DE10204043C1

DE10204043C1 - Mechanical oscillation signal detection and evaluation device has respective signal evaluation method assigned to each detected measuring point

Info

Publication number: DE10204043C1
Application number: DE2002104043
Authority: DE
Inventors: Thomas Voelkel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-02-01
Filing date: 2002-02-01
Publication date: 2003-07-10
Anticipated expiration: 2022-02-02

Abstract

The device has a detection unit with a measuring laser for contactless detection of mechanical oscillation signals, adjusted via a fine positioning mechanism, with a detection device for automatic detection of measuring points (24). The detected oscillation signals are fed to a processor with an evaluation unit, evaluating the oscillation signals via an evaluation method assigned to each detected measuring point. An Independent claim for a method for detection and evaluation of mechanical oscillation signals is also included.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung und Auswertung von mechanischen Schwingungssigna len, insbesondere zum Einsatz in der Systemüberwachung und Anlagenkontrolle von sicherheits- und/oder produktionsrele vanten Maschinenelementen.The invention relates to an apparatus and a method for Acquisition and evaluation of mechanical vibration signals len, especially for use in system monitoring and System control of safety and / or production equipment vanten machine elements.

Eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren wird einge setzt bei der akustischen Prüfung von Prüfobjekten. Insbeson dere bei Geräten und Großmaschinen, welche bewegliche bzw. rotierende Teilkomponenten aufweisen, ist eine akustische Di agnose üblich. So werden in großen Fertigungseinrichtungen zum Zweck der Systemüberwachung und Anlagenkontrolle von si cherheits- und/oder produktionsrelevanten Maschinenelementen in zyklischen Abständen Schwingungssignaturen aufgenommen. Solche Maschinen bzw. Maschinenelemente können z. B. Motoren, Generatoren, Turbinen, Gebläse, Lager, Getriebe, Walzen und vieles mehr sein. Aus der zeitlichen Entwicklung charakteris tischer Kennwerte der aufgenommenen Schwingungssignaturen können technische Aussagen abgeleitet werden. So ist es z. B. möglich, Defekte eines Maschinenelements frühzeitig zu erken nen und Aussagen über Ausfallwahrscheinlichkeiten zu treffen. Ferner können exemplarbedingte Ausprägungen von bekannten Störgrößen, verschleißbedingte Abnutzungserscheinungen und ähnliches beobachtet werden.Such a device and such a method is incorporated sets in the acoustic testing of test objects. Insbeson with devices and large machines that move or have rotating sub-components, is an acoustic Di agnose common. So in large manufacturing facilities for the purpose of system monitoring and system control from si Safety and / or production-relevant machine elements vibration signatures recorded at cyclic intervals. Such machines or machine elements can e.g. B. engines, Generators, turbines, blowers, bearings, gears, rollers and be much more. Characteristic from the development over time characteristic values of the recorded vibration signatures technical statements can be derived. So it is z. B. possible to detect defects in a machine element at an early stage and make statements about the probability of failure. In addition, examples-related versions of known ones Disturbances, wear-related wear and tear similar things can be observed.

Die DE 197 50 492 C2 beschreibt ein Headset, insbesondere zur Anwendung innerhalb eines Fernwartungs- bzw. Videokonferenz systems, welches eine Spracheinheit mit Mikrofon und Laut sprecher/Kopfhörer und eine Kamera aufweist, wobei akustische Signale am Mikrofon ein- bzw. am Lautsprecher/Kopfhörer aus gegeben, Bilddaten mit der Kamera aufgezeichnet sowie sämtli che Daten drahtlos oder über eine Datenleitung übertragen werden. Des Weiteren wird ein Fernwartungs- und Videokonfe renzsystem beschrieben, welches aus einer Zentrale und we nigstens einem Headset sowie Mitteln zur Datenübertragung zwischen Headset und Zentrale besteht.DE 197 50 492 C2 describes a headset, especially for Use within a remote maintenance or video conference systems, which is a speech unit with microphone and sound Speaker / headphones and a camera, being acoustic Signals on the microphone on or on the speaker / headphones off given, image data recorded with the camera and all che data transmitted wirelessly or via a data line become. Furthermore, a remote maintenance and video conference described boundary system, which consists of a central and we at least a headset and means for data transmission between headset and head office.

Aus dem Fachartikel Beeck, M.-A. und Hentschel, W., Laser metrology - a diagnostic tool development processes. - in Op tics and Lasers in Engineering, Band 34, 2000, Seiten 101- 120, ist der breite Einsatz von Lasermesstechniken in der Au tomobiltechnik bekannt. Insbesondere wird Lasermesstechnik als Diagnosemittel eingesetzt, zum Analysieren und Optimieren von komplexen zusammenhängenden Prozessen in bzw. zwischen Komponenten und Strukturen eines Kraftfahrzeugs, z. B. zur Re duzierung von inneren oder äußeren Geräuschen des Fahrzeugs und der Analyse des Verbrennungsprozesses zur weiteren Redu zierung des Kraftstoffverbrauchs und von Verunreinigungen.From the technical article Beeck, M.-A. and Hentschel, W., Laser metrology - a diagnostic tool development processes. - In Optics and Lasers in Engineering, volume 34 , 2000 , pages 101-120, the wide use of laser measurement techniques in automobile technology is known. In particular, laser measurement technology is used as a diagnostic tool for analyzing and optimizing complex interrelated processes in or between components and structures of a motor vehicle, e.g. B. for re duction of internal or external noise of the vehicle and the analysis of the combustion process for further reduction of fuel consumption and contamination.

Die DE 36 31 187 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrich tung zum berührungslosen Bestimmen des Abstandes von Markie rungen auf Messobjekten. Dabei ist das Messobjekt in einem vorbestimmbaren Abstand zur Vorrichtung positionierbar. Die Vorrichtung weist eine reihenartig in geometrische lichtemp findliche Sensorbereiche aufgeteilte Sensoreinrichtung auf. Auf die Sensoreinrichtung fällt das zuvor vom mit Markierun gen versehenen Messobjekt reflektierte Licht. In Abhängigkeit vom Lichtintensitätsgrad des auf die Sensorbereiche auffal lenden Reflektionslichts werden von den die Markierungen er fassenden lichtempfindlichen Sensorbereiche gegenüber den das übrige Messobjekt erfassenden lichtempfindlichen Sensorberei chen, die dabei elektrische Signale einer zweiten Art erzeu gen, elektrische Signale einer ersten Art erzeugt. Aus der Zuordnung der Signale zu bestimmten Sensorbereichen ist der Abstand der Markierungen voneinander durch Ermittlung der Ab stände der Signale der ersten Art voneinander erfassbar.DE 36 31 187 A1 discloses a method and a device device for contactless determination of the distance from Markie on objects to be measured. The measurement object is in one Predeterminable distance to the device can be positioned. The Device has a row in geometric light temp sensitive sensor areas divided sensor device. This falls on the sensor device beforehand with marking reflected light. Dependent on from the light intensity level on the sensor areas Reflective light from the markings comprehensive light-sensitive sensor areas compared to that remaining light-sensitive sensor area measuring object Chen, which generate electrical signals of a second type gen, generated electrical signals of a first type. From the The assignment of the signals to certain sensor areas is the Distance between the markings by determining the Ab levels of the signals of the first type can be detected from one another.

In DE 199 30 809 C1 wird eine Kommunikationseinrichtung zum Aufnehmen, Umsetzen und Übertragen von Signalen beschrieben, die ein mobiles Kommunikationselement, beispielsweise ein Headset, ein räumlich von diesem getrenntes zweites Kommuni kationselement und eine Schnittstelle aufweist, über die das mobile Kommunikationselement und das zweite Kommunikations element miteinander kommunizierten. Das mobile Kommunikati onselement weist eine Einrichtung zur Erfassung und Übertra gung optischer Signale und eine Einrichtung zur Erfassung und Übertragung akustischer Signale auf.DE 199 30 809 C1 describes a communication device for Recording, converting and transmitting signals described which is a mobile communication element, for example a Headset, a second communication that is spatially separated from it cation element and has an interface through which the mobile communication element and the second communication element communicated with each other. Mobile communication onselement has a device for recording and transferring supply of optical signals and a device for recording and Transmission of acoustic signals.

Aus DE 199 28 989 C1 ist ein Verfahren zum Verringern der Taumelbewegung bei einem frei schwebend gelagerten, sich dre henden Rotorkörper bekannt. Der Rotorkörper weist an seinem Außenumfang Reflexionsflächen auf. Bei dem Verfahren wird ein Messstrahl vorgegebener Einstrahllager an den vorbeilaufenden Reflexionsflächen des sich drehenden Rotorkörpers reflektiert und nach der Reflexion auf einen Positionsdetektor gerichtet, dessen Signale einem Rechner zugeführt werden. Dieser be stimmt Steuersignale für eine Korrektureinrichtung.DE 199 28 989 C1 describes a method for reducing the Wobble in a freely suspended, rotating known rotor body. The rotor body points to his Outer circumference reflective surfaces. The procedure uses a Measuring beam of specified single-beam bearings on the passing ones Reflecting surfaces of the rotating rotor body are reflected and after reflection on a position detector, whose signals are fed to a computer. This be agrees control signals for a correction device.

Die WO 00/35243 A2 beschreibt einen Kopfhörer zur Reduzierung von Umgebungsgeräuschen. Dazu ist eine Kopfhörerschale mit einem Schwingungs-Aktuator verbunden, dessen Schwingungen so gesteuert werden, dass die Schwingungen der Kopfhörerschale reduziert werden. Der Regler des Schwingungs-Aktuators kann ein rückgekoppeltes Signal eines Bewegungssensors an der Kopfhörerschale und/oder ein rückgekoppeltes Signal eines Mikrofons im Hohlraum der Kopfhörerschale verwenden.WO 00/35243 A2 describes a headphone for reduction of ambient noise. A headphone shell is included connected to a vibration actuator, the vibrations so be controlled that the vibrations of the headphone cup be reduced. The controller of the vibration actuator can a feedback signal from a motion sensor on the Headphone cup and / or a feedback signal from one Use microphones in the headphone cup cavity.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die berührungslose Erfassung und automatische Auswertung von mechanischen Schwingungssignalen zu ermöglichen.The invention has for its object the non-contact Detection and automatic evaluation of mechanical To enable vibration signals.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Erfassung und Auswertung von mechanischen Schwingungssignalen gelöst, mit einer Erfassungseinheit, welche einen Messlaser zur berüh rungslosen Erfassung von mechanischen Schwingungssignalen und eine Posi tionierungsmechanik mit Positionsregelung zur automatischen Feinfokussierung des Messlasers aufweist, mit Erkennungsmit teln zur automatischen Erkennung von Messpunkten und mit min destens einer Rechnereinheit zur Verarbeitung und Auswertung der erfassten Schwingungssignale, wobei die Rechnereinheit Auswertemittel aufweist, welche zur automatischen Zuordnung eines Auswerteverfahrens zum jeweils erkannten Messpunkt und zur Bewertung der Schwingungssignale mittels des jeweils zu geordneten Auswerteverfahrens vorgesehen sind.This task is accomplished by a device for detection and Evaluation of mechanical vibration signals solved with a detection unit that touches a measuring laser flawless detection of mechanical vibration signals and a posi tioning mechanism with position control for automatic Has fine focusing of the measuring laser, with detection with means for automatic detection of measuring points and with min at least one computer unit for processing and evaluation of the detected vibration signals, the computer unit Has evaluation means which for automatic assignment an evaluation procedure for the respectively recognized measuring point and to evaluate the vibration signals by means of each orderly evaluation method are provided.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Erfassung und Aus wertung von mechanischen Schwingungssignalen gelöst, bei wel chem mit einem Messlaser einer Erfassungseinheit mechanische Schwingungssignale berührungslos erfasst werden und mit einer Positionsregelung einer Positionierungsmechanik der Messlaser automatisch feinfokussiert wird, bei welchem Messpunkte durch Erkennungsmittel automatisch erkannt werden und bei welchem die erfassten Schwingungssignale von mindestens einer Rech nereinheit verarbeitet und ausgewertet werden, wobei Auswer temittel der Rechnereinheit dem jeweils erkannten Messpunkt automatisch ein Auswerteverfahren zuordnen und mittels des jeweils zugeordneten Auswerteverfahrens die Schwingungssigna le bewerten.This task is accomplished through a detection and shutdown procedure evaluation of mechanical vibration signals solved, at wel chem with a measuring laser of a registration unit mechanical Vibration signals are recorded without contact and with a Position control of a positioning mechanism of the measuring laser is automatically fine-focused at which measuring points by Detection means are automatically recognized and at which the detected vibration signals from at least one rake ner unit processed and evaluated, with Auswer means of the computer unit the respectively recognized measuring point automatically assign an evaluation procedure and use the the vibration signal assigned to each evaluation method le rate.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren erleichtern die Erfassung von mechanischen Schwin gungssignalen durch die berührungslose Erfassung mittels ei nes Messlasers. Dies ermöglicht den Wegfall herkömmlicher Be schleunigungssensoren und erhöht die Zugänglichkeit von Mess stellen. Des Weiteren wird die Auswertung von mechanischen Schwingungssignalen erleichtert, da mit Erkennungsmitteln Messpunkte automatisch erkannt werden, diesen automatisch ein vibroakustisches Auswerteverfahren zugeordnet wird und schließlich die Schwingungssignale automatisch mittels des jeweils zugeordneten Auswerteverfahrens bewertet werden. Die se intelligente Prüfung der Schwingungssignale verringert den nötigen Projektierungsaufwand. Die Erfindung vermeidet so die Nachteile der beiden bisher zur Erfassung und Auswertung von mechanischen Schwingungssig nalen angewendeten Verfahren. Beim ersten bekannten Verfahren wird die zur Erfassung von mechanischen Schwingungssignalen eines Prüfobjekts erforderliche Sensorik permanent an diesem Prüfungsobjekt angebracht. Dies verursacht hohe Materialkos ten und zusätzlichen Verkabelungsaufwand. Beim zweiten bisher bekannten Verfahren nutzt das Wartungspersonal eine mobile Einheit zur Erfassung der Schwingungssignale, welche temporär am jeweils zu prüfenden Prüfobjekt angebracht wird. Dies ver ursacht Probleme bei der Ankopplung der Sensorik, der Zugäng lichkeit der Messstellen, der Zuordnung der Messergebnisse zu vorangegangenen Messungen und schließlich der Übertragung der Ergebnisse in ein übergeordnetes Gesamtwartungssystem.The device according to the invention and the invention Procedures facilitate the detection of mechanical vibrations signals through the contactless detection by means of an egg measuring laser. This enables the elimination of conventional loading acceleration sensors and increases the accessibility of measurement put. Furthermore, the evaluation of mechanical Vibration signals relieved because of detection means Measuring points are recognized automatically, this automatically vibroacoustic evaluation method is assigned and finally the vibration signals automatically by means of the assigned evaluation method. the This intelligent test of the vibration signals reduces the necessary project planning effort. The invention thus avoids that Disadvantages of the two so far for the detection and evaluation of mechanical vibration sig the procedures used. In the first known method is used for the detection of mechanical vibration signals of a test object required sensors permanently on this Test object attached. This causes high material costs and additional cabling effort. The second so far known methods, the maintenance staff uses a mobile Unit for detecting the vibration signals, which are temporary is attached to the test object to be tested in each case. This ver causes problems with the coupling of the sensors, the access the measuring points, the assignment of the measurement results to previous measurements and finally the transmission of the Results in a higher-level overall maintenance system.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Erfassungseinheit und ein Referenzsensor Teil einer mobilen Baueinheit. Der Referenzsensor ist zur Erfassung von Bewegun gen der mobilen Baueinheit relativ zu den Messpunkten vorge sehen. Dies ermöglicht der Positionierungsmechanik mit der Positionsregelung die Bewegungen der mobilen Baueinheit durch einen Anwender, die so genannten Humanschwingungen, auszure geln. Durch den Referenzsensor werden die Einflüsse des An wenders auf die Messung nahezu komplett eliminiert. Der Refe renzsensor erfasst nur die Schwingungen des Systems "Anwen der". Über mathematische Verfahren ist es möglich, ein ein deutiges Maschinensignal zu bestimmen. Der Anwender kann so mit freihändig die Messung durchführen.In an advantageous embodiment of the invention Registration unit and a reference sensor part of a mobile Unit. The reference sensor is used to detect motion against the mobile unit relative to the measuring points see. This enables the positioning mechanism with the Position control through the movements of the mobile unit a user to avoid the so-called human vibrations rules. The influences of the An wenders on the measurement almost completely eliminated. The Refe The limit sensor only records the vibrations of the system "user the ". Via mathematical methods it is possible to enter a to determine clear machine signal. The user can do so carry out the measurement hands-free.

Zur leichteren Interaktion innerhalb des Systems bzw. des Verfahrens wird vorgeschlagen, ein Headset mit im Bereich von Brillengläsern einer Datenbrille angeordneten Anzeigevorrich tungen zur Wiedergabe von Ergebnissen der Bewertung der Schwingungssignale und von weiteren Informationen im Sicht feld des Anwenders vorzusehen. Dies verknüpft die Schwin gungsmesstechnik mit Mitteln der so genannten "Augmented Rea lity". Mittels der Anzeigevorrichtungen der Datenbrille kön nen dem Anwender die jeweiligen Messpunkte lagerichtig in sein Sichtfeld eingeblendet werden. Deuten Ergebnisse der Auswertung der Schwingungssignale auf einen Defekt hin, kann dem Anwender des Systems eine sofortige Reparatur bzw. War tung ermöglicht werden, indem das System Wartungsinformatio nen und -anleitungen mittels der Anzeigevorrichtungen inter aktiv und kontextspezifisch bereitstellt.For easier interaction within the system or the It is proposed to use a headset in the range of Spectacle glasses arranged on data glasses to reproduce results of the evaluation of the Vibration signals and other information in sight field of the user. This links the Schwin measurement technology using the so-called "Augmented Rea lity ". By means of the display devices of the data glasses the respective measuring points in the correct position his field of vision will be shown. Interpret results of Evaluation of the vibration signals for a defect can the user of the system an immediate repair or war tion is made possible by the system maintenance information NEN and instructions by means of the display devices inter active and context-specific.

Der Anwender erhält die Möglichkeit, die Erfassung und Aus wertung der mechanischen Schwingungssignale z. B. für Doku mentationszwecke zu kommentieren, indem in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das Headset ein Mikrofon zur Er fassung von Sprachkommandos aufweist.The user is given the option of capturing and off evaluation of the mechanical vibration signals z. B. for documentation commentary by adding in another Embodiment of the invention the headset a microphone for Er has version of voice commands.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und er läutert.The invention is described below with reference to the figures illustrated embodiments described in more detail and he purifies.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Systems zur Er fassung und Auswertung von mechanischen Schwin gungssignalen, Fig. 1 is a schematic representation of a system for version He and supply signals evaluation of mechanical oscillations,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel mit mobiler Baueinheit und Fig. 2 shows an embodiment with a mobile unit and

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel mit Headset. Fig. 3 shows an embodiment with a headset.

Fig. 1 zeigt ein System zur Erfassung und Auswertung von me chanischen Schwingungssignalen in schematischer Darstellung. Eine Erfassungseinheit 1 weist einen Messlaser 10 auf, wel cher mit einer Positionierungsmechanik 12 verbunden ist, wel che durch eine Positionsregelung 13 angesteuert wird. Der Messlaser 10 erfasst mit Hilfe eines Messlaserstrahls 6 die mechanischen Schwingungen eines Messpunkts 24 eines Messob jekts 3. Erkennungsmittel 20 weisen einen Erfassungsbereich 5 auf. Die Erkennungsmittel 20 und die Erfassungseinheit 1 sind über Verbindungen 7 bzw. 8 mit einer Rechnereinheit 21 ver bunden. Die über die Verbindung 8 übertragenen Daten werden mit Auswertemitteln 22 mit einem Auswerteverfahren 23 ver knüpft und führen so zu einem Ergebnis 4. Fig. 1 shows a system for detecting and evaluating mechanical vibration signals in a schematic representation. A detection unit 1 has a measuring laser 10 , which is connected to a positioning mechanism 12, which is controlled by a position control 13 . The measuring laser 10 uses a measuring laser beam 6 to detect the mechanical vibrations of a measuring point 24 of a measuring object 3 . Detection means 20 have a detection area 5 . The detection means 20 and the detection unit 1 are connected via connections 7 and 8 to a computer unit 21 . The data transmitted via connection 8 are linked to evaluation means 22 with an evaluation method 23 and thus lead to a result 4 .

Anhand Fig. 1 soll im Folgenden die Funktion des erfindungsge mäßen Systems und Verfahrens beispielhaft erläutert werden. Die Erkennungsmittel 20 erfassen und erkennen in einem Erfas sungsbereich 5 Messobjekte 3 mit Messpunkten 24. Die Zuord nung von Messobjekten 3 bzw. Messpunkten 24 zu den im Erfas sungsbereich 5 erfassten Daten erfolgt in den Erkennungsmit teln 20 selber oder in der Rechnereinheit 21. Die Erkennungs mittel 20 erkennen die Messobjekte 3 bzw. die Messpunkte 24 durch die Erfassung und Auswertung von markanten Strukturen der Messobjekte 3 bzw. der Messpunkte 24, z. B. durch Ver gleich dieser erfassten Strukturen mit gespeicherten Ver gleichsdaten, oder durch die Erfassung und Auswertung von Identifikationssymbolen am Messobjekt 3. Solche Identifikati onssymbole sind beispielsweise das Messobjekt 3 bzw. die Messpunkte 24 kennzeichnende Barcodes, geometrische Muster oder ähnliche automatisch identifizierbare Zeichen. Die Er kennungsmittel 20 nutzen somit bekannte Identifikationsver fahren bzw. Bilderkennungsverfahren. Die erfassten Daten bzw. die Informationen über die erkannten Objekte werden über die Verbindung 7 an die Rechnereinheit 21 weitergeleitet. Ein An wender des Systems zur Erfassung und Auswertung von mechani schen Schwingungssignalen führt eine Grobfokussierung des Messlasers 10 durch. Die Feinfokussierung auf einen bestimm ten Messpunkt 24 übernimmt die Positionsregelung 13 mit Hilfe der Positionierungsmechanik 12 des Messlasers 10. Der Messla ser 10 wird auch als Laservibrometer bezeichnet. Die vom Messlaser 10 erfassten Schwingungssignale am Messpunkt 24 des Messobjekts 3 werden über die Verbindung 8 an die Rechnerein heit 21 weitergegeben. Zur Auswertung der erfassten Schwin gungssignale ordnen Auswertemittel 22 der Rechnereinheit 21 automatisch ein oder mehrere Auswerteverfahren 23 den Schwin gungssignalen zu. Das System erkennt also automatisch das je weilige Messobjekt 3 bzw. den jeweiligen Messpunkt 24 und nutzt automatisch die passenden Auswerteverfahren 23. Merkmalsextraktions- und Klassifikationsverfahren können dem eigentlichen Auswertever fahren 23 nachgeschaltet werden. Das vorgeschlagene Prüfver fahren enthält also intelligente Auswertemechanismen, welche eine automatische Bewertung der Schwingungsdaten liefert. Diese intelligente Prüfung verringert den Projektierungsauf wand erheblich. Das in der Rechnereinheit 21 generierte Er gebnis 4 der Schwingungsanalyse kann gespeichert, weiterver arbeitet und dargestellt werden.With reference to FIG. 1, the function of the erfindungsge MAESSEN system and method will be explained by way of example in the following. The detection means 20 detect and detect measurement objects 3 with measurement points 24 in a detection area 5 . The assignment of measurement objects 3 or measurement points 24 to the data recorded in the detection area 5 takes place in the detection means 20 themselves or in the computer unit 21 . The detection means 20 recognize the measurement objects 3 or the measurement points 24 by the detection and evaluation of distinctive structures of the measurement objects 3 or the measurement points 24 , for. B. by comparing these detected structures with stored comparison data, or by detecting and evaluating identification symbols on the measurement object 3 . Such identification symbols are, for example, the measuring object 3 or the measuring points 24 characterizing bar codes, geometric patterns or similar automatically identifiable characters. The detection means 20 thus use known identification methods or image recognition methods. The recorded data or the information about the recognized objects are forwarded to the computer unit 21 via the connection 7 . A user of the system for detecting and evaluating mechanical vibration signals carries out a rough focusing of the measuring laser 10 . The position control 13 takes over the fine focusing on a specific measuring point 24 with the aid of the positioning mechanism 12 of the measuring laser 10 . The Messla water 10 is also referred to as a laser vibrometer. The vibration signals detected by the measurement laser 10 at the measurement point 24 of the measurement object 3 are passed on to the computer unit 21 via the connection 8 . To evaluate the detected vibration signals, evaluation means 22 of the computer unit 21 automatically assign one or more evaluation methods 23 to the vibration signals. The system therefore automatically recognizes the respective measurement object 3 or the respective measurement point 24 and automatically uses the appropriate evaluation method 23 . Feature extraction and classification methods can be followed by the actual evaluation method 23 . The proposed test method thus contains intelligent evaluation mechanisms which provide an automatic evaluation of the vibration data. This intelligent check considerably reduces the project planning effort. The result 4 of the vibration analysis generated in the computer unit 21 can be stored, further processed and displayed.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei wel chem die Erfassungseinheit 1 und ein Referenzsensor 25 in ei ner mobilen Baueinheit 2 zusammengefasst sind. Die Erfas sungseinheit 1 entspricht derjenigen der Fig. 1. Durch die Zu sammenfassung von Erfassungseinheit 1 und Referenzsensor 25 in einer mobilen Baueinheit 2 kann der Anwender des Systems verschiedene Messpunkte 24 von verschiedenen Messobjekten 3 innerhalb einer Anlage erfassen und auswerten. Die mobile Baueinheit 2 besitzt ein gut tragbares handliches Format. Der Anwender des Systems führt wiederum eine Grobfokussierung des Messlaserstrahls 6 auf den jeweiligen Messpunkt 24 durch. Die Feinfokussierung des Messlaserstrahls 6 übernimmt auch in diesem Fall die Positionsregelung 13 des Lasers, welcher jetzt durch Nutzung des Referenzsensors 25 auch in der Lage ist, eventuelle Humanschwingungen des Anwenders auszuregeln. Um die Einflüsse des Anwenders auf die Messung nahezu kom plett eliminieren zu können, wird der Referenzsensor 25 he rangezogen. Dieser erfasst nur die Schwingungen des Systems "Anwender" (Humanschwingungen). Mit Hilfe mathematischer Ver fahren ist es möglich, ein eindeutiges Maschinensignal zu bestimmen. Der Anwender kann somit "freihändig" die Messung durchführen. Die gewonnenen Daten werden entsprechend Fig. 1 automatisch archiviert und ausgewertet. Fig. 2 shows an embodiment of the invention, in which chem the detection unit 1 and a reference sensor 25 are combined in egg ner mobile assembly 2 . The acquisition unit 1 corresponds to that of FIG. 1. By combining the acquisition unit 1 and the reference sensor 25 in a mobile unit 2 , the user of the system can acquire and evaluate different measurement points 24 of different measurement objects 3 within a system. The mobile assembly 2 has an easily portable, handy format. The user of the system again roughly focuses the measuring laser beam 6 onto the respective measuring point 24 . The fine focusing of the measuring laser beam 6 also takes over the position control 13 of the laser in this case, which is now also able, by using the reference sensor 25 , to correct any human vibrations of the user. In order to be able to almost completely eliminate the influences of the user on the measurement, the reference sensor is pulled 25 he. This only records the vibrations of the "user" system (human vibrations). With the help of mathematical methods, it is possible to determine a clear machine signal. The user can thus carry out the measurement "hands-free". The data obtained are automatically archived and evaluated in accordance with FIG. 1.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem Elemente der Erfassungseinheit 1 entsprechend Fig. 1 bzw. Fig. 2 mit einem Headset kombiniert werden. Die Er kennungsmittel 20 enthalten in diesem Fall eine Kamera 14, welche einen Erfassungsbereich 17 aufweist. Innerhalb des Er fassungsbereichs 17 befindet sich wiederum ein Messobjekt 3 mit einem Messpunkt 24. Eine Schwingungsdatenerfassungsein heit 15 misst mittels eines Messlaserstrahls 16 die mechani schen Schwingungen des Messobjekts 3 im Messpunkt 24. In die sem Ausführungsbeispiel sind die Kamera 14 und die Schwin gungsdatenerfassungseinheit 15 Teil eines Headsets 26. Das Headset 26 weist des Weiteren Brillengläser 31 einer Daten brille 27 sowie ein Mikrofon 29 auf. Das Headset 26 wird ähn lich einer Brille durch einen Anwender 30 getragen. Die Bril lengläser 31 der Datenbrille 27 umfassen einen Großteil des Sichtfelds des Anwenders 30. Das Mikrofon 29 ist derart aus gerichtet, dass es Sprachsignale des Anwenders 30 erfassen kann. Die Schwingungsdatenerfassungseinheit 15 und die Kamera 14 sind in geeigneter Weise am Headset 26 befestigt, bei spielsweise jeweils an einem Brillenbügel der Datenbrille 27. Die Schwingungsdatenerfassungseinheit 15 besteht aus einem Laservibrometer, der Positionierungsmechanik, der dazugehöri gen Positionsregelung und dem Referenzsensor. Die Schwin gungsdatenerfassungseinheit 15 ist im Ausführungsbeispiel mit einem Augmented Reality-System kombiniert. Das Augmented Rea lity-System enthält das Headset 26 mit Datenbrille 27 (auch als Head-Mounted Display bezeichnet), portabler Videokamera und einem Mikrofon 29 zur Steuerung des Systems über Sprach eingabe. Diese Elemente des Augmented Reality-Systems sind mit einer tragbaren Rechnereinheit (z. B. einem Personal Com puter) verbunden, welche ebenfalls Teil des Augmented Reali ty-Systems ist. Die erfassten und aufgezeichneten Schwin gungsdaten werden entweder mittels einer gesonderten Kompo nente, welche an das Augmented Reality-System angeschlossen ist oder durch das Augmented Reality-System selbst aufge zeichnet und ausgewertet. Die Kamera 14 der Erkennungsmittel des Augmented Reality-Systems erfasst die im Sichtfeld des Anwenders 30 liegenden Objekte. Die Erkennungsmittel erkennen diese Objekte. Im Augmented Reality-System, z. B. in der tragbaren Rechnereinheit, sind Informationen über die Objek te, hier das Messobjekt 3, gespeichert. Zum Messobjekt 3, beispielsweise einer Maschine, sind u. a. Informationen über Messstellen gespeichert. Das Augmented Reality-System ver knüpft diese gespeicherten Informationen mit den von der Ka mera 14 erfassten Bilddaten und ist so in der Lage, dem An wender 30 Informationen zu den Messstellen in die im Bereich der Brillengläser 31 der Datenbrille 27 angeordneten Anzeige vorrichtungen und damit in das Sichtfeld des Anwenders 30 einzublenden. Derartige Informationen sind z. B. die Markie rung der Messstelle, die Darstellung von Messanweisungen, Messkurven und/oder Ergebnissen der Bewertung der Schwin gungssignale. Auch weitergehende Informationen zum Messobjekt 3 sind so im Sichtfeld des Anwenders 30 darstellbar. Dabei lassen sich verschiedenste Augmented Reality-Technologien nutzen. So können die mit den Anzeigevorrichtungen im Sicht feld des Anwenders 30 dargestellten Informationen kontextspe zifisch, also abhängig von Objekten im Sichtfeld, abhängig vom Anwender und/oder abhängig von beliebigen weiteren Rand bedingungen zur Anzeige gebracht werden. Die Darstellung der Informationen kann mit realen Objekten im Sichtfeld des An wenders 30 derart verknüpft werden, dass ihre räumliche An ordnung innerhalb des Sichtfelds bezüglich der realen Objekte fixiert ist, unabhängig von Bewegungen der Datenbrille 27 bzw. des Anwenders 30. FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the invention, in which elements of the detection unit 1 corresponding to FIG. 1 or FIG. 2 are combined with a headset. In this case, the detection means 20 contain a camera 14 which has a detection area 17 . Within the detection area 17 there is in turn a measurement object 3 with a measurement point 24 . A vibration data acquisition unit 15 measures the mechanical vibrations of the measurement object 3 at the measurement point 24 by means of a measurement laser beam 16 . In this embodiment, the camera 14 and the vibration data acquisition unit 15 are part of a headset 26 . The headset 26 also has glasses 31 of data glasses 27 and a microphone 29 . The headset 26 is similar to glasses worn by a user 30 . The glasses 31 of the data glasses 27 cover a large part of the field of view of the user 30 . The microphone 29 is oriented in such a way that it can detect voice signals from the user 30 . The vibration data acquisition unit 15 and the camera 14 are fastened in a suitable manner to the headset 26 , for example in each case on a temple of the data glasses 27 . The vibration data acquisition unit 15 consists of a laser vibrometer, the positioning mechanism, the associated position control and the reference sensor. The vibration data acquisition unit 15 is combined in the exemplary embodiment with an augmented reality system. The augmented reality system contains the headset 26 with data glasses 27 (also referred to as head-mounted display), portable video camera and a microphone 29 for controlling the system via voice input. These elements of the augmented reality system are connected to a portable computer unit (e.g. a personal computer), which is also part of the augmented reality system. The recorded and recorded vibration data are either recorded using a separate component that is connected to the augmented reality system or recorded and evaluated by the augmented reality system itself. The camera 14 of the detection means of the augmented reality system captures the objects lying in the field of vision of the user 30 . The detection means recognize these objects. In the augmented reality system, e.g. B. in the portable computer unit, information about the te te, here the measurement object 3 , is stored. Information about measuring points is stored for the measurement object 3 , for example a machine. The augmented reality system links this stored information with the image data captured by the camera 14 and is thus able to provide the user 30 with information about the measuring points in the display devices arranged in the area of the glasses glasses 31 of the data glasses 27 and thus in fade in the field of view of the user 30 . Such information is e.g. B. the marking of the measuring point, the presentation of measurement instructions, measurement curves and / or results of the evaluation of the vibration signals. Further information on the measurement object 3 can also be displayed in the field of view of the user 30 . Various augmented reality technologies can be used. Thus, the information displayed with the display devices in the field of view of the user 30 can be displayed in a context-specific manner, that is to say depending on objects in the field of view, depending on the user and / or depending on any other boundary conditions. The representation of the information can be linked to real objects in the field of view of the user 30 in such a way that their spatial arrangement within the field of view is fixed with respect to the real objects, regardless of movements of the data glasses 27 or the user 30 .

Zusammenfassend betrifft die Erfindung somit ein System und ein Verfahren zur Erfassung und Auswertung von mechanischen Schwingungssignalen, welche die berührungslose Erfassung und automatische Auswertung der mechanischen Schwingungssignale ermöglichen. Das System enthält eine Erfassungseinheit 1, welche einen Messlaser 10 zur berührungslosen Erfassung von mechanischen Schwingungssignalen und eine Positionierungsme chanik 12 mit Positionsregelung 13 zur automatischen Feinfo kussierung des Messlasers 10 aufweist, Erkennungsmittel 20 zur automatischen Erkennung von Messpunkten 24 und mindestens eine Rechnereinheit 21 zur Verarbeitung und Auswertung der erfassten Schwingungssignale, wobei die Rechnereinheit 21 Auswertemittel 22 aufweist, welche zur automatischen Zuord nung eines Auswerteverfahrens 23 zum jeweils erkannten Mess punkt 24 und zur Bewertung der Schwingungssignale mittels des jeweils zugeordneten Auswerteverfahrens vorgesehen sind. Ein mögliches Einsatzfeld des erfindungsgemäßen Systems und Ver fahrens wäre die Maschinenelementüberwachung und -instandhal tung bei Walzgerüsten in der Stahlindustrie.In summary, the invention thus relates to a system and a method for the detection and evaluation of mechanical vibration signals, which enable the contactless detection and automatic evaluation of the mechanical vibration signals. The system contains a detection unit 1 , which has a measuring laser 10 for contactless detection of mechanical vibration signals and a positioning mechanism 12 with position control 13 for automatic fine focusing of the measuring laser 10 , detection means 20 for automatic detection of measuring points 24 and at least one computer unit 21 for processing and Evaluation of the detected vibration signals, the computer unit 21 having evaluation means 22 which are provided for automatically assigning an evaluation method 23 to the respectively recognized measuring point 24 and for evaluating the vibration signals by means of the respectively assigned evaluation method. A possible field of application of the system and method according to the invention would be machine element monitoring and maintenance in roll stands in the steel industry.

Claims

1. Device for recording and evaluating mechanical vibration signals,
with a detection unit ( 1 ), which has a measuring laser ( 10 ) for contactless detection of mechanical vibration signals and a positioning mechanism ( 12 ) with position control ( 13 ) for automatic fine focusing of the measuring laser ( 10 ),
with detection means ( 20 ) for the automatic detection of measuring points ( 24 ) and
with at least one computer unit ( 21 ) for processing and evaluating the detected vibration signals,
The computer unit ( 21 ) has evaluation means ( 22 ) which are provided for automatically assigning an evaluation method ( 23 ) to the respectively recognized measuring point ( 24 ) and for evaluating the vibration signals by means of the respectively assigned evaluation method.

2. Device according to claim 1, characterized in that the detection unit (1) and a reference sensor (25) are part of a mobile assembly (2), wherein the reference sensor (25) for detecting movements of the mobile Bauein unit relative to the measuring points ( 24 ) is provided.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that a headset ( 26 ) with in the area of glasses ( 31 ) a pair of data glasses ( 27 ) arranged display devices for reproducing results of the evaluation of the vibration signals and other information in the field of view of a user ders ( 30 ) is provided.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the headset ( 26 ) has a microphone ( 29 ) for detecting voice commands.

5. Method for detecting and evaluating mechanical vibration signals, in which mechanical vibration signals are detected contactlessly with a measuring laser ( 10 ) and a detection unit ( 1 ) and automatically fine-focused with a position control ( 13 ) of a positioning mechanism ( 12 ) of the measuring laser ( 10 ) at which measuring points ( 24 ) are automatically recognized by detection means ( 20 ) and at which the detected vibration signals are processed and evaluated by at least one computer unit ( 21 ), evaluation means ( 22 ) of the computer unit ( 21 ) reflecting the respectively recognized measuring point ( 24 ) automatically assign an evaluation method and evaluate the vibration signals using the respectively assigned evaluation method.