WO2004097364A1 - Verfahren und vorrichtung zur funktionsüberprüfung von prüfobjekten - Google Patents

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WO2004097364A1
WO2004097364A1 PCT/DE2004/000888 DE2004000888W WO2004097364A1 WO 2004097364 A1 WO2004097364 A1 WO 2004097364A1 DE 2004000888 W DE2004000888 W DE 2004000888W WO 2004097364 A1 WO2004097364 A1 WO 2004097364A1
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Thomas Jaggo
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/028—Acoustic or vibration analysis

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for checking the function of test objects with the features of claims 1 and 14, respectively.
  • test methods are known for quality control and monitoring in the context of component or module production.
  • vibration measurement methods In addition to optical controls and measurements, vibration measurement methods, structure-borne noise or airborne noise measurements are suitable for error detection depending on the objects to be tested.
  • An automated function check and / or fault diagnosis in the case of complex moving components usually requires a considerable amount of measurement and testing. As an alternative to this, there is usually only individual control by an examiner.
  • a device for acquiring analog measurement signals for acoustic diagnosis of test objects in which analog measurement signals are recorded by a test object by means of vibration sensors.
  • the measurement signals are digitized and converted into a switching or trigger signal that can be used for further processing.
  • structure-borne noise sensors are used in particular as measuring sensors.
  • acoustic diagnostic system and a corresponding diagnostic method are described in WO 99/54703.
  • sound sensors are used to convert mechanical vibrations into electrical signals.
  • the converted electrical signals pass through an amplifier stage, low-pass filtering and an analog / digital converter.
  • the signals are analyzed in a downstream signal processing unit and the error classes and / or quality classes that can be assigned to a respective test object are classified.
  • the system also includes automatic archiving of the occurrence and frequency of quality and / or error classes.
  • An object of the invention is to provide a simply constructed measuring method for the functional test of test objects as well as a corresponding device which allows a clear error identification and / or assignment.
  • a method for checking the function of test objects provides for the detection of an airborne sound spectrum and / or a structure-borne sound spectrum of the test object during its function simulation by means of at least one sensor.
  • the electrical signals supplied by the at least one sensor are then amplified and / or high-pass filtered and / or low-pass filtered.
  • At least a limited frequency range and / or at least a limited amplitude range of the signals amplified and / or filtered in this way is used to generate at least one trigger signal which is assigned to a specific malfunction of the test object.
  • an airborne and / or structure-borne noise analysis of a noise or vibration spectrum of the test object can be recorded and evaluated in a relatively simple manner.
  • On the basis of specific noise or structure-borne noise events that have previously been recorded and can be assigned to specific error events it can be determined which frequency and / or amplitude window is to be assigned to which error event. This significantly reduces the amount of data to be processed, since only relatively narrow amounts of data are required to generate an error signal.
  • the method is suitable, for example, for the functional check of complex, movable assemblies in vehicle construction or the like.
  • two or more frequency and / or amplitude windows can also be assigned to a specific error event. Such an assignment can be useful, for example, if a specific error occurs in different airborne or structure-borne noise emissions. sions, which can each be processed as characteristic sound events.
  • a series of typical faults can occur in an electrically operated sunroof of a motor vehicle, each of which is caused by a certain noise, i.e. through a specific airborne sound spectrum or through certain vibrations.
  • a suitable output or trigger signal can be assigned to these specific deviations of the noise or vibration spectrum from a standard noise by suitable filtering and amplification.
  • the typically occurring errors must first be recorded and limited with regard to their primarily relevant frequency range and with regard to their sound amplitude.
  • the possible errors previously defined in this way can be used in the later test and diagnostic procedure to select the recorded noise or vibration spectrum, whereby the amount of data to be processed is reduced to a fraction of the amount of data recorded by the measuring sensors.
  • a frequency-range-specific signal amplification and / or an amplitude-range-specific signal amplification is preferably provided.
  • one or more frequency or amplitude windows can be selected with respect to a specific frequency band and / or a specific amplitude range and assigned to specific errors, so that a corresponding trigger signal is generated in the event of a sound event within such a window.
  • a typical maximum number of errors between three and ten has been shown for a movable sunroof to be checked, which in isolated cases can occur in different distributions.
  • an error signal is preferably triggered when an airborne and a structure-borne noise signal are delivered at the same time, which are each assigned to the same measurement location. In this way it can be avoided that noise leads to an incorrect error signal. This can be the case, for example, if a structure-borne noise measurement delivers an error signal that comes from the test object and at a certain time if at the same time an airborne sound signal is recorded, which is not delivered by the test object but which, for example, strikes the sensor from the environment.
  • a typical frequency range for errors that occur in an electrically actuated one can be between approximately 800 Hz and approximately 5 kHz. With other test objects, it may be necessary to process significantly different frequency ranges.
  • the typically occurring frequencies of the error noises simultaneously define a bandwidth above and below which no signal processing is necessary. This bandwidth can be determined by low-pass and high-pass filtering. The amount of data to be processed is already significantly reduced in this way before it is reduced again by a multiple by the optional definition of certain narrow frequency ranges within this bandwidth.
  • a defined assignment of error signals to output signals can be made using a matrix.
  • This matrix can optionally be freely programmable, which enables a universal production control which, for example, assigns a certain marking to a defective test object, for example in the form of a coded sticker or the like. Possibly.
  • a test object identified as defective can be separated out by branching in the production line.
  • a simple way of marking can also consist of an optical and / or acoustic signal output which signals to a test person that a specific test object requires a follow-up inspection.
  • an embodiment of the method according to the invention provides that the trigger signal controls a threshold switch.
  • the trigger signal can be used, for example, to control relays or the like, which can trigger certain events. An intervention in the production process has already been mentioned for this. Another event can be, for example, the lighting up of a lamp, the output of an acoustic signal or the like.
  • a further embodiment of the invention provides that the electrical signals supplied by the at least one sound converter are converted into digital electrical signals by means of an analog / digital converter. These can be processed more easily in the downstream processing unit, ie with less circuitry.
  • the electrical signals forming the trigger signal are previously determined using a Digital / analog converter converted into analog signals. The entire filtering and frequency and amplitude selection of the sound spectrum can be carried out in digital form in this way, so that the amount of data to be processed can be further reduced.
  • sound transducers are used as sensors which record an airborne sound spectrum of the test object.
  • One or more microphones which preferably have a directional characteristic, can in particular be used as the sound transducer. This enables simple and inexpensive measurement setups to be implemented that are suitable for generating reliable control signals.
  • a second variant provides for the alternative or additional use of structure-borne noise sensors, which are brought into contact with the test object before a functional simulation.
  • a control device is particularly suitable for this purpose, by means of which a structure-borne noise sensor is placed at each measuring point. Depending on the typically occurring error events, a structure-borne noise sensor may be sufficient. If certain typical faults occur at several locations on the test object that are at a distance from one another, it may make sense to install a structure-borne noise sensor there.
  • the actuating devices are preferably controlled automatically, so that the sensors are automatically placed in front of the measurement process and automatically lifted again after the measurement process.
  • the signals from each sensor can be processed individually. However, the signals from several sensors can also be combined and processed together in the subsequent evaluation and amplifier unit. In most cases, it is not necessary to process the signals separately, since a sound transducer or structure-borne sound sensor can be assigned to a typical fault location, which should output an individual frequency and amplitude window. Since the windows do not necessarily overlap, separate processing of the signals from several converters is not necessary.
  • commercially available microphones can be used as sound transducers. A sensible variant could be to provide filtering already in the sound transducers, since typically only very limited frequency ranges have to be processed. However, the use of commercially available and therefore relatively inexpensive microphones would no longer be an option.
  • the test object and the at least one sound transducer are arranged in a sound-insulating room during the test sequence.
  • the soundproofing room can in particular be a soundproofing or soundproof cabin or chamber, which is preferably closed by flaps or the like during the test sequence, ie during the functional simulation of the test object.
  • a sound cabin can be integrated into a conveyor during quality control in a production facility, so that all test objects pass the sound cabin one after the other. After the test object has entered the sound cabin, it can be closed on all sides, so that no foreign sound components distort the subsequent measurement.
  • a typical movement sequence of the complex, moving test object is run through.
  • this can in particular be a complete opening and closing process.
  • the sound spectrum recorded here by means of the microphone or the microphones and / or the structure-borne sound sensors is subjected to the analysis described, from which a clear error signal can be obtained.
  • a further preferred embodiment of the invention provides that the electrical signals supplied and / or already processed by the sensors or sound transducers are additionally buffered in order to either archive them if necessary and / or to make them additionally accessible to a hearing test by a test person.
  • the temporarily stored signals for verifying an error can be reproduced repeatedly via loudspeakers or headphones, so that a re-examination of the recorded sound spectrum or of the individually selected error signal is made possible by a test person.
  • a particular advantage of the device according to the invention is its simple and inexpensive construction. Only a few standard components that are readily available are required. The signal processing does not place high demands on the computing power. In particular, no complex data processing systems are required. In the simplest case, the interfaces provided provide a switching signal, so that no complex adaptation work is required to integrate the diagnostic device into an existing production process.
  • Relatively simple and inexpensive microphones or structure-borne noise sensors are suitable as sensors. These do not have to have a particularly linear frequency response, nor do they have to be calibrated. It is not even necessary for the sensors to have little scatter or deviation in terms of their transducer properties, since larger deviations can be compensated for without problems by the type of signal processing and filtering according to the invention.
  • Pickups for electroacoustic guitars or the like are suitable as inexpensive structure-borne sound sensors.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective illustration of a test object during a test run
  • FIG. 2 shows a measurement setup for recording airborne or structure-borne noise emissions using the example of a motor vehicle sunroof
  • FIG. 3 shows a schematic block diagram of a test device according to the invention in a simple variant
  • FIG. 4 shows a schematic block diagram of the test device according to the invention in a more detailed embodiment
  • FIG. 5 shows a diagram to illustrate a filter strategy according to the invention
  • FIG. 6 shows a further variant of the test device according to the invention with additional components for recording error events.
  • FIG. 1 illustrates a schematic experimental setup in which a roof module 10 with an electrically movable sliding roof segment 12 arranged therein is subjected to a function test.
  • the roof module 10 is provided for installation in a motor vehicle (not shown).
  • the roof module 10 with the movable sunroof segment 12 represents the test object to be examined for the present fault in the sense of the invention.
  • the roof module 10 is transported by means of a conveyor 8, which can be part of an assembly line production.
  • the roof module 10 shown in FIG. 1 can be part of a vehicle roof, for example, which is delivered to the vehicle manufacturer in the painted state.
  • the experimental setup can be used in the same way for error analysis of a sunroof unit according to FIG. 2.
  • the roof module 10 runs through a sound-absorbing room, in particular a sound cabin 14 or the like, which can be made lockable by front and rear flaps 16, so that the measuring device arranged inside the sound cabin is not influenced by ambient noise ,
  • the flaps 16 can be pivoted or moved, for example.
  • the flaps 16 are preferably opened and closed by means of an automatic control, which can in particular be coupled to a production control.
  • the sound booth 14 preferably has sufficient insulation to shield ambient noise from the measurement environment in the interior of the booth to such an extent that no significant falsification of measured values can occur. Possibly. can be designed as a so-called anechoic chamber.
  • the relevant noise spectrum is measured in such a way that the noise that is generated is recorded during a complete movement sequence of the sliding roof segment 12.
  • detection is carried out by a plurality of sound converters or microphones 18, which convert the recorded sound into electrical signals.
  • the converted electrical signals are then subjected to amplification, filtering and analysis (cf. FIGS. 3 to 6), from which a trigger signal or a plurality of corresponding trigger signals for identifying a defective or faulty sunroof and / or for other production control are generated.
  • a single microphone 18 can also be provided for recording a noise or airborne sound spectrum of the test object.
  • the number of sound transducers used can be varied depending on the complexity of the test object, the local concentration of the noise sources and the known number of different noise events.
  • the sound cabin 14 may also be dispensed with. However, it must then be ensured that the ambient noise cannot adversely affect and falsify the measurement result.
  • FIG. 2 shows an alternative measuring arrangement in which a plurality of structure-borne noise sensors 19 are arranged on a roof frame 101 of a sliding roof unit, which sensors can be provided as an alternative or in addition to the microphones.
  • the sunroof segment 12 moves completely in the roof frame 101, the airborne sound and / or structure-borne noise spectra are recorded and analyzed to detect possible errors.
  • Such errors can lie in particular in a strong noise development in the drive motor 121 or in the transmission 122, which provides for the feed of drive cables 123, which are each deflected and anchored to the sunroof segment 124 by means of fixings 124. Noises can also occur at these deflection points and are recognized as errors. Further typical sources of noise lie in the guides of the drive cables 123, which, for example, are deficiently deburred or may have too little lubricant.
  • a specific error signal is preferably triggered when an airborne and a structure-borne noise signal are delivered at the same time, which are each assigned to the same measurement location. In this way it can be avoided that noise leads to an incorrect error signal.
  • This can be the case, for example, if a structure-borne noise measurement delivers an error signal that comes from the test object at a certain time and if an airborne sound signal is recorded that is not delivered by the test object but rather, for example, from the environment to the sensor meets. This "AND operation" of the two sound signals increases the measuring accuracy and delivers more reliable error signals.
  • the experimental setups shown in accordance with FIGS. 1 and 2 are to be understood as alternatives or as combinations.
  • a pure airborne sound measurement according to FIG. 1 can be sufficient in many applications.
  • the sound booth 14 may be dispensed with, in particular when using microphones 18 with a strong directional characteristic and with locally very limited noise sources.
  • the structure-borne noise sensors 19 shown in FIG. 2 can either in place of or in addition to the microphones 18. In a configuration with microphones 18 and structure-borne sound sensors 19, additional sound insulation can be dispensed with in many cases.
  • FIG. 3 shows a diagnostic device according to the invention in a simplified basic circuit diagram.
  • a sound signal 20, 21 is recorded with a sensor and converted into an electrical signal 22, amplified in a first amplifier stage 24 and amplified, filtered and / or otherwise influenced in a second amplifier or signal processing stage 26, from which a trigger signal 28 for controlling a Switch 30 or relay or the like. Is formed.
  • the signal of the switch is referred to as switching signal 32.
  • the second amplifier stage 26 can in particular bring about a frequency and / or amplitude range-specific amplification and / or filtering, as a result of which certain, previously known errors can be recognized and selected as specific and distinguishable sound events.
  • the switching signal 32 of the switch 30 or the relay can influence a wide variety of functions.
  • a sensible variant is, for example, to provide the test object with an uncoded or with a coded sticker.
  • a coded sticker can in particular be provided with a barcode, which contains information about the detected errors.
  • the sound signal can be an airborne sound signal 20 and / or a structure-borne sound signal 21.
  • the sensor can be a sound transducer, in particular a microphone 18 or a structure-borne sound sensor 19.
  • FIG. 4 shows an expanded circuit of the diagnostic and testing device according to the invention, in which the electrical signals 22 of the microphone 18 or the microphones 18 or the structure-borne noise sensor 19 after a first amplification in the first amplifier stage 24 - for example an operational amplifier or the like.
  • Like. - Are subjected to an analog / digital conversion in an A / D converter circuit 34, from which the digital signals are filtered in a high-pass and / or low-pass filter in a downstream first filter stage 36 and, if appropriate, frequency range-individually and / or amplitude-range-individually be reinforced.
  • a typical signal can be limited to a frequency range between approximately 800 Hz and approximately 3 to 5 kHz.
  • This restricted frequency range can then be amplified by approx. 20 dB.
  • a narrow-band amplification of approximately 20 dB can also take place in frequency ranges in which the previously defined error noises are to be detected.
  • the level for frequency range-specific amplification is typically referred to as an equalizer.
  • a so-called noise gate certain frequency and amplitude ranges of the filtered digital signal are selected and assigned to certain error events, from which 40 individual event signals can be generated in a downstream matrix circuit.
  • a downstream D / A converter circuit 42 provides for a digital / analog conversion of the digital signal into an analog signal which can already be used as a switching signal 32 or which can be used to form a trigger signal 44 in a threshold switch 46.
  • the trigger signal 44 can be used for a wide variety of purposes, for example to control relays or other electronic or mechanical switches.
  • the threshold switch ensures that a defined switching signal is formed from the trigger signal 44.
  • the mode of operation of the second filter stage 38 - the so-called noise gate - is illustrated in more detail with reference to FIG. 5.
  • a frequency f of the filtered digital signal 48 is plotted on the horizontal axis and its amplitude A after amplification of relevant frequency ranges is plotted on the vertical axis.
  • a further selection is carried out with the aid of the second filter stage 38 with the aid of limited areas 50 and 52. This selection represents a narrower selection of the amplitude range and frequency range from the larger frequency and amplitude range of the digital signal 48 leaving the first filter stage 36. If a signal is detected within the ranges 50 or 52, an error signal is generated therefrom.
  • the number of ranges defined in the second amplifier stage 38 depends on the number of error frequencies previously determined and clearly assignable in experiments, which originate from individual error noises.
  • the signals detected in the respective areas 50 and 52 can be assigned to different switching signals using the programmable or fixed matrix circuit 40. In this way, it is possible to determine the detected errors during the analysis. If the assignment matrix is missing, it can at least be indicated that there is an error. In this case, there is no separation of different errors.
  • the circuit of FIG. 4 only takes into account the signal processing of a sensor. If a plurality of sensors are present, their signals 22 can either be processed in parallel in circuits of the same type in each case or can already be combined in the first amplifier stage 24.
  • FIG. 6 finally shows an additional variant of the diagnostic circuit according to the invention, which refers to the simplified circuit of FIG. 3 and in which the stages downstream of the amplifier 24 are referred to as processing circuit 54 for the sake of simplicity.
  • the electrical signals 22 converted by the microphone 18 or the structure-borne sound sensor 19 can additionally be recorded by means of a recording device 56 so that they can be reproduced again later using a sound transducer, for example a loudspeaker 58 or headphones.
  • a sound transducer for example a loudspeaker 58 or headphones.
  • the recording device 56 preferably stores all of the signals 22 converted by the microphones 18 or by the structure-borne sound sensors 19 in a buffer which is regularly overwritten.
  • the memory content of the buffer store is preferably only permanently stored when a corresponding trigger signal 32a is supplied by the switching device 30.
  • the diagnostic and test method according to the invention or the corresponding device is fundamentally suitable for sound-based testing of all movable test objects in which there is a connection between a malfunction or a lack of quality and a specific change in their noise spectrum. Errors or quality defects that do not change the sound radiation cannot be detected using the described method.
  • the described filtering and frequency range-specific amplification is not absolutely necessary, but that even more complex noise spectra can be compared with a target signal.
  • comparisons of broadband signals require a significantly increased computing and processing effort compared to the described method.
  • a major advantage of the method according to the invention lies in the extremely compact and “slim” processing circuit required for this. The necessary functions can be easily represented by means of fewer integrated circuits that are available at low cost and can be interconnected.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionsüberprüfung von Prüfobjekten, insbesondere zur automatischen Qualitätskontrolle bei deren Fertigung bzw. bei deren Funktionstest am Bandende, bei dem mittels wenigstens eines Sensors ein Luft- und/oder Körperschallspektrum des Prüfobjekts während dessen Funktionssimulation erfasst und in elektrische Signale (22) gewandelt wird, bei dem die elektrischen Signale (22) verstärkt und/oder hochpassgefiltert und/oder tiefpassgefiltert werden, und bei dem zumindest ein begrenzter Frequenzbereich und/oder zumindest ein begrenzter Amplitudenbereich der derart verstärkten und/oder gefilterten Signale zur Erzeugung wenigstens eines Trigger­signals (28, 44) herangezogen wird, das einer bestimmten Fehlfunktion des Prüfobjekts zugeordnet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens und mit einer Verarbeitungsschaltung.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Funktionsüberprüfung von Prüfobjekten
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Funkti- onsüberprüfung von Prüfobjekten mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 14.
Zur Qualitätskontrolle und -Überwachung im Rahmen einer Bauteil- bzw. Modulfertigung sind verschiedene Prüfverfahren bekannt. Neben optischen Kontrollen und Messungen eignen sich zur Fehlererkennung je nach zu prüfenden Objekten Schwingungsmessverfahren, Körperschall- bzw. Luftschallmessungen. Eine automatisierte Funktions- Überprüfung und/oder Fehlerdiagnose bei komplexen beweglichen Bauteilen erfordert meist einen erheblichen Mess- bzw. Prüfaufwand. Als Alternative hierzu bleibt meist nur eine individuelle Kontrolle durch eine prüfende Person.
Aus der DE 296 11 558 U1 und der WO 98/01728 ist eine Vorrichtung zur Erfassung von analogen Messsignalen für die akustische Diagnose von Prüflingen bekannt, bei der mittels Schwingungsaufnehmern analoge Messsignale von einem Prüfobjekt aufgenommen werden. Die Messsignale werden digitalisiert und in ein Schalt- bzw. Triggersignal umgesetzt, das zur weiteren Verarbeitung verwendet werden kann. Als Messaufnehmer werden bei dieser Vorrichtung insbesondere Körperschallsensoren verwendet.
Ein akustisches Diagnosesystem sowie ein entsprechendes Diagnoseverfahren ist in der WO 99/54703 beschrieben. Hierbei werden Schallsensoren zur Wandlung von mechanischen Schwingungen in elektrische Signale eingesetzt. Die gewandelten elektrischen Signale durchlaufen eine Verstärkerstufe, eine Tiefpassfilterung sowie einen Ana- log/Digital-Wandler. In einer nachgeschalteten Signalverarbeitungseinheit werden die Signale analysiert und die einem jeweiligen Prüfobjekt zuordenbaren Fehlerklassen und/oder Güteklassen klassifiziert. Das System umfasst weiterhin eine automatische Archivierung über das Auftreten und die Häufigkeit von Güte- und/oder Fehlerklassen.
Sollen komplexe bewegliche Baugruppen überprüft und einer akustischen Fehleranalyse unterzogen werden, tritt insbesondere das Problem der Signalselektion auf. Aus einer großen Datenmenge müssen die einem Fehler zuordenbaren Teildaten herausgefil- tert und verarbeitet werden. Hierzu ist meist eine relativ aufwendige und leistungsfähige Datenverarbeitung notwendig.
Ein Ziel der Erfindung besteht darin, ein einfach aufgebautes Messverfahren zur Funktionsüberprüfung von Prüfobjekten sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Verfü- gung zu stellen, das eine eindeutige Fehlerkennung und/oder -Zuordnung erlaubt.
Dieses Ziel der Erfindung wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche 1 bzw. 14 erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den jeweils davon abhängigen Ansprüchen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Funktionsüberprüfung von Prüfobjekten, insbesondere zur automatischen Qualitätskontrolle bei deren Fertigung bzw. bei deren Funktionstest an einem Bandende, sieht eine Erfassung eines Luftschallspektrums und/oder eines Körperschallspektrums des Prüfobjekts während dessen Funktionssimulation mittels wenigstens eines Sensors vor. Die vom wenigstens einen Sensor gelieferten elektrischen Signale werden anschließend verstärkt und/oder hochpassgefiltert und/oder tiefpassgefiltert. Zumindest ein begrenzter Frequenzbereich und/oder zumindest ein begrenzter Amplitudenbereich der derart verstärkten und/oder gefilterten Signale wird zur Erzeugung wenigstens eines Triggersignals herangezogen, das einer bestimmten Fehlfunktion des Prüfobjekts zugeordnet ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auf relativ einfache Weise eine Luft- und/oder Körperschallanalyse eines Geräusch- bzw. Vibrationsspektrums des Prüfobjekts erfasst und ausgewertet werden. Auf Basis von zuvor erfassten und bestimmten Fehlerereignissen zuordenbaren spezifischen Geräusch- bzw. Körperschallereignissen kann festgelegt werden, welches Frequenz- und/oder Amplitudenfenster welchem Fehlerereignis zugeordnet werden soll. Hierdurch reduziert sich die zu verarbeitende Datenmenge ganz erheblich, da für die Erzeugung eines Fehlersignals lediglich relativ eng begrenzte Datenmengen benötigt werden. Das Verfahren eignet sich bspw. für die Funktionsüberprüfung komplexer beweglicher Baugruppen im Fahrzeugbau o. dgl. Einem bestimmten Fehlerereignis können selbstverständlich auch zwei oder mehr Frequenz- und/oder Amplitudenfenster zugeordnet sein. Eine solche Zuordnung kann bspw. dann sinnvoll sein, wenn ein spezifischer Fehler sich in unterschiedlichen Luftschall- bzw. Körperschallemis- sionen äußert, die jeweils als charakteristische Schallereignisse verarbeitet werden können.
Beispielsweise können bei einem elektrisch betätigbaren Schiebedach eines Kraftfahrzeuges eine Reihe von typischen Fehlern auftreten, die sich jeweils durch ein be- stimmtes Geräusch, d.h. durch ein spezifisches Luftschallspektrum, bzw. durch bestimmte Vibrationen bemerkbar machen. Diesen spezifischen Abweichungen des Geräusch- bzw. Vibrationsspektrums von einem Normgeräusch kann durch geeignete Filterung und Verstärkung ein bestimmtes Ausgabe bzw. Triggersignal zugeordnet werden. Hierzu müssen zuvor die typischerweise auftretenden Fehler erfasst und hinsichtlich ihres primär relevan- ten Frequenzbereichs sowie hinsichtlich ihrer Schallamplitude eingegrenzt werden. Die auf diese Weise vorher definierten möglichen Fehler können beim späteren Prüf- und Diagnoseverfahren zur Selektion des aufgenommenen Geräusch- bzw. Vibrationsspektrums verwendet werden, wodurch sich die zu verarbeitende Datenmenge auf einen Bruchteil der von den Messaufnehmern erfassten Datenmenge reduziert.
Vorzugsweise ist eine frequenzbereichs-individuelle Signalverstärkung und/oder eine amplitudenbereichs-individuelle Signalverstärkung vorgesehen. Insbesondere kann ein bzw. können mehrere Frequenz- bzw. Amplitudenfenster hinsichtlich eines bestimmten Frequenzbandes und/oder eines bestimmten Amplitudenbereichs selektiert und bestimmten Fehlern zugeordnet werden, so dass bei einem innerhalb eines solchen Fens- ters liegenden Schallereignis ein entsprechendes Triggersignal erzeugt wird. Bei einem zu überprüfenden beweglichen Schiebedach hat sich in der Praxis eine typische maximale Fehlerzahl zwischen drei bis zehn gezeigt, die in vereinzelten Fällen in unterschiedlicher Verteilung auftreten können. Meist tritt bei einem Prüfobjekt nur einer der möglichen Fehler auf, selten mehr als einer. Solche Fehler können bspw. durch unvollständige Entgra- tungen von Metall- oder Kunststoffteilen entstehen, die zu schleifenden oder knackenden Geräuschen führen können. Lagerschäden im Antriebsmotor machen sich ebenfalls durch spezifische Geräusche und/oder Vibrationen bemerkbar. Bei gleichzeitiger Luft- und Körperschallmessung wird ein Fehlersignal vorzugsweise dann ausgelöst, wenn gleichzeitig ein Luft- und ein Körperschallsignal geliefert werden, die jeweils dem gleichen Messort zugeordnet sind. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass Störgeräusche zu einem falschen Fehlersignal führen. Dies kann bspw. dann der Fall sein, wenn zu einer bestimmten Zeit eine Körperschallmessung ein Fehlersignal liefert, die vom Prüfobjekt stammt und wenn gleichzeitig ein Luftschallsignal erfasst wird, das nicht vom Prüfobjekt geliefert wird sondern das bspw. aus der Umgebung auf den Sensor trifft.
Ein typischer Frequenzbereich für auftretende Fehler bei einem elektrisch betätigbaren kann zwischen ca. 800 Hz und ca. 5 kHz liegen. Bei anderen Prüfobjekten kann es notwendig sein, davon deutlich unterschiedliche Frequenzbereiche zu verarbeiten. Die typischerweise auftretenden Frequenzen der Fehlergeräusche definieren gleichzeitig eine Bandbreite, oberhalb und unterhalb derer keine Signalverarbeitung notwendig ist. Diese Bandbreite kann durch die Tiefpass- und Hochpassfilterung festgelegt werden. Die zu verarbeitende Datenmenge reduziert sich auf diese Weise bereits deutlich, bevor sie durch die optionale Definition bestimmter schmaler Frequenzbereiche innerhalb dieser Bandbreite nochmals im ein Vielfaches reduziert wird.
Wahlweise kann eine definierte Zuordnung von Fehlersignalen zu Ausgangssignalen mittels einer Matrix erfolgen. Diese Matrix kann ggf. frei programmierbar sein, wodurch eine universelle Fertigungssteuerung ermöglicht ist, die bspw. einem defekten Prüfobjekt eine bestimmte Markierung, bspw. in Form eines kodierten Aufklebers oder dgl. zuordnet. Ggf. kann auch eine Aussonderung eines als fehlerhaft erkannten Prüfobjekts durch eine Verzweigung im Fertigungsband vorgesehen sein. Eine einfache Möglichkeit zur Markierung kann auch in einer optischen und/oder akustischen Signalausgabe bestehen, die einer Prüfperson signalisiert, dass ein bestimmtes Prüfobjekt einer Nachkontrolle bedarf.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Triggersignal einen Schwellwertschalter ansteuert. Bei einer Verwendung des Triggersignals zur Fertigungssteuerung kann in einer einfachen Ausführungsform das Triggersignal bspw. zur Ansteuerung von Relais oder dgl. verwendet werden, die bestimmte Ereignisse auslösen können. Hierfür wurde bereits ein Eingriff in den Fertigungsablauf genannt. Ein weiteres Ereignis kann bspw. das Aufleuchten einer Lampe, die Ausgabe eines akustischen Signals oder dgl. sein.
Einen weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die vom wenigstens einen Schallwandler gelieferten elektrischen Signale mittels eines Analog/Digitalwandlers in digitale elektrische Signale gewandelt werden. Diese lassen sich in der nachgeschalteten Verarbeitungseinheit leichter, d.h. mit weniger Schaltungsaufwand verarbeiten. Vorzugsweise werden die das Triggersignal bildenden elektrischen Signale zuvor mittels eines Digital/Analogwandlers in analoge Signale gewandelt. Die gesamte Filterung und Frequenz- und Amplitudenselektion des Schallspektrums kann auf diese Weise in digitaler Form erfolgen, so dass die Menge an zu verarbeitenden Daten weiter reduziert werden kann.
Bei einer ersten Variante der Erfindung werden als Sensoren Schallwandler verwendet, die ein Luftschallspektrum des Prüfobjekts erfassen. Als Schallwandler können insbesondere ein oder mehrere Mikrofone verwendet werden, die vorzugsweise eine Richtcharakteristik aufweisen. Damit lassen sich einfache und kostengünstige Messaufbauten realisieren, die zur Erzeugung von zuverlässigen Steuersignalen geeignet sind.
Eine zweite Variante sieht die alternative oder zusätzliche Verwendung von Körperschallsensoren vor, die vor einer Funktionssimulation mit dem Prüfobjekt in Kontakt gebracht werden. Hierzu eignet sich insbesondere eine Stelleinrichtung, mittels derer jeweils ein Körperschallsensor an einem Messpunkt aufgesetzt wird. Je nach typischerweise auftretenden Fehlerereignissen kann ein Körperschallsensor ausreichend sein. Treten bestimmte typische Fehler an mehreren voneinander entfernten Stellen des Prüfobjekts auf, kann es sinnvoll sein, dort jeweils einen Körperschallsensor aufzusetzen. Vorzugsweise werden die Stelleinrichtungen automatisch angesteuert, so dass die Sensoren vor dem Messdurchgang automatisch aufgesetzt und nach dem Messdurchgang wieder automatisch abgehoben werden.
Die Signale jedes Sensors können einzeln verarbeitet werden. Die Signale mehrerer Sensoren können jedoch auch zusammengeführt und in der nachfolgenden Auswerte- und Verstärkereinheit gemeinsam verarbeitet werden. Meist ist es nicht notwendig, die Signale getrennt zu verarbeiten, da einem typischen Fehlerort jeweils ein Schallwandler bzw. Körperschallsensor zugeordnet sein kann, der ein individuelles Frequenz- und Amplitudenfenster ausgeben soll. Da sich die Fenster nicht unbedingt überschneiden, ist keine getrennte Verarbeitung der Signale von mehreren Wandlern erforderlich. Aus Gründen der Einfachheit können als Schallwandler handelsübliche Mikrofone verwendet werden. Eine sinnvolle Variante könnte darin bestehen, bereits in den Schallwandlern eine Filterung vorzusehen, da typischerweise nur sehr begrenzte Frequenzbereiche zu verar- beiten sind. Allerdings käme dann keine Verwendung von handelsüblichen und damit relativ kostengünstigen Mikrofonen mehr in Frage. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das Prüfobjekt und der wenigstens eine Schallwandler während des Prüfablaufs in einem schalldämmenden Raum angeordnet sind. Der schalldämmende Raum kann insbesondere eine schalldämmende bzw. schalltote Kabine oder Kammer sein, die vorzugsweise während des Prüfab- laufs, d.h. während der Funktionssimulation des Prüfobjekts durch Klappen oder dgl. verschlossen wird. Während der Qualitätskontrolle in einer Fertigung kann eine solche Schallkabine in eine Fördereinrichtung integriert werden, so dass alle Prüfobjekte nacheinander die Schallkabine passieren. Nachdem das Prüfobjekt in die Schallkabine eingefahren ist, kann diese allseitig verschlossen werden, so dass keine fremden Schallanteile die nachfolgende Messung verfälschen. Während eines Funktionstests wird ein typischer Bewegungsablauf des komplexen beweglichen Prüflings durchlaufen. Dies kann bei einer Schiebedacheinheit insbesondere ein vollständiger Öffnungs- und Schließvorgang sein. Das hierbei mittels des Mikrofons bzw. der Mikrofone und/oder der Körperschallsensoren aufgenommene Schallspektrum wird der beschriebenen Analyse unterzogen, woraus ein eindeutiges Fehlersignal gewonnen werden kann.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die von den Sensoren bzw. Schallwandlern gelieferten und/oder bereits aufbereiteten elektrischen Signale zusätzlich zwischengespeichert werden um sie bei Bedarf entweder zu archivieren und/oder zusätzlich einem Hörtest durch eine Prüfperson zugänglich zu machen. Auf diese Weise können die zwischengespeicherten Signale zur Verifizierung eines Fehler wiederholt über Lautsprecher bzw. Kopfhörer wiedergegeben werden, so dass eine nochmalige Überprüfung des aufgenommenen Schallspektrums bzw. des einzeln selektierten Fehlersignals durch eine Prüfperson ermöglicht ist.
Die zuvor anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens beschriebenen Vorteile und Varianten beziehen sich in gleicher Weise auf die entsprechende Vorrichtung gemäß Patentanspruch 14. Mit dieser Vorrichtung kann das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 1 durchgeführt werden.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist deren einfacher und kostengünstiger Aufbau. Es werden lediglich wenige Standardkomponenten benötigt, die leicht verfügbar sind. Die Signalverarbeitung stellt keine hohen Anforderungen an die Rechenleistung. Insbesondere werden keine aufwendigen Datenverarbeitungsanlagen benötigt. Die zur Verfügung gestellten Schnittstellen liefern im einfachsten Fall ein Schaltsignal, so dass keinerlei aufwendige Anpassungsarbeiten zur Integration der Diagnoseeinrichtung in einen existierenden Fertigungsablauf erforderlich sind. Als Sensoren eignen sich relativ einfach aufgebaute und kostengünstige Mikrofone bzw. Körperschallsensoren. Diese müssen weder einen besonders linearen Frequenzgang aufweisen, noch müssen sie geeicht sein. Es ist nicht einmal notwendig, dass die Sensoren eine geringe Streuung bzw. Abweichung hinsichtlich ihrer Wandlereigenschaften aufweisen, da größere Abweichungen durch die Art der erfindungsgemäßen Signalverarbeitung und -filterung problemlos ausgeglichen werden können. Als kostengünstige Körperschallsensoren eignen sich bspw. Tonabnehmer für elektroakustische Gitarren o. dgl.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
Figur 1 eine schematische Perspektivdarstellung eines Prüfobjekts während eines Prüfdurchlaufs,
Figur 2 ein Messaufbau zur Erfassung von Luft- bzw. Körperschallemissionen am Beispiel eines Kraftfahrzeug-Schiebedachs,
Figur 3 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung in einer einfachen Variante,
Figur 4 ein schematisches Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung in detaillierterer Ausgestaltung,
Figur 5 ein Diagramm zur Verdeutlichung einer erfindungsgemäßen Filterstrategie und
Figur 6 eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung mit zusätzlichen Komponenten zur Aufzeichnung von Fehlerereignissen.
Figur 1 verdeutlicht einen schematischen Versuchsauf bau, bei dem ein Dachmo- dul 10 mit einem darin angeordneten elektrisch beweglichen Schiebedachsegment 12 einem Funktionstest unterzogen wird. Das Dachmodul 10 ist zum Einbau in ein Kraftfahrzeug (nicht dargestellt) vorgesehen. Das Dachmodul 10 mit dem beweglichen Schiebedachsegment 12 stellt im vorliegenden Ausführungsbeispiel das auf vorliegende Fehler hin zu untersuchende Prüfobjekt im Sinne der Erfindung dar. Im gezeigten Ausführungs- beispiel wird das Dachmodul 10 mittels einer Fördereinrichtung 8 transportiert, die Teil einer Fließbandfertigung sein kann. Das in Figur 1 gezeigte Dachmodul 10 kann bspw. Teil eines Fahrzeugdachs sein, das im lackierten Zustand an den Fahrzeughersteller ausgeliefert wird. Der Versuchsaufbau kann in gleicher Weise zur Fehleranalyse einer Schiebedacheinheit entsprechend Figur 2 verwendet werden.
Zur Diagnose seiner einwandfreien Funktion durchläuft das Dachmodul 10 einen schalldämmenden Raum, insbesondere eine Schallkabine 14 oder dgl., die durch front- und rückseitige Klappen 16 verschließbar gemacht werden kann, so dass die im Inneren der Schallkabine angeordnete Messeinrichtung nicht durch Umgebungsgeräusche beein- flusst wird. Die Klappen 16 können bspw. verschwenkt oder verschoben werden. Vorzugsweise erfolgt das Öffnen und Schließen der Klappen 16 mittels einer automatischen Steuerung, die insbesondere mit einer Fertigungssteuerung gekoppelt sein kann.
Vorzugsweise weist die Schallkabine 14 eine ausreichende Dämmung auf, um Umgebungsgeräusche so weitgehend von der Messumgebung im Inneren der Kabine abzuschirmen, dass keine signifikante Messwertverfälschung auftreten kann. Ggf. kann die Schallkabine 14 als sog. schalltoter Raum ausgebildet werden.
Eine Messung des relevanten Geräuschspektrums erfolgt derart, dass während eines vollständigen Bewegungsablaufs des Schiebedachsegments 12 das dabei entstehende Geräusch erfasst wird. Die Erfassung erfolgt im gezeigten Ausführungsbeispiel durch mehrere Schallwandler bzw. Mikrofone 18, welche den aufgenommenen Schall in elektrische Signale wandeln. Die gewandelten elektrischen Signale werden anschließend einer Verstärkung, Filterung und Analyse unterzogen (vgl. Figuren 3 bis 6), woraus ein Triggersignal oder mehrere entsprechende Triggersignale zur Kennzeichnung eines defekten oder fehlerbehafteten Schiebedachs und/oder zur anderweitigen Fertigungssteue- rung generiert werden.
In einer einfachsten Variante kann auch ein einziges Mikrofon 18 zur Aufnahme eines Geräusch- bzw. Luftschallspektrums des Prüfobjekts vorgesehen sein. Je nach Komplexität des Prüfobjekts, der lokalen Konzentration der Geräuschquellen und der bekannten Anzahl von unterschiedlichen Geräuschereignissen kann die Anzahl der verwen- deten Schallwandler variiert werden. Je nach äußerer Umgebung und typischem Frequenzspektrum der zu analysierenden Schallabstrahlung kann auf die Schallkabine 14 ggf. auch verzichtet werden. Allerdings muss dann gewährleistet sein, dass die Umgebungsgeräusche nicht das Messergebnis zu stark beeinträchtigen und verfälschen können.
Figur 2 zeigt eine alternative Messanordnung, bei der an einem Dachrahmen 101 einer Schiebedacheinheit mehrere Körperschallsensoren 19 angeordnet sind, die alternativ oder zusätzlich zu den Mikrofonen vorgesehen sein können. Bei einem vollständigen Bewegungsablauf des Schiebedachsegments 12 im Dachrahmen 101 werden die Luftschall- und/oder Körperschallspektren aufgenommen und zur Erkennung von möglichen Fehlern analysiert. Solche Fehler können insbesondere in einer starken Geräuschentwicklung im Antriebsmotor 121 bzw. im Getriebe 122 liegen, das für einen Vorschub von Antriebskabeln 123 sorgt, die jeweils umgelenkt und mittels Fixierungen 124 am Schiebedachsegment 124 verankert sind. An diesen Umlenkstellen können ebenfalls Geräusche auftreten, die als Fehler erkannt werden. Weitere typische Geräuschquellen liegen in den Führungen der Antriebskabel 123, die bspw. mangelhaft entgratet sein oder eine zu geringe Schmiermittelmenge aufweisen können.
Bei gleichzeitiger Luft- und Körperschallmessung mit jeweils mehreren Messaufnehmern (Mikrofon 18, Körperschallsensor 19) wird ein spezifisches Fehlersignal vorzugsweise dann ausgelöst, wenn gleichzeitig ein Luft- und ein Körperschallsignal geliefert werden, die jeweils dem gleichen Messort zugeordnet sind. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass Störgeräusche zu einem falschen Fehlersignal führen. Dies kann bspw. dann der Fall sein, wenn zu einer bestimmten Zeit eine Körperschallmessung ein Fehlersignal liefert, die vom Prüfobjekt stammt und wenn gleichzeitig ein Luftschallsignal erfasst wird, das nicht vom Prüfobjekt geliefert wird sondern das bspw. aus der Umge- bung auf den Sensor trifft. Diese „UND-Verknüpfung" der beiden Schallsignale erhöht die Messgenauigkeit und liefert zuverlässigere Fehlersignale.
Die gezeigten Versuchsaufbauten entsprechend den Figuren 1 und 2 sind als Alternativen oder als Kombinationen zu verstehen. So kann eine reine Luftschallmessung gemäß Figur 1 in vielen Anwendungsfällen ausreichen. Je nach Umgebungsbedingungen der Fertigung kann hierbei ggf. auf die Schallkabine 14 verzichtet werden, insbesondere bei Verwendung von Mikrofonen 18 mit starker Richtcharakteristik und bei lokal sehr begrenzten Geräuschquellen. Die in Figur 2 gezeigten Körperschallsensoren 19 können wahlweise anstelle der Mikrofone 18 oder zusätzlich zu diesen eingesetzt werden. Bei einer Konfiguration mit Mikrofonen 18 und Körperschallsensoren 19 kann in vielen Fällen auf eine zusätzliche Schalldämmung verzichtet werden.
Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Diagnosevorrichtung in einem vereinfachten Prinzipschaltbild. Ein Schallsignal 20, 21 wird mit einem Sensor aufgenommen und in ein elektrisches Signal 22 gewandelt, in einer ersten Verstärkerstufe 24 verstärkt und in einer zweiten Verstärker- bzw. Signalverarbeitungsstufe 26 verstärkt, gefiltert und/oder anderweitig beeinflusst, woraus ein Triggersignal 28 zur Ansteuerung eines Schalters 30 oder Relais o. dgl. gebildet wird. Das Signal des Schalters wird pauschal als Schaltsignal 32 bezeichnet. Die zweite Verstärkerstufe 26 kann insbesondere eine frequenz- bzw. ampli- tudenbereichs-individuelle Verstärkung und/oder Filterung bewirken, wodurch bestimmte, vorher bekannte Fehler als bestimmte und voneinander abgrenzbare Schallereignisse erkannt und selektiert werden können. Das Schaltsignal 32 des Schalters 30 bzw. des Relais kann die unterschiedlichsten Funktionen beeinflussen. Es kann bspw. als Teil einer Fertigungssteuerung aufgefasst werden oder in einer einfachsten Form ein optisches oder akustisches Warnsignal auslösen. Eine sinnvolle Variante besteht bspw. darin, das Prüfobjekt mit einem uncodierten oder mit einem codierten Aufkleber zu versehen. Ein codierter Aufkleber kann insbesondere mit einem Barcode versehen sein, worin Informationen über die erkannten Fehler enthalten sind.
Das Schallsignal kann ein Luftschallsignal 20 und/oder ein Körperschallsignal 21 sein. Der Sensor kann ein Schallwandler, insbesondere ein Mikrofon 18 bzw. ein Körperschallsensor 19 sein.
Figur 4 zeigt eine erweiterte Schaltung der erfindungsgemäßen Diagnose- und Prüfvorrichtung, bei der die elektrischen Signale 22 des Mikrofons 18 bzw. der Mikrofone 18 bzw. des/der Körperschallsensoren 19 nach einer ersten Verstärkung in der ersten Verstärkerstufe 24 - bspw. einem Operationsverstärker o. dgl. - in einer A/D- Wanderschaltung 34 einer Analog/Digital-Wandlung unterzogen werden, woraus in einer nachgeschalteten ersten Filterstufe 36 die digitalen Signale hochpass- und/oder tiefpass- gefiltert und ggf. frequenzbereichs-individuell und/oder amplitudenbereichs-individuell verstärkt werden. Ein typisches Signal kann nach Durchlaufen der ersten Verstärkerstufe auf einen Frequenzbereich zwischen ca. 800 Hz und ca. 3 bis 5 kHz eingegrenzt sein. Dieser eingeschränkte Frequenzbereich kann dann um ca. 20 dB verstärkt werden. Wahlweise kann auch eine schmalbandigere Verstärkung um ca. 20 dB in Frequenzbereichen erfolgen, in denen die vorher definierten zu erfassenden Fehlergeräusche liegen. Die Stufe zur fre- quenzbereichs-individuellen Verstärkung wird typischerweise als Equalizer bezeichnet.
In einer nachgeschalteten zweiten Filterstufe 38 - einem sog. Noise-Gate - werden bestimmte Frequenz- und Amplitudenbereiche des gefilterten digitalen Signals ausgewählt und bestimmten Fehlerereignissen zugeordnet, woraus in einer nachgeschalteten Matrixschaltung 40 individuelle Ereignissignale generiert werden können. Eine nachgeschaltete D/A-Wandlerschaltung 42 sorgt für eine Digital/Analog-Wandlung des digitalen Signals in ein analoges Signal, das bereits als Schaltsignal 32 oder das zur Bildung eines Triggersignals 44 in einem Schwellwertschalter 46 verwendet werden kann. Das Triggersignal 44 kann für die verschiedensten Zwecke eingesetzt werden, bspw. zur Ansteue- rung von Relais oder anderen elektronischen oder mechanischen Schaltern. Der Schwellwertschalter sorgt dafür, dass aus dem Triggersignal 44 ein definiertes Schaltsignal gebildet wird.
Die Wirkungsweise der zweiten Filterstufe 38 - des sog. Noise-Gate - wird anhand der Figur 5 näher veranschaulicht. Auf der horizontalen Achse ist eine Frequenz f des gefilterten digitalen Signals 48 und auf der vertikalen Achse dessen Amplitude A nach einer Verstärkung von relevanten Frequenzbereichen aufgetragen. Aus dem in Figur 4 gezeigten begrenzten Ausschnitt eines breiteren Frequenzbereichs wird mit Hilfe der zweiten Filterstufe 38 eine weitere Selektion mit Hilfe von begrenzten Bereichen 50 und 52 durchgeführt. Diese Selektion stellt eine engere amplitudenbereichs- und frequenzbe- reichs-selektive Auswahl aus dem größeren Frequenz- und Amplitudenbereich des die erste Filterstufe 36 verlassenden digitalen Signals 48 dar. Wird ein Signal innerhalb der Bereiche 50 bzw. 52 erkannt, wird daraus ein Fehlersignal erzeugt.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind lediglich zwei zu selektierende Bereiche gezeigt. Die Anzahl der in der zweiten Verstärkerstufe 38 definierten Bereiche hängt in der Praxis von der Anzahl der vorher in Versuchen bestimmten und eindeutig zuordenbaren Fehlerfrequenzen ab, die von individuellen Fehlergeräuschen stammen. Die in den jeweiligen Bereichen 50 bzw. 52 erfassten Signale können mit Hilfe der programmierbaren oder fest eingestellten Matrixschaltung 40 verschiedenen Schaltsignalen zugeordnet werden. Auf diese Weise ist bereits bei der Analyse eine Festlegung der erkannten Fehler möglich. Fehlt die Zuordnungsmatrix, kann zumindest angezeigt wer- den, dass ein Fehler vorliegt. Eine Trennung verschiedener Fehler voneinander findet in diesem Fall nicht statt.
Die Schaltung der Figur 4 berücksichtigt lediglich die Signalverarbeitung eines Sensors. Sind mehrere Sensoren vorhanden, können deren Signale 22 entweder in jeweils gleichartigen Schaltungen parallel verarbeitet oder bereits in der ersten Verstärker- stufe 24 zusammen geführt werden.
Figur 6 zeigt schließlich eine zusätzliche Variante zur erfindungsgemäßen Diagnoseschaltung, die auf die vereinfachte Schaltung der Figur 3 Bezug nimmt und bei der die dem Verstärker 24 nachgeordneten Stufen der Einfachheit halber als Verarbeitungsschaltung 54 bezeichnet werden. Bei dieser Variante können die vom Mikrofon 18 bzw. vom Körperschallsensor 19 gewandelten elektrischen Signale 22 zusätzlich mittels einer Aufnahmeeinrichtung 56 aufgezeichnet werden, um sie später über einen Schallwandler - bspw. einen Lautsprecher 58 oder einen Kopfhörer - nochmals wiedergeben zu können. Auf diese Weise kann der festgestellte Fehler nochmals von einer Prüfperson verifiziert werden, um sicherzugehen, dass tatsächlich ein Fehler vorliegt bzw. um welchen Fehler es sich handelt.
Die Aufnahmevorrichtung 56 speichert vorzugsweise alle von den Mikrofonen 18 bzw. von den Körperschallsensoren 19 gewandelten Signale 22 in einem Zwischenspeicher ab, der regelmäßig überschrieben wird. Vorzugsweise wird der Speicherinhalt des Zwischenspeichers nur dann dauerhaft abgespeichert, wenn von der Schalteinrichtung 30 ein entsprechendes Auslösesignal 32a geliefert wird.
Das erfindungsgemäße Diagnose- und Prüfverfahren bzw. die entsprechende Vorrichtung eignet sich grundsätzlich zur schallgestützten Prüfung aller beweglichen Prüfobjekte, bei denen ein Zusammenhang zwischen einer Fehlfunktion bzw. eines Qualitätsmangels und einer bestimmten Veränderung in ihrem Geräuschspektrum besteht. Fehler oder Qualitätsmängel, die keine Veränderung einer Schallabstrahlung bewirken, können mittels des beschriebenen Verfahrens nicht erkannt werden. Es versteht sich für den Fachmann von selbst, dass die beschriebene Filterung und frequenzbereichs-individuelle Verstärkung nicht unbedingt notwendig ist, sondern dass auch komplexere Geräuschspektren mit einem Sollsignal verglichen werden können. Allerdings bedingen solche Vergleiche von breitband igeren Signalen gegenüber dem beschriebenen Verfahren einen deutlich erhöhten Rechen- und Verarbeitungsaufwand. Dagegen liegt ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens in der dafür notwendigen äußerst kompakten und „schlanken" Verarbeitungsschaltung. Die notwendigen Funktionen können problemlos mittels weniger integrierter Schaltungen dargestellt werden, die kostengünstig verfügbar und miteinander verschaltbar sind.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Funktionsüberprüfung von Prüfobjekten, insbesondere zur automatischen Qualitätskontrolle bei deren Fertigung bzw. bei deren Funktionstest am Bandende, bei dem mittels wenigstens eines Sensors ein Luft- und/oder Körperschallspektrum des Prüfobjekts während dessen Funktionssimulation erfasst und in elektrische Signale (22) gewandelt wird, bei dem die elektrischen Signale (22) verstärkt und/oder hochpassgefiltert und/oder tiefpassgefiltert werden, und bei dem zumindest ein begrenzter Frequenzbereich und/oder zumindest ein begrenz- ter Amplitudenbereich der derart verstärkten und/oder gefilterten Signale zur Erzeugung wenigstens eines Triggersignals (28, 44) herangezogen wird, das einer bestimmten Fehlfunktion des Prüfobjekts zugeordnet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem eine frequenzbereichs-individuelle und/oder eine amplitudenbereichs-individuelle Signalverstärkung erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine definierte Zuordnung von Fehlersignalen zu Ausgangssignalen mittels einer Matrix erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Triggersignal (28, 44) einen Schwellwertschalter (46) ansteuert und/oder zur Fertigungssteuerung eingesetzt wird, insbesondere zur Kennzeichnung und/oder Aussonderung eines als fehlerhaft erkannten Prüfobjektes.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die vom wenigstens einen Sensor gelieferten elektrischen Signale mittels eines A/D-Wandlers (34) in digitale elektrische Signale (48) gewandelt werden und/oder bei dem die das Triggersignal (28, 44) bildenden elektrischen Signale zuvor mittels eines D/A-Wandlers (42) in analoge Signale gewandelt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem als Sensor wenigstens ein Schallwandler, insbesondere ein Mikrofon (18), und/oder wenigstens ein Körperschallsensor (19) verwendet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem nur bei gleichzeitiger Erfassung eines, jeweils dem gleichen Messort zugeordneten Körper- und Luftschallsignals ein Fehlersignal generiert wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , bei dem das Prüfobjekt und der wenigstens eine Sensor in einem schalldämmenden Raum, insbesondere in einer schalldämmenden bzw. schalltoten Kabine oder Kammer (Schallkabine 14) angeordnet sind.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die von den Sensoren gelieferten und/oder bereits aufbereiteten elektrischen Signale zusätzlich zwi- schengespeichert werden und/oder zur Verifizierung eines Fehlers wiederholt über
Lautsprecher (58) bzw. Kopfhörer wiedergegeben werden können.
14. Vorrichtung zur Funktionsüberprüfung von Prüfobjekten, insbesondere zur automatischen Qualitätskontrolle bei deren Fertigung bzw. bei deren Funktionstest am Bandende, mit wenigstens einem Sensor zur Erfassung eines Luft- und/oder Kör- perschallspektrums des Prüfobjekts während dessen Funktionssimulation und zur
Wandlung des Luft- und/oder Körperschallspektrums in elektrische Signale (22), mit einer Verarbeitungsschaltung zur Verstärkung und/oder zur Hochpassund/oder Tiefpassfilterung, zur Erzeugung eines Triggersignals (28, 44) aus einem begrenzten Frequenzbereich und/oder einem begrenzten Amplitudenbereich der derart verstärkten und/oder gefilterten Signale, das einer bestimmten Fehlfunktion des Prüfobjekts zugeordnet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der der wenigstens eine Sensor ein Schallwandler bzw. ein Körperschallsensor (19) ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, bei der das Prüfobjekt und der wenigstens eine Sensor bzw. Schallwandler in einem schalldämmenden Raum, insbesondere in einer schalldämmenden bzw. schalltoten Kabine oder Kammer (Schallkabine 14) angeordnet sind.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004058790B3 (de) * 2004-12-07 2006-06-22 Daimlerchrysler Ag Körperschallsensor sowie Vorrichtung zur akustischen Diagnose defekter Kat-Anlagen von Kraftfahrzeugen
DE102006055768A1 (de) * 2006-11-25 2008-05-29 Continental Teves Ag & Co. Ohg Signalvorverarbeitungseinrichtung für Körperschallsensoren
DE102018132240A1 (de) 2018-12-14 2020-06-18 Christian Walther Prüfvorrichtung, Tiefziehanlage mit Prüfvorrichtung und Prüfverfahren

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0399386A2 (de) * 1989-05-25 1990-11-28 Hughes Aircraft Company Adaptives Analysegerät
DE3926281A1 (de) * 1989-08-09 1991-02-14 Daimler Benz Ag Geraeuschpruefstand fuer pkw-getriebe
US5679900A (en) * 1992-12-08 1997-10-21 Skf Condition Monitoring Envelope enhancement system for detecting paper machine press section anomalous vibration measurements
WO1998023938A1 (en) * 1996-11-29 1998-06-04 Arçelik A.S. A quality control system for testing mechanical devices
EP1088211B1 (de) * 1998-04-17 2003-06-25 Siemens Aktiengesellschaft Akustisches diagnosesystem und -verfahren

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0399386A2 (de) * 1989-05-25 1990-11-28 Hughes Aircraft Company Adaptives Analysegerät
DE3926281A1 (de) * 1989-08-09 1991-02-14 Daimler Benz Ag Geraeuschpruefstand fuer pkw-getriebe
US5679900A (en) * 1992-12-08 1997-10-21 Skf Condition Monitoring Envelope enhancement system for detecting paper machine press section anomalous vibration measurements
WO1998023938A1 (en) * 1996-11-29 1998-06-04 Arçelik A.S. A quality control system for testing mechanical devices
EP1088211B1 (de) * 1998-04-17 2003-06-25 Siemens Aktiengesellschaft Akustisches diagnosesystem und -verfahren

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