Meßsystem und Auswertung

12.7.2006 1

Meßsystem und Auswertung

RotasPro Geräuschanalyse

12.7.2006 2

Discom Industrielle Meß- und Prüftechnik

Die Firma wurde 1985 gegründet. Der Sitz ist Göttingen. Seit 1989 Meßsysteme für die akustische Qualitätssicherung. Zur Zeit 24 Mitarbeiter.

Die Basis-Systeme sind Rotas und MESAM-4 (DC-Entwicklung). Darauf basieren stationäre und mobile Systeme für die Prüfung von Gesamtfahrzeugen (APAS), Getrieben (ROTAS-GP), Zahnrädern (ROTAS-ZP), Kegelrollenlagern (ROTAS-TMO) und einer Reihe weiterer Komponenten.

MESAM 4

APAS-II

Grundsysteme KomponentenprüfungInnengeräusch

ROTAS-Mobil

12.7.2006 3

New Venture Gear, D

Ausgleichsgetriebe

Opel

Schaltgetriebe

Renault, Peugeot

Automatikgetriebe

Robert Bosch Starter, Einspritzpumpen,Produktionsdaten

SKF D, USA, Indien, Ukraine

Kegelrollen-Lager

Saab, S

Schaltgetriebe

Skoda, Cz

Schaltgetriebe

Magna Powertrain

Achsgetriebe

Tongil, Korea

Schaltgetriebe, Dauerlaufprüfung

Volkswagen D,SA,AR, China,B,SK,BR

Getriebe, Innengeräuschprüfung,

ZR-Abrollprüfung, Produktionsdaten

ZF D

ZR-Abrollprüfung

DISCOM: Kunden und Anwendungen

American Axle, USA

Achsgetriebe

Bentley, UK

Innengeräuschprüfung APAS

Borg-Warner, USA,UK

Ausgleichsgetriebe und Achsen

DaimlerChrysler D, US

Kooperation MESAM4, Getriebe und Motoren.

First Automobile Works, China

Schaltgetriebe

Fiat

Schaltgetriebe

Ford, D

ZR-Abrollprüfung

Gearbox, SP

Schaltgetriebe, ZR-Abrollprüfung

Graziano

Schaltgetriebe für Audi, Lamborghini und Ferrari

Hyundai, Korea

ZR-Abrollprüfung

Linamar, Canada

Achsgetriebe

12.7.2006 4

MESAM4, Rotas Analysator-Bauformen

19”-Industrie-PC.3 DSP’s, Drehzahlerfassung,Monitorausgang2.6 GHz P4

BlackBox, 3 DSP’s Frontend, Drehzahlerfassung,Monitorausgang

Mobilsystem, 12 Volt Versorgung3 DSP‘s, Monitorausgang.

12.7.2006 5

1.2 DPM 42- Master

LPT 1

NETZ230

VAC

1.14 HDD

1.15 FDD

1.7 MainboardIntel Pentium III

1000 MHz

ParallelInterface

Interface

1.0 Messrechner Mesam 4SN 020829

Mesam 4

Mesam 4

ZEICHN.NR.:

Projekt:

Tel= 05 51 / 5 48 33 - 0

Fax=05 51 / 5 48 33 - 43

37073 Göttingen

undPrüftechnikIndustrielle Meß-

DD CSS CII OOMMEntwurf: Frank Doll

020201-3Datum: 2002-09-24

Blatt: 1 v on 1

1.13 Soundkarte

LAN 2 1.11 Netzwerkkarte

SCSI 1.10 SCSI-Interface

VGA 1.8 VGA-Controller

USB 1USB 2PS2PS2

COM 1COM 2

1.3 DPM 42- Slave 1

Ein

gän

ge an

alo

g

S 1.1

S 1.2

S 1.3

S 1.4

1.4 DPM 42- Slave 2

Ein

gän

ge an

alo

g

S 2.1

S 2.2

S 2.3

S 2.4

RPM1

230 VAC

M 1

M 2

M 3

M 4

M 1M 2M 3M 4

S 1.1S 1.2S 1.3S 1.4

S 2.1S 2.2S 2.3S 2.4

DPRPM

SYNC

RPM2

Ein

gän

ge an

alo

g

Aout L

DIGRPM

SYNC/TTL

RPM2RPM1

Aout R

Aout L

DIGRPM

SYNC/TTL

RPM2RPM1

Aout R

Aout L

DIGRPM

SYNC/TTL

RPM2RPM1

Aout R

1.5 DP RPM

DPRPMOUT

DPRPMIN

DPRPMOUT

DPRPMIN

Ain L/R

Ain L/R

Ain L/R

1.6 Summations-verstärker

Aout L/RV= 1

Aout L/RV= 0,3

Line out R

Line out L

Line inLineout

2.1

LPT2 1.12 Parallel Interface

LAN 1 1.9 Netzwerkkarte

2.6 GHz P4512 MB Ram

Hardware eine 19“-MESAM 4 Rechners

• DSP Frontend bestehend aus 3 DPM42 Signalproyessormodulen, jedes mit• 4 20-Bit A/D-Wandlern (Sigma/Delta, 50 kHz Fs)• Programmierbare Verstärkung (1,10,100),• AC/DC/ICP- Kopplung, SE und Differentiell• 2 Drehzahleingängen 24 Volt• 1 Drehzahleingang TTL• 1 OT-Synch-Eingang• 2 20-Bit D/A-Wandler (Sigma/Delta, 50 kHz Fs)

• Signalprozessor TMS320C44 mit 4 MByte SRAM• Bus-Interface for Host and DSP-Interlink• Real Time Message Passing OS

• Monitor-Summationverstärker• Drehzahl-Anpassungskarte für Drehzahleingänge bis 100 kHz

• 2.6 GHz Pentium-4 PC-System mit 60 GByte Disk, 512 MByte RAM, Windows-XP Multi-Language Edition.

Industrie-PC mit

• 3 eingebauten DSP-Karten,• 12 Analogkanälen,• 6 unabhängige Drehtakteingängen• Soundaufzeichnung und Wiedergabe.

12.7.2006 6

Parameter- und Grenzwertdatenbank

Parameter- und Grenzwertdatenbank

RotasMessapplikation

RotasMessapplikation

Ergebnis-DatenbankArchive, SQL-DB

Ergebnis-DatenbankArchive, SQL-DB

Web-StatistikWeb-StatistikPräsentationPräsentation

Prüfstands-steuerung

Prüfstands-steuerung

Sensoren

Rotas in einer Prüfstandsapplikation

In dieser Prüfstandsapplikation wird Rotas als stand-alone System mit eigenständiger Parametrierung, Archivierung und Ergebnisdarstellung betrieben.

12.7.2006 7

Rotas Geräuschprüfung

End of Line Test

Trennung und Bewertung der Geräuschanteile der Getriebewellen

Kalibriertes System zum Vergleich mit dem Produktionsprozess und mit dem Fahrversuch

Gleichzeitige Analyseund Bewertung aller Getriebeordnungen

Erkennung von Beschädigungen an Rädern und Lagern

Lernfähiges System mit vorgebbaren Grenzen

Statistische Erfassung der Getriebemessungen

12.7.2006 8

RotasPro trennt das gemessene Geräusch in die Anteile der Komponenten des Getriebes: Antrieb, Zwischenwelle und Abtrieb. Als viertes wird das Gesamtgeräusch ausgewertet.

Aus dem Geräusch wird das Spektrum berechnet. Es zeigt die Charakteristik (den Klang) des Geräusches als Kurve. Im Spektrum zeichnen sich besonders die Zahneingriffs-Ordnungen und deren Harmonische ab.

Zu den Spektren gehören Grenzkurven. Überschreitet ein Spektrum die Grenze, so kann aus dem Ort der Überschreitung auf den Defekt geschlossen werden.

Außerdem werden weitere Werte berechnet, wie Crest, Peak, RMS. Auch zu diesen Werten gibt es Grenzen. Sie zeigen andere Defekte an als die Spektren.

Geräusch-Quellen

Eine hauptsächliche Geräuschquelle sind die Zahnräder.

Analyse von Getriebegeräuschen

12.7.2006 9

Eingang

Pro Umdrehung

Unabhängig von der Eingangsdrehzahl wird eine konstante Anzahl von Meßwerten pro Umdrehung berechnet.

Das Eingangssignal wird mit fester Abtastrate erfaßt und digital weiterverarbeitet.

Eine Neuabtastung liefert die gewünschten Meßwerte. Die exakt gleiche Anzahl von Meßwerten wird für jede Umdrehung des mechanischen Teils unabhängig von der Drehgeschwindigkeit erfaßt.

3 mechanische Wellen werden gleichzeitig und in Echtzeit berechnet.

Ordnungsanalyse

Eingang

Pro Umdrehung

Eingang

Pro Umdrehung

Konstante Anzahlvon Meßwertenpro Umdrehung

12.7.2006 10

Umdrehunssynchrone Getriebeanalyse

Antrieb Zwischen-Welle Abtrieb

Das Getriebegeräusch setzt sichaus der Summe der Einzel-geräusche der mechanischen Komponenten zusammen.

Aus den Übersetzungsverhältnissen lassen sich die Einzelgeräusche zurückgewinnen

UmdrehungssynchroneGetriebeanalyse:Die Signalewerden synchronzu den Getriebe-wellen erfaßt:Akustisches Stroboskop.

Antrieb

Zw.-Welle

Abtrieb

12.7.2006 11

Signal

Hintergrund

Mittelwert:Signal isoliert

Für jede Welle erfolgt die Mittelung synchron zu den Umdrehungen.

Signalkomponenten der betrachteten Welle werden verstärkt, die der anderen Wellen abgeschwächt.

Hier wird das Verfahren für eine Welle gezeigt. Gleichzeitig können jedoch von Rotas drei oder mehr mechanische Wellen gemessen und separiert werden. Gemessen wird in der Regel über einen einzigen Sensor.

Die Sychronisation kann auch für Wellen hergestellt werden, von denen nur das Übersetzungsverhältnis bekannt ist.

Nur damit ist es möglich, die inneren Wellen eines Getriebes voneinander zu trennen.

Synchrone Mittelung I

Signal

Hintergrund

Signal

Hintergrund

+

+

+

+

+

Summe * 1/n =

12.7.2006 12

400 800 1200160020002400280032003600m Rev

-16.0

-8.0

0.0

8.0

16.0

g

ZwAn

-16.0

-8.0

0.0

8.0

16.0

g

ZwAb

-16.0

-8.0

0.0

8.0

16.0

g

TsAb

400 800 1200160020002400280032003600m Rev

-16.0

-8.0

0.0

8.0

16.0

g

ZwAn

-16.0

-8.0

0.0

8.0

16.0

g

ZwAb

-16.0

-8.0

0.0

8.0

16.0

g

TsAb

Synchrone Mittelung II

Beschädigungen werden in dem Synchron-Kanal angezeigt, der auf die beschädigte Welle synchronisiert ist.

Als Meßgröße dient der Crest-Faktordes Zeitsignals

Crest = Spitzenwert/Effektivwert

AG4 V4.0 Typ 39 Palette 67 04.Jun'2000,17:10:16-------------------------------------------------------------------Code Fehlertext Gang Ist Grenz Mw E Kx 448 Beschaedigung 3.-Gang / Zug 3-Z 16.8/ 12.0/ 9.5 Crest ZwAn--------------------------------------------------------------------

AG4 V4.0 Typ 39 Palette 67 04.Jun'2000,17:10:16-------------------------------------------------------------------Code Fehlertext Gang Ist Grenz Mw E Kx 448 Beschaedigung 3.-Gang / Zug 3-Z 16.8/ 12.0/ 9.5 Crest ZwAn--------------------------------------------------------------------

12.7.2006 13

Entfernung der Zahneingriffsfrequenz

• Umdrehungssynchrone Analyse des Körperschalls in der Zweiflanken-Abrollprüfung.

• Erkennung falscher Zahnräder durch einen weiteren Spektralkanal.

• Unterdrückung der Zahneingriffsordnungen bei der Beschädigungserkennung zur Erhöhung der Empfindlichkeit:

• Von jedem Zahn wird der Mittelwert der drei rechten und der drei linken Zähne subtrahiert.

• Selbstlernendes Verfahren, das Grenzen für die Erkennung falscher Zahnräder sowie Grenzen für die Erkennung von Geometrieproblemen ermittelt.

• Die Grenzen für die Beschädigungserkennung können fest eingestellt werden.

Ausschnitt aus der Konfigurationsansicht des Analysators,

100 200 300 400 500 600 700 800 900 m Rev

-2.0

-1.0

0.0

1.0

2.0Abtr.

-2.0

-1.0

0.0

1.0

2.0

g

Abtr.Z

Oben: Umdrehungssynchrones Zeitsignal eines beschädigten Zahnrads. Unten: Das Signal nach Entfernen der Zahneingriffsordnung.

12.7.2006 14

50 60 70 80 90 100 110 120 130 Ord

40

50

60

70

80

dBV

Mix

Antrieb

Umdrehungssynchrone Analyse liefert nach Mittelung periodische Signale, die ohne Fourier-Fenster analysiert werden können.

Damit lassen sich im Spektralbereich Ordnungen mit bis zu 60 dB Dämpfung zur Nachbarordnung trennen.

Rundlauf-Fehler können durch die hohe Auflösung klar von Eingriffsfrequenzen getrennt werden. Nur damit ist auch eine eindeutige Zuordnung der Rundlauffehler zu den Getriebewellen möglich.

Blau: Spektrum eines Getriebes mit konventioneller Ordnungsanalyse (Kaiser-Bessel Fenster).

Grün: Ordnungsspektrum des umdrehungsynchron gewonnenen Signals

Synchrone Mittelung III

ZE 2 *ZE

Rundl. Geisterordnung

12.7.2006 15

Trennung von Verzahnungsfehlern

Im akustischen Signal sind dieAnteile aller Verzahnungen enthalten.

Aus den Übersetzungsverhältnissen des Getriebes lassen sich Ausschnitte des Signals ermitteln, die zu einer Umdrehung einer Welle gehören.Die Zahneingriffspegel sind physikalisch bedingt nur von der Zahnradpaarung abhängig.

Rundlauffehler und Oberflächenfehler jedoch lassen sich den Wellen und Zahnrädern zuordnen. Dazu gehören:

� Exzentrizitäten, � Abweichung von der Kreisform� Teilungsfehler,� Oberflächenwelligkeiten

(Geisterordnungen)� Beschädigungen

Z1

16

Z2

20

Z 1

1 6

Z 2

2 0

Der Zahneingriff hängt von der Paarung ab.

Rundlauf- und Oberflächenfehlerlassen sich den Rädern zuordnen.

16

20

16

20

12.7.2006 16

Fouriertransformation: Ordnungsspektrum

Zeitsignal und Ordnungsspektrum, Zahngeometrie

5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 Ord

60

70

80

90

100

dBV

Oran.SK1

5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 Ord

60

70

80

90

100

dBV

Oran.SK1

400 800 1200160020002400280032003600m Rev

-2.0

-1.0

0.0

1.0

2.0

V

Oran.SK1

400 800 1200160020002400280032003600m Rev

-2.0

-1.0

0.0

1.0

2.0

V

Oran.SK1

Sinusgleichförmiger Zahneingriff

Ordnung bei Zähnezahl 5Grundwelle H1

400 800 1200160020002400280032003600m Rev

-2.0

-1.0

0.0

1.0

2.0

V

Oran.SK1

400 800 1200160020002400280032003600m Rev

-2.0

-1.0

0.0

1.0

2.0

V

Oran.SK1

5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 Ord

60

70

80

90

100

dBV

Oran.SK1

5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 Ord

60

70

80

90

100

dBV

Oran.SK1

Dreieckungleichförmiger Zahneingriff

Oberwellen bei geradenVielfachen der Zähnezahl 5H1, H3, H5, ..

400 800 1200160020002400280032003600m Rev

-2.0

-1.0

0.0

1.0

2.0

V

Oran.SK1

400 800 1200160020002400280032003600m Rev

-2.0

-1.0

0.0

1.0

2.0

V

Oran.SK1

5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 Ord

60

70

80

90

100

dBV

Oran.SK1

5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 Ord

60

70

80

90

100

dBV

Oran.SK1

Sägezahnstark ungleichförmiger Zahneingriff

Starke Oberwellen bei denVielfachen der Zähnezahl 5H1, H2, H3, ..

Zahnrad mit 5 Zähnen, 4 Umdrehungen betrachtet

12.7.2006 17

Fouriertransformation: Ordnungsspektrum

Zeitsignal und Ordnungsspektrum, Modulationen

400 800 1200160020002400280032003600m Rev

-2.0

-1.0

0.0

1.0

2.0

V

Oran.SK1

400 800 1200160020002400280032003600m Rev

-2.0

-1.0

0.0

1.0

2.0

V

Oran.SK1

5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 Ord

60

70

80

90

100

dBV

Oran.SK1

5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 Ord

60

70

80

90

100

dBV

Oran.SK1

Sinus mit Sinusmodulationgleichförmiger Zahneingriffmit Exzentrizität

Ordnung bei Zähnezahl,Grundwelle H1 mit Seiten-bändern +/- 1 Ordnung

5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 Ord

60

70

80

90

100

dBV

Oran.SK1

5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 Ord

60

70

80

90

100

dBV

Oran.SK1

400 800 1200160020002400280032003600m Rev

-2.0

-1.0

0.0

1.0

2.0

V

Oran.SK1

400 800 1200160020002400280032003600m Rev

-2.0

-1.0

0.0

1.0

2.0

V

Oran.SK1

Dreieck mit Sinusmodulationungleichförmiger Zahneingriffmit Exzentrizität

Oberwellen H1, .. mitSeitenbändern +/- 1 Ordnung

400 800 1200160020002400280032003600m Rev

-2.0

-1.0

0.0

1.0

2.0

V

Oran.SK1

400 800 1200160020002400280032003600m Rev

-2.0

-1.0

0.0

1.0

2.0

V

Oran.SK1

5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 Ord

60

70

80

90

100

dBV

Oran.SK1

5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 Ord

60

70

80

90

100

dBV

Oran.SK1

Dreieck mit Dreiecksmodulationungleichförmiger Zahneingriffmit Rundlauffehlern

Oberwellen H1, .. mitSeitenbändern +/- n.Ordnung

Zahnrad mit 5 Zähnen, 4 Umdrehungen betrachtet

12.7.2006 1820 40 60 80 100 120 140 160 180 Ord

30

45

60

75

90

dBV

Antrieb

W1Lim

30

45

60

75

90

dBV

Zw.W

W2Lim

30

45

60

75

90

dBV

Abtrieb

W3Lim

30

45

60

75

90

dBV

Total

MixLim

Ordnungsspektrum eines Automatikgetriebes.

Geräuschanteile von oben: AntriebswelleZwischenwelleTriebwelleGesamt-Spektrum aller Komponenten

Ordnungsspektrum eines Automatikgetriebes.

12.7.2006 19

Ordnungsspektren R25, 5-Z

8.0 16.0 24.0 32.0 40.0 48.0 56.0 64.0 72.0 Ord

70

80

90

100

110

dBg

AW

SK1-lim

70

80

90

100

110

dBg

VGW

SK2-lim

70

80

90

100

110

dBg

HW

SK3-lim

70

80

90

100

110

dBg

Mix

Mix-lim

8.0 16.0 24.0 32.0 40.0 48.0 56.0 64.0 72.0 Ord

70

80

90

100

110

dBg

AW

SK1-lim

70

80

90

100

110

dBg

VGW

SK2-lim

70

80

90

100

110

dBg

HW

SK3-lim

70

80

90

100

110

dBg

Mix

Mix-lim

Antrieb

VGW

HW

Mix

Antrieb H1 Antrieb H2

VZ1 H1 VZ1 H2VZ5 H1 VZ5 H2

5. Gg H1 5. Gg H2OW 5. Gg

-10 dB-12 dB

Grenzkurven:rot

O-Spektren:schwarz

Antrieb: 26 ZVZ1: 35 ZVZ 4: 43 Z5. Gg 27 Zi = 1.1764

12.7.2006 20

Bewertung von Ordnungsspektren

10 20 30 40 50 60 70 80 90 Ord

45

60

75

90

105

dBgVGW

VGW-lim

Die Ordnungsspektren der Synchronkanäleund des Mixkanals werden mit einer Grenz-kurve verglichen. Jeder Ordnung dieser Grenzkurve ist ein Fehlercode zugeordnet, der im System automatisch vergeben werden kann. Bei Überschreitung wird eine Klartext-Fehlermeldung ausgelöst.

Die Grenzkurven bestehen aus Abschnitten,die über einen Lernvorgang ermittelt werdensowie aus Abschnitten, die fest vorgegeben werden können.

Das automatische Lernen wird in Ordnungsbereichen angewandt, über die zunächst keine Kenntnisder Geräuschauswirkungen vorliegt. Hierzu gehören Teilungsfehler, Geister-ordnungen und Lagergeräusche im Mix-Kanal.

Die festen Grenzen werden nach Fahrversuchenauf die Zahneingriffsordnungen und derenSeitenbänder angewandt (“Hüte“), um unzulässige Ab-weichungen der Zahngeometrie und des Rundlaufs festzustellen

12.7.2006 21

10 20 30 40 50 60 70 80 90 Ord

20

40

60

80

100

dBg

MaxBnd

MinBnd

StdDev

AW-avg

SK1-lim

10 20 30 40 50 60 70 80 90 Ord

20

40

60

80

100

dBg

MaxBnd

MinBnd

StdDev

AW-avg

SK1-lim

Spektrale Grenzkurven

Grenzkurve aus Mittelwert + Offset + n-fache Standardabweichung. Begrenzung durch:Hüte, Min- und Max-Polygon

Hüte für Zahneingriffsordnungen und Seitenbänder

12.7.2006 22

Lernverfahren

Gelernt wird für die zu bewertenden Größen

Mittelwert (MW) undStandardabweichung (STD)

Aus diesen statistischen Größen wird die Grenze G gebildet als

G = MW + Offset + n* STD.

Offset und Faktor der Standardabweichung nsind wählbar. Für Spektren ist ein Offset von5 dB und dreifache Standardabweichung geeignet.

Die Grenze G wird über Maximum- und Minimumwerte daran gehindert, zu hohe oder zu niedrige Werte anzunehmen.

Das Lernverfahren besteht aus einem Grundlernen (meisten 5 Aggregate), in dem alle Teile hinzugenommen werden, die unterhalb der Maximalgrenze liegen.

Danach kommt das Hinzulernen für ca. 100 Aggregate (einstellbar). Hier wird jedes Aggregat bereits mit der bisher berechneten Grenze bewertet. Nur gute Teile werden hinzugelernt.

Auch das laufende Hinzulernen mit einer einstellbaren Zeitkonstanten ist selektierbar.

Während der gesamten Lernphase sind die festen Grenzen aktiv und verhindern, dass Aggregate mit Beschädigungen und zu hohenZahneingriffsordnungen durchgelassen werden.

Was wird gelernt Wie wird gelernt

12.7.2006 23

Bewertung von Meßgrößen

Zur Erkennung von Beschädigungen, losen Teilen und Lagerfehlern werdenaus dem umdrehungssynchronen Zeitsignaljeder Welle sowie aus dem Gesamtsignallaufend die folgenden Werteberechnet und mit Grenzwerten verglichen:

Crest-Wert (= Spitzenwert/Effektivwert)Effektiv-WertSpitzen-Wert

Zusätzlich werden Sensorsignale vomKörperschall- und vom Drehzahlsensorüberwacht.

Der Grenzwert kann fest eingestellt werdenoder wie bei den Spektren gelernt werden. Zu jeder Grenzwertüberschreitung gehört einFehlercode, der zu einer Klartextmeldungführt.

Die Einstellungen werden gangspezifisch in der Getriebedatenbank Rotas vorgenommen.

400 800 1200160020002400280032003600m Rev

-20

-10

0

10

20

g

AW

400 800 1200160020002400280032003600m Rev

-20

-10

0

10

20

g

AW

12.7.2006 24-12.0 -8.0 -4.0 0 4.0 8.0 12.0 16.0 20.0 mm

-400

-200

0

200

400 N

-400

-200

0

200

400

N

-400

-200

0

200

400

N

R-Gang

1-Gang

2-Gang

3-Gang

4-Gang

5-Gang

Messungen an der Schaltwelle. Hier dargestellt: Ein Seriengetriebe.

Aufnahme der Schaltkraft über dem Schaltweg

Positive Kräfte: Einlegen eines Gangs

Negative Kräfte: Herausnehmen eines Gangs

Gang einlegen: Im Fenster A muß die Schaltkraftfläche über dem Fensterwert einen einstellbaren Mindestwert erreichen: Synchronring vorhanden.

Gang einlegen Im Fenster B darf die Kraft die Fensterobergrenze nicht überschreiten. Sonst: Schwerschalter

Gang herausnehmen: In zwei unabhängig parametrierbaren Fenstern C, D darf die Kraft die Fensterobergrenze nicht überschreiten. Sonst: Schwerschalter.

B

A

C D

Schaltkraft-Bewertungsverfahren

12.7.2006 25

;int. code: ext. code "error text" priority error-group ;---------------------------------------------------------- ;;------ Ordnungsüberschreitungen, nicht Zahneingriff 100: 100 "Getriebe Ordnung laut - Lager" 500101: 101 "Antriebswelle laut" 500102: 102 "Vorgelegewelle laut" 500103: 103 "Hauptwelle laut" 500104: 104 "RLR laut" 500

;------ Zahneingriff, Zentralordnungen, 1..n Harmonische ; immer im Kraftfluss111: 111 "Antriebswelle ZE laut" 600112: 112 "Verzahnung I ZE laut" 600

;------ R-Gang113: 113 "RLR ZE laut" 600114: 114 "VZ-4 RG VGW ZE laut" 600115: 115 "RwG RG HW ZE laut" 600

;------ 1.-Gang116: 116 "VZ-4 1G VGW ZE laut" 600117: 117 "1.Gg HW ZE laut" 600




;------ Rundlauf, Seitenbänder, 1..n Harmonische ; immer im Kraftfluss211: 211 "Antriebswelle Rundlauf" 700212: 212 "Verzahnung I Rundlauf" 700

;------ R-Gang213: 213 "RLR Rundlauf" 700214: 214 "VZ-4 RG VGW Rundlauf" 700215: 215 "RwG RG HW Rundlauf" 700

;------ 1.-Gang216: 216 "VZ-4 1G VGW Rundlauf" 700217: 217 "1.Gg HW ZE Rundlauf" 700

;------ 2.-Gang218: 218 "VZ-3 2G VGW Rundlauf" 700219: 219 "2.Gg HW Rundlauf" 700








;------ Rundlauf, Seitenbänder, 1..n Harmonische ; immer im Kraftfluss211: 211 "Antriebswelle Rundlauf" 700212: 212 "Verzahnung I Rundlauf" 700

;------ R-Gang213: 213 "RLR Rundlauf" 700214: 214 "VZ-4 RG VGW Rundlauf" 700215: 215 "RwG RG HW Rundlauf" 700



;int. code: ext. code "error text" priority error-group ;----------------------------------------------------------



;------ Beschädigungen, Crest 300: 300 "Getriebe Klopfer" 900

;------ R-Gang310: 310 RLR Klopfer" 900311: 311 "VZ-4 o. VZ-1 RG VGW Klopfer" 900312: 312 "RwG RG HW Klopfer" 900

;------ 1.-Gang320: 320 "Antrieb Klopfer" 900321: 321 "VZ-4 o. VZ-1 1G VGW Klopfer" 900322: 322 "1.Gg HW Klopfer" 900




;------ Getriebe sehr laut, 1-5 Gang RMS, Peak 400: 400 "Getriebe sehr laut" 950401: 401 "Antriebswelle sehr laut" 950402: 402 "Vorgelegewelle sehr laut" 950403: 403 "Hauptwelle sehr laut" 950

;------ Systemfehler 901: 901 "Kein Koerperschall-Signal" 999911: 911 "Kein Dz-Signal" 999912: 912 "DzMin nicht erreicht" 999913: 913 "DzMax ueberschritten" 999

;int. code: ext. code "error text" priority error-group ;----------------------------------------------------------



;------ Beschädigungen, Crest 300: 300 "Getriebe Klopfer" 900

;------ R-Gang310: 310 RLR Klopfer" 900311: 311 "VZ-4 o. VZ-1 RG VGW Klopfer" 900312: 312 "RwG RG HW Klopfer" 900





;------ Getriebe sehr laut, 1-5 Gang RMS, Peak 400: 400 "Getriebe sehr laut" 950401: 401 "Antriebswelle sehr laut" 950402: 402 "Vorgelegewelle sehr laut" 950403: 403 "Hauptwelle sehr laut" 950

;------ Systemfehler 901: 901 "Kein Koerperschall-Signal" 999911: 911 "Kein Dz-Signal" 999912: 912 "DzMin nicht erreicht" 999913: 913 "DzMax ueberschritten" 999

Fehlermeldungen Längs-Getriebe

12.7.2006 26















Fehlermeldungen Ausschnitt

12.7.2006 27

R2528 Typ R25 Seriennr. 1480889 29.May'2000,06:12:10 Getriebe n.i.O. *** -------------------------------------------------------------------------------- Code Fehlertext Gang Ist Grenz Mw E O/Tp Kx 6 Rücklaufrad laut R-Z 98.5/ 93.0/ 88.4 dBg 29.00 RLR 13 Rundlauffehler VZ I 2-Z 102.3/ 97.0/ 91.9 dBg 72.00 VGW -------------------------------------------------------------------------------- R2528 Typ R25 Seriennr. 1480984 29.May'2000,06:27:05 Getriebe n.i.O. *** -------------------------------------------------------------------------------- Code Fehlertext Gang Ist Grenz Mw E O/Tp Kx 3 VZ I laut 1-S 108.2/106.0/101.2 dBg 70.00 VGW 2 Antriebswellenrad laut 1-S 109.0/106.0/101.2 dBg 52.00 AW -------------------------------------------------------------------------------- R2528 Typ R25 Seriennr. 1480992 29.May'2000,06:37:35 + Getriebe i.O. + -------------------------------------------------------------------------------- R2528 Typ R25 Seriennr. 1480986 29.May'2000,06:56:04 Getriebe n.i.O. *** -------------------------------------------------------------------------------- Code Fehlertext Gang Ist Grenz Mw E O/Tp Kx 12 Rundlauffehler Rad AW 1-S 105.2/101.0/ 91.6 dBg 55.00 AW -------------------------------------------------------------------------------- R2528 Typ R25 Seriennr. 1480985 29.May'2000,07:07:58 + Getriebe i.O. + -------------------------------------------------------------------------------- R2528 Typ R25 Seriennr. 1480990 29.May'2000,07:18:56 + Getriebe i.O. + -------------------------------------------------------------------------------- R2528 Typ R25 Seriennr. 1480987 29.May'2000,07:43:06 + Getriebe i.O. + -------------------------------------------------------------------------------- R2528 Typ R25 Seriennr. 1480988 29.May'2000,07:53:45 + Getriebe i.O. + -------------------------------------------------------------------------------- R2528 Typ R25 Seriennr. 1480991 29.May'2000,08:04:02 + Getriebe i.O. + -------------------------------------------------------------------------------- R2528 Typ R25 Seriennr. 1480991 29.May'2000,08:05:00 + Getriebe i.O. + ------------------------------------------------------------------------------- R2528 Typ R25 Seriennr. 1480650 29.May'2000,08:26:50 + Getriebe i.O. + -------------------------------------------------------------------------------- R2528 Typ R25 Seriennr. 1481405 29.May'2000,11:17:24 + Getriebe i.O. + --------------------------------------------------------------------------------

R2528 Typ R25 Seriennr. 1480889 29.May'2000,06:12:10 Getriebe n.i.O. *** -------------------------------------------------------------------------------- Code Fehlertext Gang Ist Grenz Mw E O/Tp Kx 6 Rücklaufrad laut R-Z 98.5/ 93.0/ 88.4 dBg 29.00 RLR 13 Rundlauffehler VZ I 2-Z 102.3/ 97.0/ 91.9 dBg 72.00 VGW -------------------------------------------------------------------------------- R2528 Typ R25 Seriennr. 1480984 29.May'2000,06:27:05 Getriebe n.i.O. *** -------------------------------------------------------------------------------- Code Fehlertext Gang Ist Grenz Mw E O/Tp Kx 3 VZ I laut 1-S 108.2/106.0/101.2 dBg 70.00 VGW 2 Antriebswellenrad laut 1-S 109.0/106.0/101.2 dBg 52.00 AW -------------------------------------------------------------------------------- R2528 Typ R25 Seriennr. 1480992 29.May'2000,06:37:35 + Getriebe i.O. + -------------------------------------------------------------------------------- R2528 Typ R25 Seriennr. 1480986 29.May'2000,06:56:04 Getriebe n.i.O. *** -------------------------------------------------------------------------------- Code Fehlertext Gang Ist Grenz Mw E O/Tp Kx 12 Rundlauffehler Rad AW 1-S 105.2/101.0/ 91.6 dBg 55.00 AW -------------------------------------------------------------------------------- R2528 Typ R25 Seriennr. 1480985 29.May'2000,07:07:58 + Getriebe i.O. + -------------------------------------------------------------------------------- R2528 Typ R25 Seriennr. 1480990 29.May'2000,07:18:56 + Getriebe i.O. + -------------------------------------------------------------------------------- R2528 Typ R25 Seriennr. 1480987 29.May'2000,07:43:06 + Getriebe i.O. + -------------------------------------------------------------------------------- R2528 Typ R25 Seriennr. 1480988 29.May'2000,07:53:45 + Getriebe i.O. + -------------------------------------------------------------------------------- R2528 Typ R25 Seriennr. 1480991 29.May'2000,08:04:02 + Getriebe i.O. + -------------------------------------------------------------------------------- R2528 Typ R25 Seriennr. 1480991 29.May'2000,08:05:00 + Getriebe i.O. + ------------------------------------------------------------------------------- R2528 Typ R25 Seriennr. 1480650 29.May'2000,08:26:50 + Getriebe i.O. + -------------------------------------------------------------------------------- R2528 Typ R25 Seriennr. 1481405 29.May'2000,11:17:24 + Getriebe i.O. + --------------------------------------------------------------------------------

Berichtsprotokoll

Zu jedem Getriebe wird ein Berichtausgedruckt und gespeichert. Enthalten sind Typ, Seriennummer,Uhrzeit und Fehlerbericht. Es gibt drei Berichtsformen:Kurz: Nur Seriennummer f. gute Getriebe,Berichtszeilen für schlechte GetriebeNormal: Berichtszeile f. jedes GetriebeLang: Sämtliche Meßwerte als Tabelle

Ca. 300 Meßwerte pro Getriebe werdenin einer statistischen Datenbank fürdie Trendanalyse sowie für dieEinstellung von Grenzwerten ausdem Produktionsprozeß herausabgespeichert. 5000 Getriebe: ca. 20 MByte

An den Prüfstand werden die 10wichtigsten Fehler zur Abspeicherungauf Datenträger oder zur Anfertigung eines Gesamt-Getriebeprotokolls übermittelt.

12.7.2006 28

Geräuschübertragung in den Innenraum

Fahrgeräusche

12.7.2006 29

Fahrzeugmessungen mit Rotas-Mobil

M2M1 M3 M4 AccelSpeed

OrderResamp

FFT

+

Average

Spectro-gramm

Order-tracks

Getriebegeräusche im Fahrzeug sind durch Hohlraumresonanzen des Innenraums sehr abhängig von der Messposition. Es werden daher vier Mikrofone verwendet, deren Ordnungs-Spektren energetisch gemittelt werden.

Zusätzlich ermöglicht ein Beschleunigungssensor am Getriebe die Bewertung der Getriebeanregung. Prüfstandsbedingungen werden hier mit Innenraummessungen ideal verglichen.

12.7.2006 30

Fahrzeug: Körperschall und Luftschall im Innenraum

12.7.2006 31

Ordnungs-Pegelverläufe

Die dominanten Getriebe--Geräuschquellen im Fahrzeug sind häufig die Zahneingriffsordnungen und ihre Seitenbänder.

Die genaue, drehzahlabhängige Bewertung ist mit der Auftragung von Pegelverläufen möglich.

Grundzahneingriffsordnug (H1) und Oberwellen werden über der Antriebszahl aufgetragen und mit Grenzkurven versehen.

Die Pegelverläufen hängen vom Drehmoment, von der Drehrichtung und den im Getriebe und im Prüfstand vorhandenen Resonanzen ab.

12.7.2006 32

Ordnungs-Pegelverläufe

Grundzahneingriffsordnug (H1) wie auch Oberwellen werden über der Antriebszahl aufgetragen und mit Grenzkurven versehen.

Die Pegelverläufen hängen vom Drehmoment, von der Drehrichtung und den im Getriebe und im Prüfstand vorhandenen Resonanzen ab.

Bandpegel bewerten Mittel- und Maximalwert der Pegelverläufe in mehreren Drehzahlbändern. Diese Einzahlkennwerte lassen sich statistisch leicht handhaben.

Bandpegel

Messwert Kurve 1 Kurve 2 H1 Max Bd1 79.1 dB 75.5 dBH1 Aver Bd1 76.2 dB 71.9 dB

12.7.2006 33

RotasProAnalyse-System


PrüflingPrüfling

SPS-SteuerungSPS-Steuerung

Getriebe-Datenbank derKonstruktions- und Analyseparameter


Produktions-Datenbanken für statistische Auswertungen


Anaysator-Anzeige

und Bedienung

Anaysator-Anzeige

und Bedienung

Report______________________

Report______________________

Gesamtsystem Rotas GP

Archiv der Spektren und Ordertracks




PrüflingPrüfling

SPS-SteuerungSPS-Steuerung





Anaysator-Anzeige

und Bedienung

Anaysator-Anzeige

und Bedienung

Report______________________

Report______________________

Gesamtsystem Rotas GP



12.7.2006 34

Verwaltung von Prüffeldern

Server

Auswertung undParametrierung

Prüfstände

Intranet

DatenParameter

Arbeitsplatzmit Internet-Explorer

Zentrale Archivierung der LiniendatenZentrale Parametrier-Daten

Auswertung und Parametrierung von jedem Arbeitsplatz mit Intranet-Anbindung (und Datenbankwerkzeugen)

12.7.2006 35

Übertragung über das Netzwerk

ROTASMessprogramm

Messrechner Server

Messdaten-Archiv (SQL

Server)

Messdaten-Archiv (SQL

Server)

Arc

hiv

– e

in

Prü

fdu

rch

lau

f

Arc

hiv

– e

in

Prü

flau

f

Arc

hiv

– e

in

Prü

flau

f

\outbox: \inbox:

Collector-Programm

GetriebeParameter-Datenbank

GetriebeParameter-Datenbank

Lokale Kopie

12.7.2006 36

Inhalt der SQL-Datenbank

Allgemeine DatenTyp, Linie, Zeitpunkt, Bewertung, ...

Fehlerberichte - Fehlercodes, zugehörige Meßwerte, Grenzen

Protokollwerte - Meßwerte für statistische Auswertung

Ordnungsspektren - für jeden Gang die bewerteten Spektren

Ordnungs-Tracks - Kurven Ordnungen über Drehzahl u.ä.

Schaltkräfte - Kurven Kraft über Weg der Schaltkraftmessung

etc...

Die SQL-Datenbank enthält in Tabellenform die allgemeinen Daten aller Prüfungen sowie jeweils in binären Blöcken die weiteren Informationen und Meßwerte/-Kurven.

Die binären Blöcke sind durch ActiveX-Objekte für Abfragen und Auswertungen zugänglich.

Zur Kompaktierung der Datenbank können nicht mehr benötigte Datenblöcke gelöscht werden (z.B. nach einem Jahr Löschen der Spektren). Dies beeinflußt nicht die Auswertung der übrigen Daten.

Für jede Messung:

12.7.2006 37

Gespeicherte Daten

In der Messdatenbank abgelegt werden:

• allgemeine Daten (Typ, Linie, Prüfzeit, Bewertung usw.)

• Spektren, Meßkurven und Grenzkurven

• Fehlerberichte

• weitere Meßwerte und –Kurven (z.B. Schaltkraft)

• optional: vom Prüfstand übermittelte Werte

Aufgrund der flexiblen Archiv-struktur können später weitere Objekte der Archivierung hinzu-gefügt werden.

12.7.2006 38

Zur Überwachung von Ordnungsspektren über einen Produktionszeitraum eignen sich Campbell- oder 3-D-Diagramme. Schnittlinien zeigen die Daten eines Einzelaggregats oder die Zeitreihe einer Spektralenergie

Spektral-Statistiken

12.7.2006 39

Gelbe Felder sind auszufüllen, grüne Felder werden automatisch berechnet.

Rotas Getriebe-Datenbank

12.7.2006 40

Verwaltung von Getriebedaten

Beim einem neuen Getriebetypkönnen die Daten eines bisheriger Getriebetypsübernommen werden. Zahneingriffsordnungenwerden automatisch angepasst. Auf vielen Prüfständen laufen über 60 verschiedene Typen.

12.7.2006 41

Statistische Auswertung

12.7.2006 42

Intranet-Abfrage

Die in der Messdatenbank enthaltenen Informationen können über das Intranet abgerufen werden (.net Server)

Dies erlaubt es, die Produktion in Echtzeit zu überwachen sowie beliebige Zeiträume zu betrachten.

12.7.2006 43

Auswertung nach Linien und Typen

Die Abfrage kann nach Typen oder nach Linien bzw. Prüfständen aufgeschlüsselt werden.

Neben dem Zeitraum können weitere Auswahlkriterien angegeben werden (z.B. nur Direktläufer).

12.7.2006 44

Statistik und Prüfstandsabgleich

Produktionsver-läufe können statistisch ausgewertet werden.

Prüfstände lassen sich unmittelbar vergleichen

12.7.2006 45

Fehlerschwerpunkte und Ausfallraten

Die Ergebnisse werden in Tabellenform und als Grafik bereitgestellt.

Meßsystem und Auswertung

Documents

Transcript of Meßsystem und Auswertung