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Bild: iStock, Morrison1977
Vibrationsanalyse

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Schwingungen genau registrieren

Text: Francis Obidimalor, Allied Vision
Den Ausfall einer Maschine und Produktionsstillstand, hervorgerufen etwa durch Vibrationen, möchte jedes Unternehmen vermeiden. Dabei hilft ein System, das mit industrieller Bildverarbeitung und visueller Vibrationsanalyse notwendige Reparaturen an Anlagen im Vorfeld erkennt.

Man kennt das aus dem Alltag: Beim Starten des Autos ist plötzlich so ein komisches Vibrieren zu spüren, das vorher nicht da war. Schnell wird einem klar: Hier stimmt etwas nicht und muss behoben werden. Vibrationen können also ein Zeichen für einen Fehler im System sein. Das ist nicht nur beim Auto so, sondern auch bei Produktionsanlagen von Unternehmen. Ein häufig auftretendes Symptom für Verschleiß ist hier übermäßiges Wackeln oder Vibrieren. Tritt dies auf, müssen die Anlagen repariert oder erneuert werden, um die Produktion am Laufen zu halten. Diese Korrekturmaßnahmen sind jedoch zeit- und kostenaufwändig. Kommt es zum kompletten Ausfall einer Maschine, bedeutet dies Produktionsstillstand und Umsatzverluste.

Vorausschauend analysieren

Techniken der prädiktiven Wartung können diese Probleme lösen. Sie dient dazu, den Zustand der Produktionsanlage zu ermitteln und daraus den idealen Zeitpunkt für Reparaturarbeiten oder Wartungsintervalle abzuleiten. Notwendige Reparaturen lassen sich rechtzeitig erkennen und beispielsweise in Stillstandszeiten beheben, ohne den Produktionsablauf zu behindern. In Verbindung mit moderner Technik, wie sie zum Beispiel die Allied Reliability Group aus South Carolina mit seinem Produkt OptiVibe anbietet, kann prädiktive Instandhaltung Produktionsbetrieben von großem Nutzen sein. Mit seinen Methoden identifiziert das Unternehmen Störfaktoren in Anlagegütern und hilft damit den Produzenten, Wartungs- und Produktionskosten zu optimieren.

Vibrationen visuell darstellen

OptiVibe ist ein System zur Vibrationsanalyse und nutzt industrielle digitale Kameralösungen, um Verschiebungen und Schwingung in Produktionsanlagen aufzunehmen. Dabei misst es in jedem einzelnen Pixel auf dem Bild minimale Bewegungen und bildet sie visuell ab. Diese leicht verständlichen Vibrationsdarstellungen heißen Vibragramme. In drei Schritten wird die Vibrationsanalyse erstellt:

  • Der Anwender nimmt ein Basisbild auf.

  • Verschiebungen und Bewegungen werden anhand von Bildsensoren und einer industriellen Kameralösung für Bildverarbeitung erfasst.

  • Die Bilddaten werden von der OptiVibe-Bildverarbeitungssoftware in Vibragramme umgewandelt. Eine Farbkodierung verdeutlicht in der Darstellung unterschiedliche Intensitätsstufen der Vibrationen.

Herausfordernde Neuentwicklung

Die Konzeption eines Systems bringt üblicherweise zahlreiche Aufgaben mit sich. „Die größte technische Herausforderung bestand in der Menge der Daten und der Umwandlung der Daten in brauchbare Informationen sowohl für den Analysten als auch für den Anwender. Die Visualisierungstechnik der Software und die mit der Kamera erstellten Videos waren letztendlich entscheidend für die Lösungsfindung“, erklärt John Schultz, Mitbegründer von Allied Reliability.

In der finalen Produktrealisierung hat die Allied Reliability Group für die Aufnahme der benötigten Bilder eine schnelle Gigabit-Ethernet-Kamera von Allied Vision gewählt. Die Kamera Prosilica GE680 ist mit einem OnSemi-KAI-0340-CCD ausgestattet und liefert bei einer VGA-Auflösung eine Bildrate von 205 fps. „Diese Kamera bietet eine Kombination von hoher Auflösung, hoher Bildrate und Bildqualität. Die Aufnahmegeschwindigkeit der Kamera war der ausschlaggebende Faktor bei der Aufnahme von Maschinenvibrationen. Sie verbindet schnelle Bildraten mit reduzierter Auflösung und liefert dabei hohe Bildqualität“, begründet Schultz die Entscheidung. „Ihr praktischer Ein-/Ausgang-Anschluss (I/O) erleichtert die Kamerakontrolle. Dies vereinfacht vor allem die zeitgleiche Aufnahme mit zwei Kameras. Wir können zwei Kameras synchronisieren und Anlagen an zwei verschiedenen Stellen gleichzeitig untersuchen und die entsprechenden Vibrationsdarstellungen erstellen“, ergänzt der Softwareentwickler.

Allied Vision und 1st Vision als Distributionspartner haben in enger Kooperation die Allied Reliability Group mit ihrem Expertenwissen unterstützt und dazu beigetragen, dass OptiVibe verwirklicht werden konnte. „Seit vielen Jahren nutze und vertraue ich auf Kameras von Allied Vision. Als ich Allied Vision von unseren Anforderungen und Plänen erzählte, haben sie uns bei der Auswahl der geeigneten Kamera in die richtige Richtung gelenkt und damit zum Erfolg des Projektes beigetragen,“ so Jeff Hay, Geschäftsführer von Allied Reliabilitys Technologiepartner RDI.

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