden. Dies ist sowohl berechnungsintensiv als auch zeitaufwändig.
Wie nachfolgend beschrieben wird, ist es, durch Anwenden von Maschinenlernen (ML) zum Trainieren eines Anziehmodells, für das eine große Anzahl an aufgezeichneten Echosignalen bereitgestellt wird, d. h. Ultraschallsignale bei unterschiedlichen Frequenzen, die vom Sensor 23 durch die Zylinderschraube 20 gesendet und am distalen Ende 24 der Zylinderschraube 20 reflektiert werden, wobei außerdem jedem reflektierten Signal eine Qualitätsmetrik zugeordnet wird, anschließend möglich zu bestimmen, ob ein für das trainierte ML-Modell bereitgestelltes reflektiertes Signal eine ausreichend hohe Qualität aufweist oder nicht, und dass eine unter Verwendung von Gleichung (1) geschätzte angewendete Klemmkraft verlässlich ist.
Beim Sammeln der Messdaten in einer Trainingsphase wird ein Drehmoment auf die Zylinderschraube 20 angewendet, um die Verbindung 22 anzuziehen. Das Drehmoment kann manuell angewendet werden. Die Zylinderschraube 20 wird in der Trainingsphase typischerweise nur leicht angezogen.
4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Erleichterung des Anwendens einer gewünschten Klemmkraft durch ein Anziehwerkzeug auf ein Befestigungsmittel zum Anziehen einer Verbindung gemäß einer Ausführungsform.
Wie oben Bezug nehmend auf 2 ausführlich beschrieben wurde, wird der Klemmkraftsteuerungsansatz (auch als Dehnungssteuerung bezeichnet) genutzt, wo die angewendete Klemmkraft basierend auf einer gemessenen TOF eines Ultraschallsignals bestimmt wird, das beim Anziehen der Verbindung 22 über ein proximales Ende der Zylinderschraube 20 gesendet und an einem distalen Ende 24 der Zylinderschraube 20 reflektiert wird.
Daher wird, in einem ersten Schritt S101, der Sensor 23 gesteuert, um das Ultraschallsignal mit mehreren unterschiedlichen Frequenzen zu senden. Für jede unterschiedliche Frequenz des gesendeten Ultraschallsignals wird ein reflektiertes Ultraschallsignal aufgezeichnet.
Wie bereits erörtert, ist es wichtig, dass die Qualität des reflektierten Signals, das in Schritt S101 aufgezeichnet wird, für jede ausgewählte Frequenz des gesendeten Ultraschallsignals ausreichend hoch ist, sodass die TOF genau gemessen werden kann, um anschließend die angewendete Klemmkraft entsprechend Gleichung (1) zu schätzen.
Daher wird, in Schritt S102 zu jedem aufgezeichneten reflektierten Ultraschallsignal eine Qualitätsmetrik zugeordnet, die einen Grad von Ähnlichkeit jedes reflektierten Ultraschallsignals mit dem entsprechenden gesendeten Ultraschallsignal repräsentiert. Mit anderen Worten, je besser die Ähnlichkeit ist, desto höher ist die Qualität. Die Qualitätsmetrik kann demnach ein numerisches Maß sein, das zur (eindeutigen) Charakterisierung der Ähnlichkeit der Ultraschallsignale verwendet wird.
In einem Beispiel wird Datenverarbeitung in der Form einer Kreuzkorrelation durchgeführt, um die Korrelation zwischen einem gesendeten Signal und der aufgezeichneten Reflexion dieses Signals zu finden. Ein Beispiel: Wenn es eine vollständige Ähnlichkeit zwischen den zwei Signalen gibt, kann die Kreuzkorrelation 1 sein, wohingegen, wenn es keine Ähnlichkeit gibt, die Kreuzkorrelation 0 sein kann.
Bezugnehmend auf Tabelle 1 weiter unten wird, für eine bestimmte Frequenz f des gesendeten Ultraschallsignals, das aufgezeichnete reflektierte Signal zu einer Qualitätsmetrik q zugeordnet, basierend auf der Ähnlichkeit (z. B. Kreuzkorrelation) zwischen dem gesendeten Signal und seiner aufgezeichneten Reflexion. Tabelle 1. Qualitätsmetrik q, die die Qualität des reflektierten Signals für jede ausgewählte Frequenz f des gesendeten Signals angibt.

Frequenz des gesendeten Signals Qualität des reflektierten Signals

f1 q1

f2 q2

f3 q3

fn qn
In Tabelle 1 wird jedes reflektierte Signal bei Frequenzen f1-fn zu einer individuellen Qualitätsmetrik q1-qn zugeordnet.
Es versteht sich, dass während der Trainingsphase einige Zehn oder sogar Hunderte Frequenzen durch die Zylinderschraube gesendet werden können, und dass eine Qualitätsmetrik abgeleitet und mit jeder Frequenz verknüpft werden kann. Es kann dann geschlossen werden, dass die beste Qualitätsmetrik aus allen Qualitätsmetriken die optimale Frequenz anzeigt, die für das Ultraschallsignal ausgewählt werden sollte.
In der Praxis kommt es typischerweise nicht darauf an, die optimale Frequenz zu finden, sondern eine aus potenziell vielen gesendeten Frequenzen zu finden, die in einer ausreichend hohen Qualität des Echosignals resultiert.
Es versteht sich, dass es, während des normalen tagtäglichen Betriebs des Anziehwerkzeugs 10, nicht praktisch möglich ist, eine derartige Datenverarbeitung jedes Mal durchzuführen, wenn eine Zylinderschraube angezogen werden soll, insbesondere weil das Durchführen von Kreuzkorrelation für jede Anziehoperation verarbeitungsintensiv und/oder zeitaufwändig ist. Dieses Problem wird durch Trainieren eines ML-Modells gelöst.
In Schritt S103 wird ein ML-Modell durch Bereitstellen jedes aufgezeichneten reflektierten Ultraschallsignals und der zugeordneten Qualitätsmetrik für das ML-Modell trainiert. Das ML-Modell wird daher trainiert, um zu lernen, welche Frequenzen in einem Echosignal ausreichend hoher Qualität resultieren.
Schritt S103 markiert das Ende der Trainingsphase. Danach beginnt die Ausführungsphase, in der das trainierte ML-Modell eingesetzt wird, um zu bestimmen, ob eine ausgewählte Frequenz des gesendeten Ultraschallsignals in einem reflektierten Signal einer ausreichend hohen Qualität resultiert.
Daher wird, in Schritt S104, während des normalen Betriebs des Anziehwerkzeugs 10, für das trainierte ML-Modell zumindest ein weiteres aufgezeichnetes reflektiertes Ultraschallsignal bereitgestellt, das vor dem Anziehen der Verbindung aufgezeichnet wurde.
Das trainierte ML-Modell bestimmt, ob das bereitgestellte weitere aufgezeichnete reflektierte Ultraschallsignal die vorbestimmten Qualitätskriterien erfüllt oder nicht.
Wenn das der Fall ist, zeigt eine Ausgabe des ML-Modells an, dass eine ausgewählte Frequenz des gesendeten Ultraschallsignals, für die das reflektierte Signal aufgezeichnet wurde, zum Bestimmen der angewendeten Klemmkraft genutzt werden kann, wenn das Anziehwerkzeug 10 eine gewünschte Klemmkraft auf die Zylinderschraube anwendet.
5 stellt das Trainieren des ML-Modells gemäß einer Ausführungsform dar, während 6 Nutzen des trainierten ML-Modells in einer Ausführungsform darstellt.
Daher werden, während einer Trainingsphase, reflektierte Signale des von Sensor 23 durch die Zylinderschraube 20 bei unterschiedlichen Frequenzen gesendete Ultraschallsignal aufgezeichnet, und eine Qualitätsmetrik wird zu jedem reflektierten Signal zugeordnet, wie zuvor für die Schritte S101 und S102 in 4 beschrieben.
Beispielsweise unter der Annahme, dass zehn Echosignale aufgezeichnet (in der Praxis werden weit mehr Signale in der Trainingsphase aufgezeichnet) und als eine Trainingsmenge für das ML-Modell bereitgestellt werden, wie in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2. Qualitätsmetrik q in Verbindung mit jeder Frequenz der aufgezeichneten Echos.

Frequenz des gesendeten Signals Qualität des reflektierten Signals

f1, f2, f3, f4 q1

f5, f6, f7, f8 q2

f9, f10 q3
In diesem bestimmten Beispiel werden die Frequenzen in Klassen aufgeteilt, wobei die zugehörige Qualitätsmetrik als Bezeichnung für jede Klasse dient.
Daher zeigt q1 an, dass die Kreuzkorrelation zwischen dem gesendeten Signal und dem entsprechenden Echo für die Frequenzklasse, die die Frequenzen f1-f4 umfasst, im Bereich 0,7-0,79 ist, q2 zeigt an, dass die Kreuzkorrelation im Bereich 0,6-0,69 für Frequenzen f5-f8 ist, während q3 anzeigt, dass die Kreuzkorrelation im Bereich 0,5-0,59 für Frequenzen f9 und f10 ist.
Diese Daten werden verwendet, um das ML-Modell zu trainieren, sodass das ML-Modell anschließend in der Ausführungsphase eine Entscheidung darüber treffen kann, ob ein bereitgestelltes Echosignal eine ausreichend hohe Qualität hat oder nicht.
Jeder geeignete Maschinenlernansatz kann zum Trainieren des ML-Modells entsprechend Ausführungsformen genutzt werden, wie etwa beispielsweise verschiedene Typen von neuronalen Netzwerken: tiefe neuronale Netzwerke (DNNs), rekurrente neuronale Netzwerke (RNNs) und faltende neuronale Netzwerke (CNNs), oder Zufallswald-basierte Klassifizierung, Regressionsanalyse usw.
Wie in 6 dargestellt, kann, nachdem die Trainingsmenge für adäquates Training für das ML-Modell bereitgestellt wurde, die Ausführungsphase beginnen.
In der Ausführungsphase wird, wenn das Anziehwerkzeug 10 dazu dient, eine Zylinderschraube 20 anzuziehen, eine Frequenz für das Ultraschallsignal ausgewählt, das während der Anziehoperation vom Sensor 23 durch die Zylinderschraube 20 gesendet werden soll.
Als ein Ergebnis kann die TOF genau gemessen werden, um basierend auf Gleichung (1) die gewünschte Klemmkraft zu schätzen, die auf die Verbindung 22 angewendet werden soll, unter der Voraussetzung, dass die ausgewählte Frequenz in einem Echosignal einer ausreichend hohen Qualität resultiert. Das heißt, die Zylinderschraube 20 wird durch das Werkzeug 10 angezogen, bis ein ΔTOF erreicht ist, das die gewünschte Klemmkraft bei Nutzung der ausgewählten Frequenz repräsentiert.
Jetzt schließt, Bezug nehmend auf Tabelle 2, unter der Annahme, dass die vorbestimmten Qualitätskriterien festlegen, dass q ≥ 0,7, damit die Qualitätskriterien erfüllt sind, und dass das Anziehwerkzeug 10 eine Frequenz f5 für das gesendete Ultraschallsignal auswählt, das trainierte ML-Modell, dass das reflektierte Signal, das ein Ergebnis des bei Frequenz f5 gesendeten Signals ist, keine ausreichend hohe Qualität aufweist, da die zugeordnete Qualitätsmetrik nicht das vorbestimmte Qualitätskriterium erfüllt, das festlegt, dass q ≥ 0,7 (für die Klasse von Frequenzen, die die Frequenzen f5-f8 umfassen, ist die Qualitätsmetrik bestenfalls 0,69).
Das trainierte ML-Modell gibt daher eine entsprechende Anzeige aus, wonach die Qualitätskriterien für Frequenz f5 nicht erfüllt sind (in der Praxis wird typischerweise entweder „1“ oder „0“ ausgegeben).
Wie in 6 dargestellt, können die vorbestimmten Qualitätskriterien optional in der Ausführungsphase für das trainierte ML-Modell zusammen mit dem aufgezeichneten reflektierten Signal bereitgestellt werden, um dem trainierten ML-Modell die Qualitätsanforderungen für das reflektierte Signal anzuzeigen, da die Anforderungen für unterschiedliche Anwendungen variieren können.
Alternativ oder ergänzend kann die Qualitätsanforderung dem ML-Modell während der Trainingsphase bereitgestellt werden, um dem ML-Modell die Qualität anzuzeigen, die ein Echosignal präsentieren muss, um die Qualitätsanforderungen zu erfüllen.
Als eine Konsequenz in dem Fall, dass die Qualitätskriterien nicht erfüllt sind, verwendet das Anziehwerkzeug 10 Frequenz f5 nicht zum Messen der TOF (und damit indirekt der Klemmkraft), sondern wählt stattdessen eine neue Frequenz - etwa f4 - für das gesendete Ultraschallsignal aus und stellt das entsprechende aufgezeichnete Echosignal für das trainierte ML-Modell bereit.
Erneut bestimmt das trainierte ML-Modell, ob das neue Echosignal das Qualitätskriterium q ≥ 0,7 erfüllt oder nicht. Bezugnehmend auf Tabelle 2 wird jedem Signal in der Klasse, die die Frequenzen f1-f4 umfasst, eine Qualitätsmetrik q1 von mindestens 0,7 zugeordnet, und das ML-Modell gibt eine Anzeige aus, dass die Qualitätskriterien erfüllt sind.
Das Anziehwerkzeug 10 sendet als ein Ergebnis ein Ultraschallsignal bei der Frequenz f4 und misst die TOF, um beim Anziehen der Verbindung 22 die gewünschte Klemmkraft im Einklang mit Gleichung (1) anzuwenden.
In einem anderen Beispiel würde, unter der Annahme, dass die Zylinderschraube 20 in einem Szenario angezogen werden soll, in dem die Qualitätsanforderungen niedriger sind, etwa q ≥ 0,6, die ausgewählte Sendefrequenz von f5 tatsächlich dazu führen, dass das aufgezeichnete Echosignal die Qualitätskriterien erfüllt (für alle Frequenzen f5-f8 wird angezeigt, dass sie eine Qualitätsmetrik q2 von mindestens 0,6 aufweisen), und das trainierte ML-Modell würde entsprechend eine Anzeige ausgeben.
Vorteilhafterweise muss bzw. braucht das Bestimmen der Qualität eines aufgezeichneten Echosignals nur in der Trainingsphase durchgeführt werden; einmal in der Ausführungsphase, wird das trainierte ML-Modell genutzt, um zu bestimmen, ob ein aufgezeichnetes Echosignal ein Qualitätskriterium erfüllt oder nicht, bevor die Anziehoperation durchgeführt wird, was deutlich weniger verarbeitungsintensiv ist.
In einer Ausführungsform wird eine Benachrichtigung über das Ergebnis der Ausgabe des trainierten ML-Modells in der Ausführungsphase bereitgestellt, die anzeigt, ob die Qualität eines Echosignals die Qualitätskriterien erfüllt oder nicht.
In einer weiteren Ausführungsform wird die bestimmte optimale Frequenz (oder Frequenzen) präsentiert. Daher kann es, sollten mehrere Frequenzen getestet werden, vorzuziehen sein, eine Benachrichtigung für diejenige(n) bereitzustellen, die als am besten angesehen werden.
Die Benachrichtigung kann einem Bediener des Anziehwerkzeugs 10, für das Anziehwerkzeug 10 selbst, in einen Überwachungs-Kontrollraum oder für die Fernsteuerung 30 bereitgestellt werden.
In dem Fall, dass das Anziehwerkzeug 10 einen Bediener des Werkzeugs 10 benachrichtigt, kann die Benachrichtigung hörbar und/oder visuell bereitgestellt werden, z. B. über die Werkzeuganzeige 14.
Vorteilhafterweise kann, wenn die Benachrichtigung anzeigt, dass eine ausgewählte Frequenz häufig in einem Echosignal hoher Qualität zu resultieren scheint, der Sensor 23 dann initialisiert werden, um diese Frequenz zu nutzen.
Sollte im Gegensatz dazu eine ausgewählte Frequenz häufig nicht erfolgreich sein, kann eine solche Frequenz verworfen werden.
Auch wenn die Trainingsphase lokal im Anziehwerkzeug 10 durchgeführt werden kann, findet das Training des ML-Modells typischerweise an einer Vorrichtung mit Verarbeitungsfähigkeiten mit hoher Kapazität statt, wie etwa an der Steuerung 30. Daher ist die Steuerung 30 in Kommunikation mit dem Sensor 23 (oder einer Vorrichtung, die den Sensor 23 steuert) zum Steuern des Sensors 23, um ein Ultraschallsignal bei mehreren Frequenzen zu senden und anschließend die aufgezeichneten Echosignale für die Steuerung 30 bereitzustellen.
Die Steuerung 30, die sich des Erscheinens des vom Sensor 23 gesendeten Ultraschallsignals bewusst ist, bestimmt danach für jedes Echosignal eine Qualitätsmetrik und ordnet diese zu (z. B. durch Durchführen einer Kreuzkorrelation) und trainiert das ML-Modell.
Anschließend, in der Ausführungsphase, werden für das trainierte ML-Modell weitere aufgezeichnete Echosignale bereitgestellt, für die eine Qualitätsbeurteilung durchgeführt werden muss. Dies kann erneut an der Steuerung 30 durchgeführt werden, es kann aber (alternativ) angedacht sein, dass das trainierte ML-Modell für das Anziehwerkzeug bereitgestellt und dort gespeichert wird, sodass Berechnungen während der Ausführungsphase lokal am Anziehwerkzeug 10 durchgeführt werden, da solche Berechnungen deutlich weniger berechnungsintensiv sind als die, die während der Trainingsphase vorgenommen werden.
Bezugnehmend auf 7 können daher die Schritte des hier beschriebenen Verfahrens entweder am Anziehwerkzeug 10, an der Steuerung 30 und/oder in Kooperation zwischen dem Werkzeug 10 und der Steuerung 30 durchgeführt werden. In diesem bzw. jedem Fall können sowohl das Anziehwerkzeug 10 als auch die Steuerung 30 einen oder mehrere dieser Schritte unter Verwendung der Verarbeitungseinheit 41 durchführen, die in der Form eines oder mehrerer Mikroprozessoren (CPU) ausgeführt ist, die angeordnet ist, um ein Computerprogramm 42 (SW) auszuführen, das auf ein Speichermedium 43 (MEM) in Verbindung mit dem Mikroprozessor, wie etwa einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Flash-Speicher oder eine Festplatte, heruntergeladen wurde. Die Verarbeitungseinheit 41 ist angeordnet, um das Werkzeug/die Steuerung zu veranlassen, das Verfahren entsprechend den Ausführungsformen auszuführen, wenn das entsprechende Computerprogramm 42, umfassend computerausführbare Anweisungen, auf das Speichermedium 43 heruntergeladen und durch die Verarbeitungseinheit 41 ausgeführt wird. Das Speichermedium 43 kann auch ein Computerprogrammprodukt sein, das das Computerprogramm 42 umfasst. Alternativ kann das Computerprogramm 42 mittels eines geeigneten Computerprogrammprodukts, etwa einer DVD (Digital Versatile Disc) oder einem Speicherstick, auf das Speichermedium 43 transferiert werden. Als eine weitere Alternative kann das Computerprogramm 42 über ein Netzwerk auf das Speichermedium 43 heruntergeladen werden. Die Verarbeitungseinheit 41 kann alternativ in der Form eines Digitalsignalprozessors (DSP), einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC), eines feldprogrammierbaren Gate-Arrays (FPGA), einer komplexen programmierbaren Logikvorrichtung (CPLD) usw. ausgeführt sein. Ferner kann eine Kommunikationsschnittstelle 44 (INT) bereitgestellt sein, um drahtgebundene oder drahtlose Kommunikation von Daten zu ermöglichen.
Die Aspekte der vorliegenden Offenbarung wurden oben hauptsächlich Bezug nehmend auf wenige Ausführungsformen und Beispiele davon beschrieben. Wie allerdings für einen Fachmann leicht ersichtlich ist, sind andere Ausführungsformen als die, die oben offenbart wurden, innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung möglich, wie durch die angehängten Ansprüche definiert.
Daher sind, während hier verschiedene Aspekte und Ausführungsformen offenbart wurden, andere Aspekte und Ausführungsformen für Fachleute offensichtlich. Die verschiedenen hier offenbarten Aspekte und Ausführungsformen dienen zum Zwecke der Veranschaulichung und sind nicht als beschränkend aufzufassen, wobei der tatsächliche Schutzumfang und der Geist durch die folgenden Ansprüche angezeigt werden.

Claims

Verfahren zum Steuern des Anwendens einer Klemmkraft durch ein Anziehwerkzeug (10) auf ein Befestigungsmittel (20) zum Anziehen einer Verbindung (22), wobei die angewendete Klemmkraft basierend auf einer gemessenen Laufzeit eines Ultraschallsignals bestimmt wird, das beim Anziehen der Verbindung (22) über ein proximales Ende des Befestigungsmittels (20) gesendet und an einem distalen Ende (24) des Befestigungsmittels (20) reflektiert wird, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Aufzeichnen (S101), für jede unterschiedliche Frequenz des Ultraschallsignals, das bei mehreren unterschiedlichen Frequenzen gesendet wird, eines reflektierten Ultraschallsignals; Zuordnen (S102), zu jedem aufgezeichneten reflektierten Ultraschallsignal, einer Qualitätsmetrik, die einen Grad an Ähnlichkeit jedes reflektierten Ultraschallsignals mit dem entsprechenden gesendeten Ultraschallsignal repräsentiert; Trainieren (S103) eines Maschinenlernmodells durch Bereitstellen jedes aufgezeichneten reflektierten Ultraschallsignals und der zugeordneten Qualitätsmetrik für das Maschinenlernmodell zum Lernen der Qualität jedes aufgezeichneten reflektierten Ultraschallsignals; und Bereitstellen (S104), für das trainierte Maschinenlernmodell, zumindest eines weiteren aufgezeichneten reflektierten Ultraschallsignals, wobei das trainierte Maschinenlernmodell bestimmt, ob das bereitgestellte zumindest eine weitere aufgezeichnete reflektierte Ultraschallsignal ein Qualitätskriterium erfüllt oder nicht, und wenn dies der Fall ist, anzeigt, dass eine ausgewählte Frequenz des gesendeten Ultraschallsignals, für die das zumindest eine weitere reflektierte Ultraschallsignal aufgezeichnet wurde, genutzt werden kann zum Bestimmen der angewendeten Klemmkraft, wenn das Anziehwerkzeug (10) eine Klemmkraft auf das Befestigungsmittel (20) anwendet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bereitstellen (S104), für das trainierte Maschinenlernmodell, zumindest eines weiteren aufgezeichneten reflektierten Ultraschallsignals ferner Folgendes umfasst: Bereitstellen, für das trainierte Maschinenlernmodell, der Qualitätskriterien, die erfüllt sein müssen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Trainieren (S103) des Maschinenlernmodells ferner Folgendes umfasst: Bereitstellen, für das Maschinenlernmodell, der Qualitätskriterien, die erfüllt sein müssen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Zuordnen (S102) einer Qualitätsmetrik zu jedem aufgezeichneten reflektierten Ultraschallsignal ferner Folgendes umfasst: Durchführen von Kreuzkorrelation zum Finden einer Korrelation zwischen dem gesendeten Ultraschallsignal und dem aufgezeichneten reflektierten Ultraschallsignal für jede Frequenz.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Qualitätskriterien als erfüllt angesehen werden, wenn die Qualitätsmetrik einen Qualitätsschwellwert überschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Maschinenlernen auf einem oder mehreren aus neuronalen Netzwerken, Zufallswald-basierter Klassifizierung und Regressionsanalyse basiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner Folgendes umfasst: Bereitstellen einer Benachrichtigung dahingehend, ob das bereitgestellte zumindest eine weitere aufgezeichnete reflektierte Ultraschallsignal die Qualitätskriterien erfüllt oder nicht.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Benachrichtigung eine empfohlene Frequenz anzeigt.
Verfahren nach Ansprüchen 7 oder 8, wobei die Benachrichtigung einem Bediener des Anziehwerkzeugs (10), für das Anziehwerkzeug (10) selbst, in einen Überwachungs-Kontrollraum und/oder für eine entfernte Cloud-Funktion (30) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Anziehwerkzeug (10) gesteuert wird, um eine hörbare und/oder visuelle Benachrichtigung für den Bediener des Werkzeugs (10) bereitzustellen.
Computerprogramm (42), umfassend computerausführbare Anweisungen, um die Vorrichtung (10, 30) zu veranlassen, Schritte, die in einem der Ansprüche 1-10 zitiert werden, durchzuführen, wenn die computerausführbaren Anweisungen auf einer in der Vorrichtung (10, 30) enthaltenen Verarbeitungseinheit (41) ausgeführt werden.
Computerprogrammprodukt, umfassend ein computerlesbares Medium (43), wobei auf dem computerlesbaren Medium das Computerprogramm (42) nach Anspruch 11 ausgeführt ist.
Vorrichtung (10, 30), ausgelegt zum Steuern des Anwendens einer Klemmkraft durch ein Anziehwerkzeug (10) auf ein Befestigungsmittel (20) zum Anziehen einer Verbindung (22), wobei die angewendete Klemmkraft basierend auf einer gemessenen Laufzeit eines Ultraschallsignals bestimmt wird, das beim Anziehen der Verbindung (22) über ein proximales Ende des Befestigungsmittels (20) gesendet und an einem distalen Ende (24) des Befestigungsmittels (20) reflektiert wird, wobei die Vorrichtung (10, 30) eine Verarbeitungseinheit (41) und einen Speicher (43) umfasst, wobei der Speicher Anweisungen (42) enthält, die durch die Verarbeitungseinheit (41) ausführbar sind, wobei die Vorrichtung (10, 30) betreibbar ist zum: Aufzeichnen, für jede unterschiedliche Frequenz des Ultraschallsignals, das bei mehreren unterschiedlichen Frequenzen gesendet wird, eines reflektierten Ultraschallsignals; Zuordnen, zu jedem aufgezeichneten reflektierten Ultraschallsignal, einer Qualitätsmetrik, die einen Grad an Ähnlichkeit jedes reflektierten Ultraschallsignals mit dem entsprechenden gesendeten Ultraschallsignal repräsentiert; Trainieren eines Maschinenlernmodells durch Bereitstellen jedes aufgezeichneten reflektierten Ultraschallsignals und der zugeordneten Qualitätsmetrik für das Maschinenlernmodell zum Lernen der Qualität jedes aufgezeichneten reflektierten Ultraschallsignals; und Bereitstellen, für das trainierte Maschinenlernmodell, zumindest eines weiteren aufgezeichneten reflektierten Ultraschallsignals, wobei das trainierte Maschinenlernmodell bestimmt, ob das bereitgestellte zumindest eine weitere aufgezeichnete reflektierte Ultraschallsignal ein Qualitätskriterium erfüllt oder nicht, und wenn dies der Fall ist, anzeigt, dass eine ausgewählte Frequenz des gesendeten Ultraschallsignals, für die das zumindest eine weitere reflektierte Ultraschallsignal aufgezeichnet wurde, genutzt werden kann zum Bestimmen der angewendeten Klemmkraft, wenn das Anziehwerkzeug (10) eine Klemmkraft auf das Befestigungsmittel (20) anwendet.