07 Prozessüberwachung zur Sicherung der Bauteilfunktionalität Flashcards

Question

Einsatzfelder von Sensoren (4)

Answer 1

 Überwachung von **Feinbearbeitungsprozessen**  **Verschleißüberwachung** beim Drehen, Bohren und Fräsen  Erkennen **ungünstiger Spanformen**  Detektion von **Schleifbrand**

Answer 2

 Die Dämpfung an Fügestellen ist stark frequenzabhängig und beträgt etwa 11 dB, d.h. **Applikation nah an der Wirkstelle**  Gute Ankopplungsverhältnisse bedingen eine **hohe Oberflächengüte an der Montagestelle**  **Ankopplung über Flüssigkeitsstrahl möglich**

Answer 3

 **Großer Messbereich**  **Hohe Auflösung**, z.B. <10 mN innerhalb eines Messbereichs von 5 kN  **Gute Linearität, Kaum Hysterese**  **Einfaches Handling** durch Reset  **Hohe Curie-Temperatur** der eingesetzten Quarze von 573°C bis 400°C nutzbar  Hohe **Überlastsicherheit** vgl. mit DMS  **Keine Alterung**

Answer 4

 Eignung nur für dynamische und quasistatische Messungen  Übersprechen zwischen den Achsen  Strukturschwächung durch Sensorintegration  Hohe Kosten vgl. mit DMS

Answer 5

- Keine Veränderung der mechanischen Randbedingungen - Bei vielen Maschinensteuerungen als internes Signal verfügbar - Extern als Ein-, Zwei- und Dreiphasensysteme verfügbar - Begrenzte dynamische Eigenschaften durch mathematische Integration

Answer 6

- Thermoelement - Zweifarbenpyrometer - Widerstandsthermometer - Infrarotkamera

Answer 7

- Zwei unterschiedliche Metalle A&B sind an einem Ende elektrisch miteinander verbunden - Temperaturunterschied zwischen TM und Tref erzeugt eine geringe elektrische Spannung Uth - Uth wird ferner von den Materialien A & B sowie der Referenztemperatur beeinflusst

Answer 8

 Messung der Strahlungsintensität bei zwei unterschiedlichen Wellenlängen  Keine Referenz erforderlich (absolutes Messverfahren)  Berührungslos  Örtlich und zeitlich hochauflösend  Geringer Einfluss der Oberflächenemissionsgrade  Empfindlich gegenüber Umgebungslichteinfall und Verschmutzung der Optik

Answer 9

o Präparation der Schneidplatte erforderlich o Wärmestrahlung der Bauteiloberfläche (Nebenschneide) über Quarzfaser dem Gerät zuführen o Metallisch blanke Oberflächen besitzen einen geringen Emissionsgrad, daher sind erst Temperaturen ab 200°C messbar o Nicht geeignet für die Nassbearbeitung

Answer 10

_Direkt:_ Messung direkt am Objekt mittels vereinbarter Einheit _Indirekt:_ Messwert aus anderen physikalischen Größen bestimmen

Answer 11

_Steuerung:_  Keine Rückführung der Ausgangsgrößen _Regelung:_  Geschlossener Wirkungsablauf  Vergleich der Regelgröße mit Führungsgröße  Änderung der Stellgröße

Answer 12

 Begrenzung der Werkzeugabdrängung -> Prozesssicherheit  Hohe Produktivität bei Garantie der Bauteilmaßhaltigkeit

Answer 13

 Ständig wechselnder Eingriff zwischen Werkzeug und Werkstück  Drastische Schwankungen der Zerspankraft

Answer 14

 Prädikation der kurzzeitigen Zukunft  Echtzeitfähige Modellidentifikation  Lösung eines Optimierungsproblems

Answer 15

1. Max. Produktivität (Vorschub), bei 2. Garantierte Maßhaltigkeit (Werkzeugabdrängung) und 3. Prozesssicherheit gegenüber Werkzeugbruch 4. Erhöhte Wirtschaftlichkeit durch homogene Werkzeugbelastung

Answer 16

 Überwachen von **Schneidkantenausbrüchen**  Überwachen von **Verschleiß und Überlastung**  Überwachen der **Kühlschmierstoffzufuhr**

Answer 17

 **Abrasiver Verschleiß**  **Schneidkantenausbrüche** 1. Eindeutige Amplitudenanstiege von Kraft, Moment und Wirkleistung bei Ausbruch 2. Amplitudenanstiege von Beschleunigung und AE bei Ausbruch und Bohreraustritt

Answer 18

Überwachen der **Oberflächentermperatur**

Answer 19

 Messung der Oberflächentemperatur in 0,5mm Abstand zur Schneidkante  Örtliche Auflösung beträgt durchschnittlich 0,42mm  Keine Nassbearbeitung möglich

Answer 20

 Überwachung auf **Schneidkantenausbrüche und Verschleiß**  Überwachen von **Rattern**

Answer 21

1. **Besteht aus mehreren Räumwerkzeugdetails mit unterschiedlichen Werkzeugparametern** -> Werkzeuge für große Räumnuten in Turbinenscheiben können bis zu 30m lang sein 2. **Die Kosten für einen Werkzeugsatz bewegen sich in der Größenordnung von mehreren 10k€** -> Bedarf an Informationen über den Werkzeugzustand im Fertigungsprozess

Answer 22

1. Peaks bei _niedrigen_ Frequenzen o Abhängig von Prozessparametern o **Zahneingriffsfrequenz** 2. Peaks bei _hohen_ Frequenzen o Unabhängig von Schnittparametern o **Systemfrequenzen der Maschine** (zu Beginn der Versuche durch Impulsanregung identifiziert)

Answer 23

_Zeitbereich_  Kraftsignal: Schwingungen durch beschädigte Schneide deutlich erkennbar, Wirkleistung zeigt keine Auffälligkeiten _Frequenzbereich_  Signifikanter Peak bei Systemeigenfrequenz von 580Hz

Answer 24

_Kraftsignal:_ Zahneingriffe deutlich erkennbar, Scheidausbruch verursacht starken Signalanstieg _Leistungssignal:_ Zahneingriffe weniger gut erkennbar, Ausbruch verursacht Signalanstieg

Answer 25

 Steigendem Zahnsprung  Höherer Schnittgeschwindigkeit (geringfügige Abhängigkeit)  Wachsendem Verschleiß -> Schnittkraft zeigt eindeutige Korrelation zum Verschleißzustand des Werkzeugs

Answer 26

Mit **wachsendem Verschleiß** über die Einsatzzeit des Werkzeugs ist ein **Ansteigen der Wirkleistung** zu erwarten

Answer 27

 Steigendem Zahnsprung  Höherer Schnittgeschwindigkeit  Wachsendem Verschleiß (mittlerer Anstieg der Wirkleistung 5-10%)

Answer 28

Folge von Elementen eines Messgerätes, die den Weg des Messsignals von der Erfassung der Messgröße bis zur Ausgabe bildet.

Answer 29

1. Signalkonditionierung 2. Datenerfassung 3. Filterung

Answer 30

- wandelt bei Bedarf die analogen Sensorsignale von einer elektrischen Größe in eine andere elektrische Größe um - führt bei Bedarf eine analoge Signalvorverarbeitung durch - passt die Messsignale den Restriktionen seitens der Datenerfassungshardware an

Answer 31

- wandelt bei Bedarf die analogen Sensorsignale von einer elektrischen Größe in eine andere elektrische Größe um - führt bei Bedarf eine analoge Signalvorverarbeitung durch - passt die Messsignale den Restriktionen seitens der Datenerfassungshardware an

Answer 32

- wandelt die analogen Messsignale in digitale Messsignale - skaliert die digitalen Messsignale entsprechend des Übertragungsverhaltens von Sensor und Signalkonditionierung - speichert die Messdaten in einem passenden Datenformat auf einem Datenträger

Answer 33

Ausgangsgröße des Sensors und Eingangsgröße der Messhardware stimmen nicht überein

Answer 34

Ausgangsbereich des Sensors und Eingangsbereich der Messhardware stimmen nicht überein Dämpfung: Verstärkung mit Faktor < 1

Answer 35

Entfernen von nicht relevanten statischen Anteilen aus dem Messsignal

Answer 36

Konvertierung eines nichtlinearen Eingangssignals in ein lineares Ausgangssignal Möglichkeiten der Linearisierung: - **Numerische Linearisierung nach der Datenerfassung** - Kompensation durch **analoge Schaltungen vor der Datenerfassung**

Answer 37

Filter sind Schaltungen mit vorgeschriebenem Frequenzgang, der bestimmte Frequenzbereiche unterdrückt und andere bevorzugt überträgt. Anwendungsbereiche - Rauschunterdrückung in bestimmten Frequenzbereichen - Vermeidung von Aliasing - Betrachtung ausgewählter Frequnzbereiche

Answer 38

**Tiefpassfilter** Lassen alle Signale unterhalb der Grenzfrequenz passieren **Hochpassfilter** Lassen alle Signale oberhalb der Grenzfrequenz passieren **Bandpassfilter und Bandsperrfilter** Kombinationen aus Hoch- und Tiefpassfilter, durch die nur ein bestimmter Frequenzbereich durchgelassen oder gesperrt wird.

Answer 39

Folge der Unterabtastung - Die Abtastfrequenz ist der kritischste Parameter beim Digitalisieren - Eine zu langsame Abtastung verursacht einen Aliasing-Effekt --> Nyquist-Shannon Abtasttheorem: Ein kontinuierliches, bandbegrenztes Signal, mit einer Maximalfrequenz fmax muss mit der doppelten Frequenz fs abgetastet werden, damit man aus den so erhaltenen Abtastwerten die zeitkontinuierliche Funktion fehlerfrei rekonstruieren kann.

Answer 40

- Erfüllung des Nyquist-Shannon-Abtasttheorems - Konditionierung analoges Signal befindet sich im Eingangsbereich der A/D-Wandler-Hardware

Answer 41

- Abtasten - Quantisieren - Codieren

Answer 42

Zeitliche Diskretisierung des kontinuierlichen Signals, bestimmt die Samplerate

Answer 43

Zuordnung von analogen Eingangsbereichen zu einem digitalen Ausgangszustand bestimmt die Auflösung

Answer 44

Ordnet jedem Ausgangszustand einen eindeutigen digitalen Wert zu, der durch einen Code bestimmt wird

Answer 45

- Skalierung - Offsetkorrektur - Driftkorrektur - Mittelung - Glättung - Erstellung eines Kurvenzugs aus Messpunkten - Integration - Berechnung von Kennwerten - Berechnung des Frequenzspektrum

Answer 46

- Statische Verspannung eines mechanischen Systems kann zu einem Offset (Verschiebung des Amplitudenachsenabschnitts) führen - Thermische Ausdehnung können zu Drifts in Signalen führen

Answer 47

Reduktion der Messdaten -> Arithmetische Mittelung der Messpunkte über eine definierte Wertzeanzahl

Answer 48

Korrektur von Ausreißern --> Gleitende Mittelung der Messpunkte über eine definierte Anzahl von Messwerten

Answer 49

**Direkte Verbindung** Die Messpunkte werden direkt durch gerade Linien verbunden **Lineare Regression** Die Messpunkte werden durch eine Gerade angenähert **Spline-Interpolation** Die Messpunkte werden mit Hilfe eines Polynoms verbunden

Answer 50

In der Signalanalyse werden mit Hilfe der deskriptiven Statistik Kennzahlen berechnet, um die Grundgesamtheit von Messwerten zu verdichten und eine Interpretation zu ermöglichen.

Answer 51

**Extremwerte** Größter und kleinster Wert innerhalb eines Signals oder Signalabschnitts **Mittelwerte** Arithmetischer Mittelwert über ein Signal oder einen Signalabschnitt **Spannweite** Abstand zwischen den Extremwerten des Signals oder Signalabschnitts **Schiefe** Maß für die Anzahl der Messpunkte über bzw. unter dem Mittelwert

Answer 52

**Prozessparameter** - Aufgabenstellung - Umwelteinflüsse **Qualität der eingesetzten Hardware** - Kalibrierung - Linearität - Rauschen **Versuchsrandbedingungen** - Justage - Auswertung

Answer 53

Differenz zwischen dem gemessenen Wert x und dem tatsächlichen Wert x0

Answer 54

**Grob Fehler** - Grundsätzlich zu verhindern **Systematische Fehler** - In Amplitude, Vorzeichen und Zeitpunkt bekannt und vorhersagbar und somit nicht korrigierbar nur beschreibbar

Answer 55

Entstehen durch die zeitliche Verzögerung zwischen Messgrößen und Messwert. -> Ursache sind Trägheit oder Laufzeiten im Messsystem

Answer 56

**Ursache** Messtechnisch nicht erfassbare Änderungen der Geräte und der Umwelt - Zufällige Fehler lassen sich durch Verteilungsfunktionen und durch statistische Kennwerte erfassen Die Erfassung ist umso besser, je größer die Zahl der zur Verfügung stehenden Einzelwerte ist - Zufällige Fehler sind nicht kompensierter, sie sind lediglich beschreibbar

Answer 57

**Sicherheit z** Mit welcher Wahrscheinlichkeit entsprechen die Werte der Stichprobe der Grundgesamtheit? **Varianz** Wie groß sind die Unterschiede in meinen Messergebnissen? **Absoluter Fehler** Welchen Fehler kann ich akzeptieren?

Answer 58

Konfidenz des Mittelwerts eines Stichprobe Überprüft, ob der Mittelwert der Stichprobe von dem Erwartungswert der Grundgesamtheit signifikant unterscheidet.

Answer 59

Konfidenz der Varianz zweier Stichproben Überprüft, ob sich die Varianzen zweier normalverteilter Stichproben signifikant voneinander unterscheiden

Answer 60

Konfidenz der Varianz zweier Stichproben Überprüft, ob sich die Varianzen zweier normalverteilter Stichproben signifikant voneinander unterscheiden

Answer 61

Fehler aller Einzelkomponenten gehen in das Messergebnis ein! - Die Messkette ist nur so gut wie ihr schwächstes Glied - Zufällige/nichtkorrelierende Einzelfehler können pythagoräisch addiert werden - Der Fehler dy eines Messergebnisses y = f(x1,x2,…,xn) berechnet sich aus den Fehleranteilen dx1, dx2,…, dxn der Einzelgrößen x1,x2,…,xn

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