EP4698877A1

EP4698877A1 - Verfahren zur zustandsüberwachung einer maschine, system, computerprogramm

Info

Publication number: EP4698877A1
Application number: EP24718314.8A
Authority: EP
Inventors: Jukka ELFSTRÖM; Oliver Webber
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2023-04-19
Filing date: 2024-03-20
Publication date: 2026-02-25
Also published as: DE102023109794A1; WO2024217621A1; WO2024217621A9

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zustandsüberwachung einer Maschine, wobei die Maschine ein Sensorsystem aufweist, welches einen Schwingungs- und/oder Temperatursensor zur Messung einer Maschinenschwingung und/oder einer Temperatur der Maschine, und einen Triggersensor umfasst, wobei das Sensorsystem in einem Lernmodus und in einem Zustandsüberwachungsmodus betreibbar ist.

Description

Verfahren zur Zustandsüberwachung einer Maschine, System, Computerprogramm

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Maschinenzustandes, insbesondere zur Zustandsüberwachung einer Maschine. Die Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes System und Computerprogramm.

Bei der schwingungsbasierten Zustandsüberwachung oder der temperaturbasierten Zustandsüberwachung werden üblicherweise Sensoren mit Kabeln verwendet, was in der Regel zu recht teuren Systemen und Methoden führt. Einer der Hauptgründe dafür ist, dass die manuelle Installation solcher Sensoren, einschließlich der Installation und des Schutzes der Kabel, zeitaufwendig ist. Eine kostengünstigere Zustandsüberwachung kann durch den Einsatz drahtloser vibrations- oder temperaturbasierter Zustandsüberwachungssysteme realisiert werden. Solche Systeme, insbesondere die Sensoren, sind in der Regel batteriebetrieben. Die typische Batterielebensdauer von drahtlosen batteriebetriebenen Schwingungssensoren beträgt z. B. etwa 5 Jahre.

In solchen herkömmlichen Systemen messen die batteriebetriebenen drahtlosen Schwingungssensoren die Daten nach einem Zeitplan. Beispielsweise werden KPI's (Key Performance Indicators), wie die ISO-Schwingstärke 10-1000 Hz RMS, alle 4 Stunden und Rohdaten alle 24 Stunden gemessen. Solche Messungen, die nach einem festen Zeitplan durchgeführt werden, können jedoch zu einer unzureichenden Datenqualität und einer nachteiligen Zustandsüberwachung für eine Vielzahl unterschiedlicher Maschinen und Anwendungen führen, z. B. für nicht kontinuierlich arbeitende Maschinen oder Maschinen mit unterschiedlichen Betriebszuständen oder -modi oder -bedingungen, da die Messdaten häufig gewonnen werden, wenn die Maschine nicht läuft oder sich in einem Betriebsmodus befindet, der für die Zustandsüberwachung nicht geeignet ist.

Vor diesem Hintergrund offenbart die DE 102021 129 363 B3 ein Verfahren, das einen Zustandsüberwachungsmodus vorsieht, bei dem eine Messung nur dann durchgeführt wird, wenn ein von einem separaten Triggersensor gewonnenes Maschinensignal zuvor eine vorgegebene Triggerschwelle überschritten hat. Die Triggerschwelle wird während einer Lernphase des Sensorsystems bestimmt, in der Lerndaten gemessen und mit einer vorgegebenen Standard-Triggerschwelle verglichen werden. In Abhängigkeit von dieser vorgegebenen Standard-Triggerschwelle wird während der Lernphase eine optimierte Triggerschwelle für das Sensorsystem ermittelt. Es erwies sich jedoch als schwierig und mühsam, die vorgegebene StandardTriggerschwelle auf einen Wert einzustellen, der ein ordnungsgemäß funktionierendes Sensorsystem im Zustandsüberwachungsmodus gewährleistet.

Die US 2014 / 0 055 274 A1 beschreibt ein System zur Verwendung zum Erkennen einer Änderung in einem mechanischen System während dessen Betrieb. Das System umfasst einen Prozessor und ein mit diesem gekoppeltes Steuerungssystem.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine verbesserte Zustandsüberwachung einer Maschine bereitzustellen, insbesondere so, dass eine verbesserte Zustandsüberwachung für nicht kontinuierlich arbeitende Maschinen oder Maschinen mit unterschiedlichen Betriebszuständen oder -modi oder Bedingungen erreicht werden kann.

Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung eines Maschinenzustandes, insbesondere zur Zustandsüberwachung einer Maschine, vor, wobei die Maschine ein Sensorsystem umfasst, wobei das Sensorsystem umfasst:

- einen Schwingungs- und/oder Temperatursensor zur Messung einer Maschinenschwingung und/oder einer Temperatur der Maschine, und

- einen Trigger-Sensor; wobei das Sensorsystem in einem Lernmodus und in einem Zustandsüberwachungsmodus betreibbar ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

— a) Betreiben des Sensorsystems im Lernmodus zur Bestimmung einer Triggerschwelle für den TriggersensorT riggersensor, bevor das Sensorsystem im Zustandsüberwachungsmodus betrieben wird, wobei der Betrieb des Sensorsystems im Lernmodus die folgenden Schritte umfasst:

- in einem Lernmessschritt wird der Triggersensor periodisch gemäß einem vordefinierten Zeitintervall aktiviert, um jedes Mal eine Maschinenschwingung und/oder Temperaturprobe der Maschine zu messen und die Maschinenschwingung und/oder Temperaturprobe in einer Speichereinheit des Sensorsystems als Lerndaten zu speichern,

- in einem Schritt zur Berechnung der Triggerschwelle werden die im Lernmodus gewonnenen Lerndaten zur Bestimmung der Triggerschwelle verwendet, die im Zustandsüberwachungsmodus des Sensorsystems zu verwenden ist, insbesondere in Schritt b);

— b) Betreiben des Sensorsystems im Zustandsüberwachungsmodus, wobei das Betreiben des Sensors im Zustandsüberwachungsmodus die folgenden Schritte umfasst: -- in einem T riggerschritt misst der T riggersensor ein Maschinensignal der Maschine, wobei ein Vergleich zwischen dem Maschinensignal und der Triggerschwelle durchgeführt wird, wobei in Abhängigkeit von dem Vergleich zwischen dem Maschinensignal und der Triggerschwelle der Schwingungs- und/oder Temperatursensor in einen Messzustand zur Durchführung eines Messschrittes überführt wird,

-- in dem Messschritt misst der Schwingungs- und/oder Temperatursensor ein Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignal der Maschine zur Bestimmung des Zustand der Maschine.

Erfindungsgemäß ist es möglich, dass der Messschritt im Condition-Monitoring-Modus des Sensorsystems in Abhängigkeit von dem durch den Triggersensor gewonnenen Maschinensignal und einer zuvor bestimmten Triggerschwelle durchgeführt wird. Die Ermittlung der Triggerschwelle erfolgt während einer in Schritt a) durchgeführten Lernphase des Sensorsystems. Dabei ist es möglich, dass die Triggerschwelle an das jeweilige Sensorsystem und die jeweilige Maschine sowie an die Umgebungseinflüsse und Geräusche, denen das Sensorsystem in seiner Anwendung ausgesetzt ist, angepasst wird. Durch die Verwendung der Triggerschwelle kann die Datenqualität des Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignals für die Zustandsüberwachung verbessert werden, da die Menge der Daten, die zu Zeiten gemessen werden, in denen die Maschine nicht oder nicht in einem für die Zustandsüberwachung nützlichen Zustand betrieben wird, vorteilhaft reduziert werden kann. Dadurch wird es möglich, dass Daten aus gültigen Maschinenzuständen gesammelt werden können, während das Sammeln von Datenpunkten außerhalb dieser Zustände minimiert wird. Gleichzeitig kann der Gesamtenergieverbrauch für die Zustandsüberwachung reduziert werden, so dass die Batterielebensdauer der Sensoren verlängert wird oder die Energy Harvesting Power für den Betrieb der Sensoren ausreicht. Generell ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, die Verarbeitung und Übertragung unnötiger Daten zu minimieren, wodurch Kosten gesenkt und Energie gespart werden können.

Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass die verbesserte Zustandsüberwachung, die durch den erfindungsgemäßen Lernmodus erreicht werden kann, auf automatisierte Weise realisiert werden kann, die weder Expertenwissen noch Benutzereingaben erfordert. Dies wird durch den erfindungsgemäßen lernenden Messschritt erreicht, bei dem der Schwingungs- und/oder Temperatursensor periodisch nach einem vordefinierten Zeitintervall aktiviert wird, um ein Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignal der Maschine zu messen. Diese zu periodischen Zeitpunkten aufgenommenen Messwerte werden in einer Speichereinheit des Sensorsystems als Lerndaten gespeichert und dann im Schritt der Triggerschwellenberechnung zur Ableitung einer für das Sensorsystem passenden Triggerschwelle verwendet. Dies ist insbesondere bei Sensorsystemen, die in hohen Stückzahlen produziert werden, von Vorteil. Auch wenn identische Sensorsysteme für mehrere identische Maschinen eingesetzt werden, sind die individuellen Einsatzbedingungen und die Einflüsse der Umgebung typischerweise für jede einzelne Maschine und jedes Sensorsystem unterschiedlich. Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung kann für jedes einzelne Sensorsystem und jede einzelne Maschine automatisiert eine individuell gelernte Triggerschwelle ermittelt werden, wodurch die Qualität der Zustandsüberwachung verbessert und Experten- und Benutzereingaben vermieden werden.

Erfindungsgemäß bestehen die vom Schwingungs- und/oder Temperatursensor periodisch gemessenen Lerndaten aus einer Vielzahl von einzelnen Maschinenschwingungs- und/oder Temperaturproben, wobei die Proben zu zeitlich voneinander getrennten Zeitpunkten genommen werden. Indem nur einzelne Proben zu periodischen Zeitpunkten entnommen werden, kann die Menge der erfassten Lerndaten im Vergleich zu dem aus der DE 102021 129 363 B3 bekannten Verfahren reduziert werden. Infolgedessen ist es möglich, die Lerndaten lokal in einem Speicher des Sensorsystems zu speichern, anstatt die Lerndaten an ein System außerhalb des Sensorsystems, z.B. an ein Backend-System, zu übertragen und dort zu speichern.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung misst der Vibrations- und/oder Temperatursensor in dem Schritt der Lernmessung kein Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignal der Maschine zwischen den periodischen Aktivierungen. Der Vibrations- und/oder Temperatursensor kann zwischen den periodischen Messungen deaktiviert werden, so dass der Stromverbrauch des Vibrations- und/oder Temperatursensors auf ein Minimum reduziert werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Lernmessschritt für eine vorgegebene Dauer durchgeführt, wobei nach Ablauf der vorgegebenen Dauer die Lerndaten analysiert werden und wobei in Abhängigkeit von der Analyse der Lerndaten der Lernmessschritt um eine vorgegebene Verlängerungszeit verlängert wird. Dieser Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass im Lernmessschritt eine bestimmte Anzahl von Proben gemessen werden muss, um brauchbare Lerndaten zur Bestimmung der Triggerschwelle zu gewinnen. Durch die Analyse der Lerndaten nach Ablauf der vorbestimmten Dauer kann überprüft werden, ob der Betriebszustand der Maschine durch die Lerndaten abgedeckt ist. Falls die Analyse ergibt, dass die Lerndaten den Betriebszustand der Maschine nicht ausreichend abdecken, kann der Lernmessschritt um die vorgegebene Verlängerungszeit verlängert werden. Die Verlängerungszeit ermöglicht es, dass mehr Lerndaten gesammelt werden, und erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass die Lerndaten den Betriebszustand der Maschine richtig abdecken.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Schritt der Berechnung der Triggerschwelle durch das Sensorsystem, insbesondere durch eine Recheneinrichtung des Sensorsystems, vorzugsweise durch eine Recheneinrichtung des Schwingungs- und/oder Temperatursensors, durchgeführt. Durch die Durchführung des Triggerschwellenberechnungsschritts durch eine Recheneinrichtung des Sensorsystems kann der Datentransfer zu externen Recheneinrichtungen reduziert werden. Insbesondere ist es nicht erforderlich, zunächst die Lerndaten an eine externe Recheneinrichtung zu übertragen, die externe Recheneinrichtung die Triggerschwelle berechnen zu lassen und die berechnete Triggerschwelle an das Sensorsystem zu übertragen. Folglich kann, insbesondere in Installationen mit mehreren Sensorsystemen, der Netzwerkverkehr aufgrund der Berechnung der Triggerschwelle im Lernmodus reduziert werden.

Erfindungsgemäß wird im Schritt der Berechnung der Triggerschwelle eine Metrik berechnet, die eine Streuung der Lerndaten quantifiziert - wobei die Metrik insbesondere die Streuung der Lerndaten quantifiziert, die aufgezeichnet wurden, während sich die Maschine höchstwahrscheinlich im Betriebsmodus befand - und die Triggerschwelle wird in Abhängigkeit von der Metrik berechnet, vorzugsweise als ein vorbestimmter Bruchteil der Metrik. Die Berechnung der Metrik, die die Streuung der Lerndaten quantifiziert, ermöglicht die Ableitung der Triggerschwelle mit geringem zusätzlichem Aufwand. Die Triggerschwelle kann in Abhängigkeit von der Metrik berechnet werden, z.B. als ein vorbestimmter Bruchteil der Metrik.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Lerndaten und/oder die im Schritt der Triggerschwellenberechnung ermittelte Triggerschwelle - insbesondere über eine Gateway-Einheit - an ein Backend-System gesendet. Diese optionale Ausführungsform hat den Vorteil, dass die lokal von den Rechenmitteln des Sensorsystems durchgeführte Triggerschwellenberechnung durch Rechenmittel des Backend-Systems ergänzt werden kann. Das Backend-System kann z.B. mittels einer Cloud realisiert werden. Vorzugsweise wird die ermittelte Triggerschwelle im Backend-System validiert. Die Validierung im Backend-System kann durch die Verwendung der im Lernmodus gewonnenen Lerndaten und durch die Verwendung von:

- statistische Methoden, und/oder

- maschinelles Lernen, und/oder

- künstliche Intelligenz erfolgen.

Kann die vom Sensorsystem ermittelte Triggerschwelle vom Backend-System validiert werden, sind keine Anpassungen erforderlich, und das Sensorsystem kann ohne weitere Eingaben des Backend-Systems im Zustandsüberwachungsmodus arbeiten. Wenn andererseits der vom Sensorsystem berechnete Triggerschwellenwert vom Backend-System nicht validiert wird, kann das Backend-System einen geeigneten Triggerschwellenwert auf der Grundlage der dem Backend-System bereitgestellten Lerndaten berechnen. Das Backend-System kann im Vergleich zu den Rechenmitteln des Sensorsystems effizientere Rechenmittel umfassen, die präzisere Algorithmen und/oder Techniken zur Berechnung der Triggerschwelle implementieren können. Falls die vom Sensorsystem berechnete Triggerschwelle vom Backend-System nicht bestätigt wird, kann alternativ ein Benutzer des Sensorsystems informiert und aufgefordert werden, die Triggerschwelle für das Sensorsystem manuell festzulegen.

Erfindungsgemäß ist es möglich, dass der Zustand der Maschine mittels oder basierend auf dem von dem Schwingungs- und/oder Temperatursensor gemessenen Maschinenschwingungssignal und/oder Temperatursignal der Maschine, insbesondere im Zustandsüberwachungsmodus des Sensorsystems in Schritt b), ermittelt wird. Vorteilhafterweise kann das Maschinensignal des Triggersensors dazu verwendet werden, zu erkennen, ob die Maschine in Betrieb ist, insbesondere ob die Maschine in Betrieb ist, so dass ein Zustand der Maschine ermittelt werden kann. Insbesondere wird in Schritt b) durch Vergleich des Maschinensignals (des Triggersensors) mit der Triggerschwelle ermittelt, ob die Maschine in Betrieb ist, insbesondere ob sich die Maschine in einem Betriebszustand befindet, so dass der Zustand der Maschine ermittelt werden kann. Vorzugsweise wird nur dann, wenn festgestellt wird, dass sich die Maschine in einem solchen Betriebszustand befindet, der Schwingungs- und/oder Temperatursensor derart getriggert, dass der Schwingungs- und/oder Temperatursensor aktiviert und/oder in einen Messzustand zur Messung des Schwingungs- und/oder Temperatursignals überführt wird.

Es ist denkbar, dass sich der Zustand der Maschine z.B. darauf bezieht, ob die Maschine einen Defekt aufweist oder Verschleißerscheinungen zeigt. Solche Auswirkungen können im Schwingungs- und/oder Temperatursignal der Maschine oder mittels des Schwingungs- und/oder Temperatursignals der Maschine erkannt werden.

Vorzugsweise ist es denkbar, dass der Schwingungs- und/oder Temperatursensor zumindest ein MEMS (mikroelektromechanisches System) zur Messung eines Maschinenschwingungssignals umfasst. Vorzugsweise ist es denkbar, dass der Triggersensor zumindest ein MEMS (mikroelektromechanisches System) zur Messung eines Maschinenschwingungssignals umfasst.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann die Triggerschwelle ein Triggerschwellenwert sein.

Gemäß einer Ausführungsform ist es bevorzugt, dass in Schritt b) (d.h. im Zustandsüberwachungsmodus des Sensorsystems) in Abhängigkeit des Vergleichs zwischen dem vom Triggersensor gemessenen Maschinensignal und der Triggerschwelle der Vibrations- und/oder Temperatursensor von einem Aus-Zustand oder Ruhezustand in den Messzustand überführt wird, so dass ein Messschritt mittels des Vibrations- und/oder Temperatursensors durchgeführt wird. Vorzugsweise ist der Vibrations- und/oder Temperatursensor in dem Aus-Zustand oder Ruhezustand des Vibrations- und/oder Temperatursensors deaktiviert, so dass der Vibrations- und/oder Temperatursensor das Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignal der Maschine nicht misst. Besonders bevorzugt ist es, dass im Aus-Zustand oder Ruhezustand des Vibrations- und/oder Temperatursensors der Energieverbrauch des Vibrations- und/oder Temperatursensors geringer ist als im Messzustand.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass es sich bei der Maschine um eine nicht kontinuierlich arbeitende Maschine und/oder um eine Maschine mit unterschiedlichen Betriebszuständen bzw. -modi oder -bedingungen handelt. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Maschine umfasst oder ist eine:

- eine Baumaschine, insbesondere ein Kran,

- eine Bergbaumaschine,

- eine Landmaschine,

- eine Bearbeitungsmaschine,

-- Logistikmaschine, insbesondere Regalbediengerät,

- Transportmaschine, insbesondere U-Bahn, Eisenbahn oder Zug

-- Pumpe oder Förderer in einer Zellstofffabrik.

Alternativ kann es sich auch um eine kontinuierlich arbeitende Maschine handeln. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Sensorsystem Teil der Maschine sein oder an der Maschine oder an einer Komponente der Maschine angebracht sein. Die genaue Position des Sensorsystems kann von der Art der Maschine abhängen.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Vibrations- und/oder Temperatursensor und dem Triggersensor um drahtlose Sensoren, die Energiespeicher und/oder Energiegewinnungseinrichtungen umfassen. So ist es beispielsweise denkbar, dass der Vibrations- und/oder Temperatursensor und/oder der Triggersensor eine oder mehrere Batterien umfassen. Es ist denkbar, dass der Triggersensor eine Komponente oder Unterkomponente des Vibrations- und/oder Temperatursensors ist. Es ist denkbar, dass der Triggersensor zumindest teilweise unabhängig von dem übrigen Vibrations- und/oder Temperatursensor verwendet und/oder betrieben wird. Es ist aber auch möglich, dass gemäß der vorliegenden Erfindung der Triggersensor und der Vibrations- und/oder Temperatursensor getrennte Sensoren sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist

- der Triggersensor zur Messung einer Maschinenschwingung der Maschine ausgebildet, wobei vorzugsweise das vom Triggersensor im Triggerschritt und/oder im Lerntriggerschritt gemessene Maschinensignal ein Triggerschwingungssignal der Maschine ist; und/oder

- der Triggersensor zur Messung eines elektrischen Signals der Maschine, insbesondere eines elektrischen Stroms und/oder einer elektrischen Spannung, ausgebildet, wobei vorzugsweise das vom Triggersensor im Triggerschritt und/oder im Lerntriggerschritt gemessene Maschinensignal ein elektrisches Signal der Maschine ist. Besonders bevorzugt ist es, dass der Triggersensor ein Schwingungssensor, insbesondere ein MEMS- Schwingungssensor, ist, der zur Messung einer Maschinenschwingung der Maschine ausgebildet ist. Es ist weiter bevorzugt, dass der Triggersensor eine geringere Abtastrate aufweist als der Schwingungs- und/oder Temperatursensor. So ist es beispielsweise möglich, dass die Abtastrate des Triggersensors unter 100 Hz, vorzugsweise bei oder unter 50 Hz, besonders bevorzugt bei oder unter 10 Hz liegt. Dadurch kann der Energieverbrauch gering gehalten werden. Besonders bevorzugt ist es, dass der Triggersensor im Betrieb einen geringeren Energieverbrauch aufweist als der Vibrations- und/oder Temperatursensor. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist es z.B. denkbar, dass der Triggersensor ein elektrischer Sensor ist, der zur Messung einer elektrischen Größe, z.B. eines Stroms und/oder einer Spannung, der Maschine ausgebildet ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vor dem Übergang des Vibrations- und/oder Temperatursensors in den Messzustand und/oder bevor der Vibrations- und/oder Temperatursensor das Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignal im Messschritt misst, ein Maschinenstabilisierungsalgorithmus durchgeführt, insbesondere mittels Rechenmitteln des Triggersensors und/oder Rechenmitteln einer Gateway-Einheit und/oder Rechenmitteln der Maschine, wobei der Maschinenstabilisierungsalgorithmus umfasst, dass:

- eine Wartezeit abgewartet wird, bevor der Vibrations- und/oder Temperatursensor in den Messzustand übergeht und/oder bevor der Vibrations- und/oder Temperatursensor das Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignal im Messschritt misst, und/oder

- eine Voranalyse zur Verifizierung oder Überprüfung, dass die Maschine in Betrieb ist und/oder zur Verifizierung oder Überprüfung, dass die Maschine in einem Betriebszustand ist, durchgeführt wird, wobei vorzugsweise der Vibrations- und/oder Temperatursensor erst nach Ablauf der Wartezeit und/oder nur für den Fall, dass die durchgeführte Voranalyse ergibt, dass die Maschine in Betrieb und/oder in einem Betriebszustand ist, in den Messzustand übergeht und/oder mit der Messung des Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignals im Messschritt beginnt. Der Maschinenstabilisierungsalgorithmus wird vorzugsweise in Schritt b) eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt, d.h. wenn das Sensorsystem im Condition Monitoring Modus betrieben wird. So ist es beispielsweise möglich, dass im Rahmen der Voranalyse das Maschinensignal des Triggersensors analysiert wird, um zu überprüfen, ob die Maschine in Betrieb ist. Wenn die Maschine in Betrieb ist, wird der Messschritt durchgeführt. So ist es beispielsweise möglich, dass im Rahmen der Voranalyse durch Rechenmittel der Maschine geprüft wird, ob die Maschine in Betrieb ist. Wenn die Maschine in Betrieb ist, wird der Messschritt durchgeführt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die im Lernmodus gewonnenen Lerndaten zusätzlich zur Bestimmung eines, einiger oder aller der folgenden Parameter verwendet, die im Zustandsüberwachungsmodus, insbesondere in Schritt b), zu verwenden sind: - eine Dauer für die Messung des Maschinensignals der Maschine im Triggerschritt,

- eine Abtastrate für die Messung des Maschinensignals der Maschine im Triggerschritt,

- eine Wiederholrate oder ein Intervall oder eine Tageszeit oder eine Wochenzeit für die Durchführung des Triggerschritts, insbesondere für die Messung des Maschinensignals der Maschine im Triggerschritt,

- ein oder mehrere Parameter des Maschinenstabilisierungsalgorithmus, insbesondere eine Dauer der Wartezeit. Der oder die Parameter werden vorzugsweise unter Verwendung der im Lernmodus in Schritt a) gewonnenen Lerndaten und unter Verwendung von: - statistische Verfahren, und/oder

- maschinelles Lernen, und/oder

- künstliche Intelligenz. Dabei können nicht nur die Triggerschwelle, sondern auch weitere Parameter für den Betrieb des Sensorsystems im Zustandsüberwachungsmodus auf Basis der im Lernmodus gewonnenen Lerndaten bestimmt oder berechnet werden.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhaft möglich, dass das Sensorsystem und/oder die Maschine - vorzugsweise vor und/oder während des Betriebs des Sensorsystems im Lernmodus - mit vordefinierten Werten für einen, einige oder alle dieser Parameter versehen wird:

- eine Dauer für die Messung des Maschinensignals der Maschine im Lerntriggerschritt,

- eine Abtastrate für die Messung des Maschinensignals der Maschine im Lerntriggerschritt,

- eine Wiederholrate oder ein Intervall oder eine Tageszeit oder eine Wochenzeit für die Durchführung des Lerntriggerschritts, insbesondere für die Messung des Maschinensignals der Maschine im Lerntriggerschritt,

- einen oder mehrere Parameter des Maschinenstabilisierungsalgorithmus, insbesondere eine Dauer der Wartezeitperiode.

Die vordefinierten Werte der genannten Parameter können im Lernmodus, insbesondere im Schritt a), verwendet werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird während und/oder nach der Messung des Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignals mittels des Vibrations- und/oder Temperatursensors im Messschritt eine Akzeptanztest mittels eines Abnahmekriteriums für das gemessene Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignal durchgeführt, wobei das gemessene Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignal nur bei Erfüllung des Abnahmekriteriums zur Bestimmung des Maschinenzustands verwendet wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es denkbar, dass die Akzeptanztest durch Rechenmittel des Vibrations- und/oder Temperatursensors durchgeführt wird, wobei das gemessene Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignal nur dann von dem Vibrations- und/oder Temperatursensor und/oder von den Rechenmitteln des Vibrations- und/oder Temperatursensors an eine Gateway- Instanz übermittelt wird, wenn das Abnahmekriterium erfüllt ist. Insbesondere ist es möglich, dass der Schwingungs- und/oder Temperatursensor und/oder die Rechenmittel des Schwingungs- und/oder Temperatursensors das gemessene Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignal nicht übertragen, wenn das Akzeptanzkriterium nicht erfüllt ist. Dadurch kann der Energieverbrauch der Kommunikationsmittel, die für die Übertragung des gemessenen Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignals vom Schwingungs- und/oder Temperatursensor an die Gateway- Instanz verwendet werden, minimiert werden, da vermieden wird, dass unbrauchbare Daten oder Daten mit unzureichender Qualität übertragen werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Akzeptanzkriterium einen Akzeptanzschwellenwert, wobei die Akzeptanzprüfung die Überwachung umfasst, ob das gemessene Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignal, insbesondere während der Messung des Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignals, unter den Akzeptanzschwellenwert für eine vordefinierte Anzahl von aufeinanderfolgenden Abtastungen des gemessenen Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignals fällt, wobei vorzugsweise das Akzeptanzkriterium nicht erfüllt ist, wenn das gemessene Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignal für die vorgegebene Anzahl aufeinanderfolgender Abtastwerte unter den Akzeptanzschwellenwert abfällt, wobei vorzugsweise das Akzeptanzkriterium erfüllt ist, wenn das gemessene Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignal während der Dauer eines Messzeitintervalls für die vorgegebene Anzahl aufeinanderfolgender Abtastwerte nicht unter den Akzeptanzschwellenwert abfällt. Es ist denkbar, dass das Messzeitintervall ein vordefiniertes Messzeitintervall ist. Das Messzeitintervall kann z.B. von einem Bediener gewählt oder ausgewählt werden und/oder kann von der Maschine und/oder den Einsatzbedingungen der Maschine abhängen. Beispielsweise kann das Messzeitintervall in der Größenordnung von Sekunden liegen, z.B. 3 Sekunden oder 5 Sekunden. Alternativ ist es denkbar, dass die Dauer des Messzeitintervalls unter Verwendung der im Lernmodus des Sensorsystems in Schritt a) gewonnenen Lerndaten bestimmt wird. Besonders bevorzugt ist es, dass beim Unterschreiten des Akzeptanzschwellenwertes des gemessenen Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignals die Anzahl der aufeinanderfolgenden Abtastungen (z.B. die Anzahl der aufeinanderfolgenden Einzel messwerte) des Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignals so lange gezählt wird, wie das gemessene Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignal unterhalb des Akzeptanzschwellenwertes bleibt und/oder nicht über den Akzeptanzschwellenwert ansteigt. Es ist denkbar, dass diese Zählung der aufeinanderfolgenden Abtastwerte des gemessenen Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignals aufgehoben und/oder zurückgesetzt wird, wenn das gemessene Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignal über den Akzeptanzschwellenwert ansteigt. Vorzugsweise wird, wenn das gemessene Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignal wieder unter den Akzeptanzschwellenwert fällt, die Zählung der aufeinanderfolgenden Abtastungen wieder bei Null begonnen. Erreicht die Anzahl der aufeinanderfolgenden Proben die vordefinierte Anzahl der aufeinanderfolgenden Proben, ist das Akzeptanzkriterium vorzugsweise nicht erfüllt. Vorzugsweise ist das Akzeptanzkriterium erfüllt, wenn die Anzahl der aufeinanderfolgenden Proben die vordefinierte Anzahl der aufeinanderfolgenden Proben nicht erreicht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es denkbar, dass die Messung des Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignals mittels des Schwingungs- und/oder Temperatursensors im Messschritt beendet wird:

-- in Reaktion auf den Empfang eines weiteren Triggersignals durch den Vibrations- und/oder Temperatursensor, insbesondere von dem weiteren Sensor und/oder der Rechnereinrichtung, wobei das weitere Triggersignal anzeigt, dass sich die Maschine nicht im Betriebszustand befindet und/oder aus dem Betriebszustand übergegangen ist und/oder dass ein stabiler Arbeitszustand der Maschine beendet ist; und/oder

- als Reaktion auf den Empfang eines weiteren Triggersignals durch den Vibrations- und/oder Temperatursensor von dem Triggersensor, wobei das weitere Triggersignal anzeigt, dass sich die Maschine nicht in dem Betriebszustand befindet und/oder aus dem Betriebszustand übergegangen ist und/oder dass ein stabiler Arbeitszustand der Maschine beendet ist; und/oder

- wenn ein Messzeitintervall verstrichen ist; und/oder

- wenn eine vordefinierte Gesamtzahl von Abtastungen des Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignals erhalten wurde.

Zur Lösung der oben genannten Aufgabe schlägt die Erfindung ferner ein System zur Ermittlung eines Maschinenzustands, insbesondere zur Zustandsüberwachung einer Maschine vor, wobei das System ein Sensorsystem umfasst, wobei das System optional die Maschine umfasst, wobei das Sensorsystem an der Maschine anbringbar oder in der Maschine enthalten ist, wobei das Sensorsystem umfasst: - einen Vibrations- und/oder Temperatursensor zum Messen einer Maschinenschwingung und/oder einer Temperatur der Maschine, und

- einen Triggersensor; wobei das Sensorsystem in einem Lernmodus und in einem Zustandsüberwachungsmodus betreibbar ist, wobei das System konfiguriert ist, um ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auszuführen.

Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße System ein computerimplementiertes System, das Mittel zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst.

Zur Lösung des oben genannten Problems schlägt die Erfindung außerdem ein Computerprogramm vor, das Anweisungen enthält, die, wenn das Computerprogramm von einem oder mehreren Computermitteln - insbesondere von einem Sensorsystem und/oder von einer Maschine und/oder von einer Gateway-Einheit und/oder von einem Backend- System - ausgeführt wird, bewirken, dass das eine oder die mehreren Computermittel ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchführen.

Für das erfindungsgemäße System und das erfindungsgemäße Computerprogramm können die gleichen Ausführungsformen, Vorteile und technischen Effekte erzielt werden, die in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren oder in Verbindung mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben wurden.

Diese und andere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, die beispielhaft die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen. Die Beschreibung dient nur der Veranschaulichung, ohne den Umfang der Erfindung einzuschränken. Die nachstehend zitierten Bezugszahlen beziehen sich auf die beigefügten Zeichnungen.

Abb. 1 zeigt ein Beispiel für den Betrieb einer nicht kontinuierlich arbeitenden Maschine;

Abb. 2 zeigt ein System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung des Betriebs eines Sensorsystems in einem Lernmodus zur Bestimmung einer Triggerschwelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Abb. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Abb. 5 zeigt eine Schwingung v über der Zeit t einer Maschine zur Veranschaulichung einer Ausführungsform eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6A zeigt ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei dem die gemessenen Daten einen Akzeptanztest nicht bestehen;

Fig. 6B zeigt ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei dem die gemessenen Daten einen Akzeptanztest bestehen.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel für den Betrieb einer nicht kontinuierlich arbeitenden Maschine, um Nachteile des Standes der Technik zu verdeutlichen. In den Zeitintervallen 910, 911, 912 arbeitet die Maschine so, dass eine Zustandsüberwachung durchgeführt werden kann. Außerhalb dieser Zeitintervalle ist die Maschine abgeschaltet oder befindet sich in einem Betriebszustand, der für die Zustandsüberwachung nicht geeignet ist. Nach dem Stand der Technik würden Messungen zur Zustandsüberwachung an vorkonfigurierten Punkten 900, 901 , 902, 903, 904, 905, z.B. in regelmäßigen Zeitabständen durchgeführt. Die Messungen an den Punkten 900, 901 , 902, 903, 904 wären jedoch für die Zustandsüberwachung ungeeignet, da sie außerhalb der Zeitintervalle 910, 911, 912 durchgeführt werden, so dass das Gesamtergebnis und die Qualität der Zustandsüberwachung gering wären. Solche Nachteile können durch die vorliegende Erfindung überwunden werden.

In Fig. 2 ist ein System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. An einer Maschine 1 sind ein Vibrations- und/oder Temperatursensor 10 und ein Triggersensor 20 angebracht oder darin enthalten. Vorzugsweise ist der Schwingungs- und/oder Temperatursensor 10 zumindest ein Schwingungssensor 10. In einer alternativen Ausführungsform ist der Vibrations- und/oder Temperatursensor 10 jedoch ein Temperatursensor. Vorzugsweise handelt es sich bei der Maschine 1 um eine nicht kontinuierlich arbeitende Maschine 1, z.B. eine Verarbeitungsmaschine, eine Landwirtschaftsmaschine, eine Logistikmaschine, insbesondere ein Regalbediengerät, eine Transportmaschine, insbesondere eine U-Bahn oder eine Eisenbahn oder ein Zug oder dergleichen. Der Schwingungssensor 10 und/oder der Triggersensor 20 sind vorzugsweise drahtlose Geräte, die zur Zustandsüberwachung der Maschine 1 eingesetzt werden. Der Schwingungssensor 10 und der Triggersensor 20 umfassen eine Energiespeicher- und/oder Energiegewinnungseinrichtung. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Triggersensor 20 Teil des Schwingungssensors 10 sein. Vorzugsweise umfassen der Triggersensor 20 und der Schwingungssensor 10 MEMS zur Messung von Vibrationen der Maschine 1. Eine Gateway-Einheit 50 steht mit dem T riggersensor 20 und/oder dem Schwingungssensor 10 in Kommunikation. Es ist denkbar, dass die Gateway-Einheit 50 Teil der Recheneinrichtung der Maschine 1 ist oder dass die Gateway-Einheit eine von der Maschine 1 getrennte Gateway-Einheit 50 ist. Die Sensoren 10, 20 und/oder die Gateway- Entität 50 können ein Mesh-Netzwerk bilden oder Teil eines Mesh-Netzwerks sein. Es ist denkbar, dass die Gateway- Entität 50 mit einem Backend-System und/oder einem Netzwerk 60, insbesondere einem Telekommunikationsnetzwerk, in Verbindung steht. Ferner ist es möglich, dass das System ein Benutzergerät 70, z.B. einen Computer oder ein mobiles Gerät, umfasst, das Daten und/oder den Zustand der Maschine anzeigt. Die jeweiligen Geräte des Systems, insbesondere der Schwingungssensor 10, der Triggersensor 20 und/oder die Gateway- Einheit 50, können drahtlose Kommunikationsmittel zur Kommunikation untereinander und/oder mit dem Backend-System und/oder Netzwerk 60 aufweisen. Insbesondere kann das Sensorsystem, umfassend den Schwingungssensor 10 und den Triggersensor 20, in einem Lernmodus zur Bestimmung einer Triggerschwelle für den Triggersensor 20 und in einem Zustandsüberwachungsmodus betrieben werden, in dem die gelernte/bestimmte Triggerschwelle verwendet wird. Mittels des Triggersensors 20 und des Schwingungssensors 10 können die Schritte a) und b) eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden. Ausführungsformen davon sind z.B. in Verbindung mit den Figuren 3, 4, 5, 6A und 6B beschrieben.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform des Betriebs des Sensorsystems im Lernmodus zur Bestimmung einer T riggerschwelle für den T riggersensor 20 in Schritt a) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Zunächst wird ein Lernmessschritt S21 durchgeführt, bei dem der Vibrations- und/oder Temperatursensor 10 periodisch nach einem vordefinierten Zeitintervall aktiviert wird, um jeweils eine Maschinenschwingung und/oder Temperaturprobe der Maschine 1 zu messen und die Maschinenschwingung und/oder Temperaturprobe in einer Speichereinheit des Sensorsystems als Lerndaten zu speichern. In dem Lernmessschritt S21 misst der Schwingungs- und/oder Temperatursensor 10 zwischen den periodischen Aktivierungen kein Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignal der Maschine 1. Der Lernmessschritt S21 wird für eine vorbestimmte Dauer durchgeführt, wobei nach Ablauf der vorbestimmten Dauer die Lerndaten in einem Analyseschritt S22 ausgewertet werden und wobei in Abhängigkeit von der Auswertung der Lerndaten der Lernmessschritt um eine vorbestimmte Verlängerungszeit verlängert wird. Insbesondere wird der Lernmessschritt um die vorgegebene Verlängerungszeit verlängert, wenn die Analyse ergibt, dass die Lerndaten den Betriebszustand der Maschine nicht ausreichend abdecken. Nach Beendigung des Lernmessschritts S21 , entweder mit oder ohne die zuvor erwähnte Verlängerungszeit, und vor dem Betrieb des Sensorsystems im Zustandsüberwachungsmodus wird das Sensorsystem in einen Triggerschwellenberechnungsschritt S23 überführt. Im Schritt S23 zur Berechnung der Triggerschwelle werden die im Lernmodus erhaltenen Lerndaten zur Bestimmung der Triggerschwelle verwendet, die im Zustandsüberwachungsmodus des Sensorsystems verwendet werden soll. Der Triggerschwellenberechnungsschritt S23 wird durch das Sensorsystem, insbesondere durch eine Recheneinrichtung des Sensorsystems, vorzugsweise durch eine Recheneinrichtung des Schwingungs- und/oder Temperatursensors 10, durchgeführt. In dem Triggerschwellenberechnungsschritt S23 wird eine Metrik berechnet, die eine Streuung der Lerndaten quantifiziert - wobei die Metrik insbesondere die Streuung der Lerndaten quantifiziert, die aufgezeichnet wurden, während sich die Maschine höchstwahrscheinlich im Betriebsmodus befand - und die Triggerschwelle wird in Abhängigkeit von der Metrik berechnet, vorzugsweise als ein vorbestimmter Bruchteil der Metrik.

Optional werden am Ende des Triggerschwellenberechnungsschritts S23 die Lerndaten und/oder die im Triggerschwellenberechnungsschritt S23 ermittelte Triggerschwelle - insbesondere über eine Gateway-Einheit 50 - an das Backend-System 60 gesendet. Die ermittelte Triggerschwelle kann dann im Backend-System 60 validiert werden.

In Fig. 4 ist ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. In Schritt S31 wird das Sensorsystem im Lernmodus betrieben, um eine Triggerschwelle für den Triggersensor 20 zu bestimmen. Der Schritt S31 kann beispielsweise die Schritte S21 , S22 und S23, wie in Fig. 3 dargestellt, umfassen. Wenn die T riggerschwelle für den T riggersensor 20 ermittelt wurde, wird das Sensorsystem in den Zustandsüberwachungsmodus überführt und Schritt S32 durchgeführt. Schritt S32 umfasst den Betrieb des Sensorsystems im Zustandsüberwachungsmodus, wobei der Betrieb des Sensors im Zustandsüberwachungsmodus in Schritt S32 die folgenden Schritte umfasst: In einem Triggerschritt misst der Triggersensor 20 ein Maschinensignal der Maschine 1 , wobei ein Vergleich zwischen dem Maschinensignal und der Triggerschwelle durchgeführt wird, wobei in Abhängigkeit von dem Vergleich zwischen dem Maschinensignal und der Triggerschwelle der Schwingungs- und/oder Temperatursensor 10 in einen Messzustand zur Durchführung eines Messschritts überführt wird.

In dem Messschritt misst der Vibrations- und/oder Temperatursensor 10 ein Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignal der Maschine 1 zur Bestimmung des Zustands der Maschine. Im Schritt S33 wird für das gemessene Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignal eine Akzeptanztest 303 mittels eines Abnahmekriteriums durchgeführt, wobei das gemessene Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignal nur dann zur Bestimmung des Zustands der Maschine 1 verwendet wird, wenn das Abnahmekriterium erfüllt ist. Eine Ausführungsform des Akzeptanztests 303 wird anhand der Figuren 5, 6a und 6b näher erläutert.

In Fig. 5 ist zur Veranschaulichung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens eine Schwingung v über die Zeit t einer Maschine 1 dargestellt. Insbesondere ist eine Ausführungsform von Schritt b) eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, bei dem das Sensorsystem in einem Condition Monitoring Modus betrieben wird. Wenn sich der T riggersensor 20 in einem T riggerzustand befindet, misst der T riggersensor 20 ein Maschinensignal der Maschine 1 , insbesondere eine Maschinenschwingung. Im Triggerzustand misst der Triggersensor 20 die Maschinenschwingung mit einer vergleichsweise geringen Abtastrate, beispielsweise in der Größenordnung von 10 Hz, um einen geringen Energieverbrauch zu gewährleisten. Im Triggerschritt wird ein Vergleich zwischen dem gemessenen Maschinensignal und einer Triggerschwelle durchgeführt, so dass ein Anstieg des Maschinensignals auf und/oder über die Triggerschwelle erkannt werden kann. Bei der Triggerschwelle handelt es sich um eine Triggerschwelle, die mit Hilfe des Lernmodus des Sensorsystems in Schritt a) ermittelt wurde. Zu einem Zeitpunkt 300 detektiert der Triggersensor 20 eine Vibration (d.h. ein Maschinensignal), die die Triggerschwelle überschreitet. Als Reaktion auf diese Erkennung wird der Schwingungssensor 10 von einem Ruhe- oder Aus-Zustand in einen Messzustand überführt, z. B. durch einen Befehl des Triggersensors 20 oder der Gateway-Einheit 50. Es ist möglich, dass - bevor der Schwingungssensor 10 mit der Messung des Maschinenschwingungssignals der Maschine 1 zur Bestimmung des Maschinenzustands beginnt - ein Maschinenstabilisierungsalgorithmus 302 ausgeführt wird. Der Maschinenstabilisierungsalgorithmus 302 kann beinhalten, dass eine Wartezeit 301 abgewartet wird, bevor der Schwingungssensor 10 in den Messzustand übergeht und/oder bevor mit der Messung des Maschinenschwingungssignals mittels des Schwingungssensors 10 begonnen wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Maschinenstabilisierungsalgorithmus 302 eine Voranalyse umfassen, um zu prüfen oder zu verifizieren, dass die Maschine 1 in Betrieb ist. Beispielsweise ist es möglich, dass die Voranalyse eine Analyse des vom Triggersensor 20 gemessenen Maschinensignals umfasst, um zu prüfen oder zu verifizieren, dass die Maschine 1 in Betrieb ist. Wenn der Maschinenstabilisierungsalgorithmus 302 erfolgreich durchlaufen wurde, wird die Messung des Maschinenschwingungssignals mittels des Schwingungssensors 10 im Messschritt durchgeführt, insbesondere für ein Messzeitintervall 200. Im Messschritt misst der Schwingungssensor 10 einzelne Samples und/oder Messwerte, die zusammen das Maschinenschwingungssignal bilden. Während des Messschritts und/oder am Ende des Messschritts kann eine Akzeptanztest 303 für das gemessene Maschinenschwingungssignal durchgeführt werden. Durch die Akzeptanztest 303 kann sichergestellt werden, dass die gewonnenen Daten eine ausreichende oder gewünschte Qualität aufweisen. Vorzugsweise werden die gemessenen Daten, d.h. das gemessene Maschinenschwingungssignal, nur dann von dem Schwingungssensor 10 an die Gateway-Einheit 50 bzw. an das Backend-System und/oder Netzwerk 60 übertragen, wenn der Akzeptanztest erfolgreich bestanden wird. Hierdurch kann ein besonders energieeffizientes Verfahren erreicht werden. Vorzugsweise wird das gemessene Maschinenschwingungssignal nur dann zur Bestimmung des Maschinenzustandes verwendet, wenn der Abnahmetest 303 bestanden ist.

Eine Ausführungsform des Akzeptanztests 303 wird anhand der Figuren 6A und 6B näher erläutert. Der Akzeptanztest 303 umfasst ein Akzeptanzkriterium, insbesondere einen Akzeptanzschwellenwert 100. Es ist möglich, dass der Akzeptanzschwellenwert 100 der gleiche Wert wie die Triggerschwelle ist oder der Triggerschwelle entspricht. Bei der Akzeptanztest wird überwacht, ob das gemessene Maschinenschwingungssignal, insbesondere während der Messung des Maschinenschwingungssignals, für eine vorgegebene Anzahl von aufeinanderfolgenden Abtastwerten (insbesondere Abtastwerten) des gemessenen Maschinenschwingungssignals unter den Abnahmeschwellenwert 100 abfällt. Wenn das gemessene Maschinenschwingungssignal unter den Akzeptanzschwellenwert 100 fällt, wird die Anzahl der aufeinanderfolgenden Abtastwerte (z.B. die Anzahl der aufeinanderfolgenden Einzelmesswerte) des Schwingungssignals so lange gezählt, wie das gemessene Maschinenschwingungssignal unter dem Akzeptanzschwellenwert 100 bleibt. Es ist denkbar, dass diese Zählung der aufeinanderfolgenden Abtastwerte des gemessenen Maschinenschwingungssignals aufgehoben und/oder zurückgesetzt wird, falls das gemessene Maschinenschwingungssignal wieder über den Akzeptanzschwellenwert 100 ansteigt. Vorzugsweise wird, wenn das gemessene Maschinenschwingungssignal wieder unter den Akzeptanzschwellenwert 100 abfällt, die Zählung der aufeinanderfolgenden Abtastungen wieder bei Null begonnen.

Erreicht die Anzahl der aufeinanderfolgenden Proben die vordefinierte Anzahl der aufeinanderfolgenden Proben, ist das Akzeptanzkriterium nicht erfüllt und die Akzeptanzprüfung nicht bestanden. Diese Situation ist in Abb. 6A dargestellt. Erreicht die Anzahl der aufeinanderfolgenden Proben jedoch nicht die vordefinierte Anzahl der aufeinanderfolgenden Proben, ist das Akzeptanzkriterium erfüllt und die

Akzeptanzprüfung ist bestanden. Diese Situation ist in Abb. 6B dargestellt. In diesem Fall wird das gemessene Schwingungssignal der Maschine weiter zur Bestimmung des Zustands der Maschine 1 verwendet.

Bezugszeichen

1 Maschine

10 Schwingungs- und/oder T emperatursensor

20 TriggerT riggersensor

50 Gateway-Einheit

60 Backend-System und/oder Netzwerk

70 Benutzergerät

100 Akzeptanzschwellenwert

200 Messzeitintervall

300 Punkt

301 Wartezeit

302 Algorithmus zur Maschinenstabilisierung

303 AkzeptanztestAkzeptanztest

900 - 905 Punkte

910 - 912 Zeitintervalle

S21 - S23 Schritte

S31 - S33 Schritte t Zeit v Vibration x Messungen

Claims

Patentansprüche

1 . Verfahren zur Zustandsüberwachung einer Maschine (1), wobei die Maschine (1) ein Sensorsystem aufweist, wobei das Sensorsystem aufweist:

- einen Schwingungs- und/oder Temperatursensor (10) zur Messung einer Maschinenschwingung und/oder einer Temperatur der Maschine (1), und

- einen Triggersensor (20); wobei das Sensorsystem in einem Lernmodus und in einem Zustandsüberwachungsmodus betreibbar ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Betreiben des Sensorsystems im Lernmodus zur Bestimmung einer Triggerschwelle für den Triggersensor (20) vor dem Betreiben des Sensorsystems im Zustandsüberwachungsmodus, wobei das Betreiben des Sensorsystems im Lernmodus die folgenden Schritte umfasst:

- in einem Lernmessschritt wird der Triggersensor (20) periodisch gemäß einem vordefinierten Zeitintervall aktiviert, um jedes Mal eine Maschinenschwingung und/oder Temperaturprobe der Maschine (1) zu messen und die Maschinenschwingung und/oder Temperaturprobe in einer Speichereinheit des Sensorsystems als Lerndaten zu speichern,

- in einem Schritt zur Berechnung der Triggerschwelle, nämlich vor dem Betrieb des Sensorsystems im Zustandsüberwachungsmodus, werden die im Lernmodus gewonnenen Lerndaten zur Bestimmung der Triggerschwelle verwendet, die im Zustandsüberwachungsmodus des Sensorsystems zu verwenden ist, nämlich in Schritt b), wobei eine Metrik berechnet wird, die eine Streuung der Lerndaten quantifiziert, die aufgezeichnet wurden, während die Maschine höchstwahrscheinlich im Betriebsmodus war, und die Triggerschwelle in Abhängigkeit von der Metrik als ein vorbestimmter Bruchteil der Metrik berechnet wird; b) Betreiben des Sensorsystems im Zustandsüberwachungsmodus, wobei das Betreiben des Sensors im Zustandsüberwachungsmodus die folgenden Schritte umfasst: in einem Triggerschritt misst der Triggersensor (20) ein Maschinensignal der Maschine (1), wobei ein Vergleich zwischen dem Maschinensignal und der Triggerschwelle durchgeführt wird, wobei in Abhängigkeit von dem Vergleich zwischen dem Maschinensignal und der Triggerschwelle der Schwingungs- und/oder Temperatursensor (10) in einen Messzustand zur Durchführung eines Messschritts überführt wird, in dem Messschritt misst der Schwingungs- und/oder Temperatursensor (10) ein Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignal der Maschine (1) zur Bestimmung des Zustands der Maschine (1).

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schwingungs- und/oder Temperatursensor (10) im Schritt der Lernmessung zwischen den periodischen Aktivierungen kein Maschinenschwingungs- und/oder Temperatursignal der Maschine (1) misst.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lernmessschritt für eine vorgegebene Dauer durchgeführt wird, wobei nach Ablauf der vorgegebenen Dauer die Lerndaten analysiert werden und wobei in Abhängigkeit von der Analyse der Lerndaten der Lernmessschritt um eine vorgegebene Verlängerungszeit verlängert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt der Berechnung der Triggerschwelle durch das Sensorsystem, insbesondere durch eine Recheneinrichtung des Sensorsystems, vorzugsweise durch eine Recheneinrichtung des Schwingungs- und/oder Temperatursensors (10), durchgeführt wird.

TriggerschwelleTriggerschwelle5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lerndaten und/oder die im Schritt der Triggerschwellenberechnung ermittelte Triggerschwelle - insbesondere über eine Gateway-Instanz (50) - an ein Backend-System (60) gesendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die ermittelte Triggerschwelle im Backend- System (60) validiert wird oder wobei die ermittelte Triggerschwelle vom Backend-System (60) nicht validiert wird, wobei das Backend-System (60) eine geeignete Triggerschwelle auf der Grundlage der dem Backend-System (60) bereitgestellten Lerndaten berechnet.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Triggersensor (20) zum Messen einer Maschinenschwingung der Maschine (1) ausgebildet ist, wobei vorzugsweise das von dem Triggersensor (20) im Triggerschritt und/oder im Lerntriggerschritt gemessene Maschinensignal ein Triggerschwingungssignal der Maschine (1) ist; und/oder wobei der Triggersensor zum Messen eines elektrischen Signals der Maschine (1), insbesondere eines elektrischen Stroms und/oder einer Spannung, ausgebildet ist, wobei vorzugsweise das von dem Triggersensor (20) im Triggerschritt und/oder im Lerntriggerschritt gemessene Maschinensignal ein elektrisches Signal der Maschine (1) ist.

8. System zur Zustandsüberwachung einer Maschine (1), wobei das System ein Sensorsystem umfasst, wobei das System optional die Maschine (1) umfasst, wobei das Sensorsystem an der Maschine (1) anbringbar ist oder in der Maschine (1) enthalten ist, wobei das Sensorsystem umfasst:

- einen Schwingungs- und/oder Temperatursensor (10) zum Messen einer Maschinenschwingung und/oder einer Temperatur der Maschine (1), und

- einen Triggersensor (20); wobei das Sensorsystem in einem Lernmodus und in einem Zustandsüberwachungsmodus betreibbar ist, wobei das System so konfiguriert ist, dass es ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausführt.

9. Computerprogramm mit Befehlen, die bei Ausführung des Computerprogramms durch ein oder mehrere Rechenmittel, nämlich durch ein Sensorsystem und/oder durch eine Maschine und/oder durch eine Gateway-Einheit und/oder durch ein Backend-System, das eine oder die mehreren Rechenmittel veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.