Industrial Quality
August 2017

Maschinelles Lernen unterstützt Qualitätskontrolle

 

Automatisierte Analyse mit Hilfe von Luftschallmessung durch ein integriertes Verfahren

Das Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie (IDMT) hat ein Verfahren zur automatischen Qualitätsanalyse für Produktionsprozesse und -gütetests entwickelt.

 

„Das klingt eigenartig: Da klackt doch was. Hörst Du auch dieses leise Brummen?“ Diese Frage ergibt sich in vielen Situationen.

Das menschliche Ohr ist sehr sensibel und das geschulte Gehirn verknüpft mit einem Geräusch sofort die Aussage, ob beispielsweise ein Motor rund läuft oder ein bewegliches Teil lieber abgeschaltet werden sollte, weil es »nicht richtig« klingt.

Ein Problem gibt es dabei jedoch: Jeder Mensch hat ein anderes Gehör und eine Vergleichbarkeit der Höreindrücke, zum Beispiel bei der Qualitätskontrolle von Bauteilen, ist nicht gegeben. Vor allem in automatisierten Produktionsprozessen sind deswegen technische Lösungen gefragt, um die Qualität der Produkte auf hohem Niveau zu halten und dabei die Taktzeit durch effiziente Testverfahren zu reduzieren.

Für das neue Prüfsystem wird die Luftschallanalyse mit den Verfahren zur Signalanalyse und der Informationsgenerierung durch maschinelles Lernen verknüpft. Auf Basis akustischer Muster­erkennung sind Aussagen zur Qualität von Produkten und Zuständen von Maschinen möglich.

Die Anwendungen sind vielfältig. Produktionsbetriebe können ihre Maschinen dauerhaft überwachen und bekommen sofort ein Feedback, wenn eine Maschine nicht mehr richtig funktioniert oder mit einem baldigen Ausfall sowie Produktmängeln zu rechnen ist. »Das hilft, bösen Überraschungen vorzubeugen und Ausfälle zu vermeiden«, erklärt Projektleiterin Judith Liebetrau.

Die Qualitätsanalyse kann auch zum Testen fertig produzierter Bauteile eingesetzt werden. Für das Thüringer Unternehmen Göpel electronic GmbH entwickelt das Fraunhofer IDMT aktuell ein Messsystem, um die Qualität von Motoren für Autositze zu testen.

Bisher wurden die hergestellten Baugruppen für die Integration in Fahrzeugen mit klassischen Körperschall-Messverfahren überprüft. »Das ist allerdings dann problematisch, wenn man Tests an bereits verbauten Motoren vornehmen muss, da man keine direkten Schwingungen mehr abnehmen kann«, erklärt Liebetrau weiter.

Frank Pauli, Abteilungsleiter und verantwortlich für End-of-Line-Testsystem bei Göpel, ist begeistert von den Möglichkeiten des automatisierten Analyseverfahrens: »Wir sprechen mit den Experten des Fraunhofer IDMT darüber, wie man die Luftschallmessung und die automatisierte Qualitätsanalyse als Messinstrumente in unsere Fertigungsbereiche zukünftig integrieren könnte. Hier sehe ich großes Potenzial für die Qualitätsprüfung End-of-Line bei uns zu optimieren.«

Für eine sichere Verarbeitung der Messergebnisse und eine vertrauenswürdige Weitergabe und Speicherung der Daten bietet das Institut seinen Kunden geeignete Sicherheitstechnologien an. »Damit gewährleisten wir, dass sensible Daten nur derjenige einsehen und auswerten kann, der auch die Berechtigung dafür hat«, fasst Liebetrau abschließend zusammen.

Ein Prüfsystem des Fraunhofer IDMT verbindet die Luftschallanalyse mit Verfahren zur Signalanalyse und der Informationsgenerierung durch maschinelles Lernen. Auf Basis akustischer Muster­erkennung sind Aussagen zur Qualität von Produkten oder zu Zuständen von Maschinen möglich.

Julia Hallebach, Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT

Das vom Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie entwickelte Prüfsystem erlaubt zuverlässige Aussagen über die Betriebszustände einer Maschine. Foto: Fraunhofer IDMT