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Automobilproduktion

Audiotechnologie prüft Klick-Geräusch von Steckverbindungen

16. Februar 2023, 9:57 Uhr | Irina Hübner

Die Klickerkennung des Fraunhofer IDMT kann in das Meldewesen integriert und über ein Interface dargestellt werden. Das Mikrofon lässt sich in einem Arbeitshandschuh integrieren, auch die Kombination mit einer Smartwatch ist möglich.

Autos haben in der Regel mehrere Hundert Steckverbindungen. Zeit und Geld kostet es aber, wenn eine Verbindung nicht richtig gesteckt wird und dies unbemerkt bleibt. Hierfür hat das Fraunhofer IDMT eine audiobasierte Technologie entwickelt, die das beim Stecken entstehende Klick-Geräusch analysiert.

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In der modernen Industrieproduktion, insbesondere im Automobilbau, werden viele Verbindungen zwischen Einzelkomponenten nicht mehr geschraubt, geklebt oder geschweißt, sondern durch Steckverbindungen zusammengehalten. Aber sind die Verbindungen wirklich alle korrekt gesteckt?

Eine Möglichkeit, dies zu überprüfen, stellen Forschende vom Institutsteil Hör-, Sprach- und Audiotechnologie des Fraunhofer-Instituts für Digitale Medientechnologie IDMT in Oldenburg auf der diesjährigen Hannover Messe vor. Ein innovatives Prüfsystem erkennt basierend auf dem Geräusch, das bei jedem Steckvorgang entsteht, ob Teile korrekt verbunden sind. Zunächst erfassen Mikrofone das Geräusch, dann wird es von Algorithmen analysiert. Schließlich gibt das System positive Rückmeldung oder es sendet eine Warnung, wenn es einmal nicht richtig Klick gemacht hat.

Feedback an Menschen und Roboter

Davon profitieren sowohl Mitarbeitende als auch automatisierte Roboter-Systeme. Das Feedback an einen Menschen kann akustisch, optisch oder auch taktil, zum Beispiel über Vibration, erfolgen. Ein Roboter bekommt die notwendige Information direkt aus dem Sensorsystem.

»Mit dieser Technologie rücken wir einem Problem bei der Montage von Autos zu Leibe«, sagt Danilo Hollosi, Gruppenleiter Akustische Ereignisdetektion. »Automobile haben in der Regel mehrere Hundert Steckverbindungen. Wenn bei der Fertigung eine einzige dieser Verbindungen nicht richtig einrastet und der Fehler erst nach der Auslieferung des Autos beim Kunden bemerkt wird, dann muss der Wagen zur Nachbesserung zurück. Das ist ärgerlich für die Besitzerin oder den Besitzer, und die Autohersteller verlieren Zeit und Geld. Bei den niedrigen Margen in der Massenproduktion wird das zum ernsthaften Problem.« Hier kann das audiobasierte Monitoring Abhilfe schaffen.

Innovative Akustikverfahren

Herzstück der Audiotechnologie des Fraunhofer-Teams aus Oldenburg sind ausgetüftelte Algorithmen. Diese sind sogar in der Lage, in der lauten und dynamischen Umgebung einer Fabrikhalle einzelne Klicks zu isolieren und zu analysieren.

Für die Forschenden war das eine echte Herausforderung. Schließlich klingen die Klick-Geräusche oft sehr ähnlich. »Wir arbeiten seit vielen Jahren an Akustikverfahren im Bereich der Geräuscherkennung und -analyse. Unser System kann heute sehr nahe beieinander liegende akustische Signale zuverlässig auseinanderhalten und untersuchen«, erläutert Hollosi.

Die Expertinnen und Experten aus Oldenburg haben auch die Störgeräuschreduktion weiterentwickelt, damit Umgebungsgeräusche wirksam ausgeblendet werden – ohne die Signalqualität des Klick-Geräusches zu beeinträchtigen. Bei Bedarf können weitere Sensoren für eine noch robustere Erkennung eingesetzt werden.

Die Prüftechnik in der Produktion installieren

Die Prüftechnik lässt sich in der Produktion auf verschiedene Weise installieren. Zum einen kann sie Bestandteil der Sensorik in der automatisierten Fabrik sein, zum Beispiel am Arm eines Roboters. Zum anderen könnte eine kompakte Hardware-Box mit Mikrofon und integriertem Mini-PC zur Verarbeitung der Audiodaten an der jeweiligen Arbeitsstation platziert werden. Das Mikrofon ließe sich aber auch in einem Arbeitshandschuh der Werkerin oder des Werkers integrieren. »Sogar die Kombination mit einer speziellen Smartwatch ist machbar«, sagt Hollosi.

Maßgeschneidertes Audio-Monitoring für Industriekunden

Für Industriekunden kann das System beliebig konfiguriert und an individuelle Bedürfnisse angepasst werden. Die audiobasierte Technologie passt nicht nur in den Trend, die Fertigungsschritte in der Produktion durch Sensoren zu kontrollieren und dadurch sicherer und zuverlässiger zu gestalten. Sie leistet auch einen spürbaren Beitrag zur Erhöhung der Effizienz und senkt die Kosten. Auch die Kunden freuen sich, wenn ihr neues Auto fehlerfrei vom Band rollt.