Akustische Qualitätskontrolle von Werkstücken

Industrielle Produktion geht immer mit intensiver Qualitätskontrolle einher. Schon während des Produktionsprozesses muss sichergestellt werden, dass nur einwandfreie Produkte das Werk verlassen. Zur Sicherung der Qualität von vielen Werkstücken ist die akustische Beurteilung durch den Menschen bislang noch das Maß der Dinge und somit die einzig zuverlässige Qualitätsprüfung. Das Fraunhofer IDMT hat am Beispiel von Dachziegeln ein Verfahren zur akustischen Qualitätskontrolle entwickelt, mit dem der Prozess der Qualitätsprüfung von Werkstücken automatisiert werden kann.

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Peter Husar

Da jeder Ziegeltyp eigene charakteristische Schwingungen aufweist, muss vor der Qualitätskontrolle zunächst das Prüfverfahren für einen Ziegel spezifiziert werden. Dies geschieht bislang noch vor Ort durch einen Sachverständigen in Zusammenarbeit mit der Ziegelei. Mit Hilfe der entwickelten Prüfsoftware können die charakteristischen Merkmale einer Ziegelform automatisch extrahiert und die richtigen Parameter selbständig eingestellt werden. Dabei wird der Klang, der beim Anschlagen des Produkts zu hören ist, auf sein charakteristisches Frequenz- und Zeitverhalten hin untersucht. Befindet sich ein Riss im Ziegel, können sich bestimmte Schwingungen nicht entwickeln, während andere Schwingungen nur aufgrund eines Risses entstehen und damit ein anderes Schwingungsgefüge zur Folge haben.

In der Produktionsphase erfolgt dann die Klassifikation, bei der die Prüfsoftware die Schwingungen und das Klingverhalten des Ziegels mit den zuvor trainierten Werten vergleicht. Für den Anschlag eines Ziegels eigenen sich Kugelschusssysteme und insbesondere automatische Hammer. Dabei führt der Anschlag des Ziegels zu einer zeitlich gedämpften Schwingung, welche im Klangspektrum die charakteristischen Schwingungen des Ziegels enthält. Treten zu große Abweichungen im Schwingungsverhalten des einzelnen Dachziegels in Bezug auf die vorher festgelegten Grenzen im Frequenz- und Zeitbereich auf, wird der betreffende Ziegel aussortiert.

Aktuelle Entwicklungen in der akustischen Qualitätskontrolle beschäftigen sich mit der Untersuchung von ziegeltyp-unabhängigen Merkmalen und den zu kombinierenden Merkmalen im Frequenz- und Zeitbereich. Außerdem soll die akustische Qualitätskontrolle um ein System zur optischen Mängelprüfung erweitert werden.

Dieses Verfahren eignet sich zur Kontrolle von einer Vielfalt von Objekten, die einer akustischen Überprüfung unterzogen werden können. Beispielsweise können Werkstücke aus unterschiedlichen Materialien (wie etwa Glas, Keramik oder Metall) oder Lebensmittel (z.B. Nüsse, Melonen) akustisch auf ihre Qualität geprüft werden.