Ziel der Entwicklung
Ziel war die Entwicklung eines Verfahrens zur schnellen und einfachen Abschätzung der Schallleistung mit einer handführbaren Akustischen Kamera. Die Schallleistung spielt innerhalb der technischen Akustik eine wichtige Rolle zur Beurteilung der Schallemissionen von Geräten und Maschinen aller Art. Sie beschreibt die von einer Schallquelle abgegebene Schallenergie pro Zeiteinheit und ist somit unabhängig vom Ort des Schallempfängers. Die Bestimmung der Schallleistung ist mit unterschiedlichen normativen Messverfahren möglich, deren Anwendung sehr zeitaufwändig ist, viel praktische akustische Messerfahrung sowie bei höheren Genauigkeitsanforderungen auch teure Messgeräte und spezielle akustische Messräume (Halbräume) erfordert. Viele Maschinenbauer und Gerätehersteller insbesondere in KMU wünschen sich ein schnelleres, einfacheres, verlässliches und wirtschaftliches Verfahren zur Bestimmung von Schallleistungen. Das primäre Ziel dieses Projektes war daher die Entwicklung eines adäquaten Verfahrens und zugehöriger Algorithmen zur schnellen und einfachen Abschätzung der Schallleistung mit einer mobilen, von Hand um das Messobjekt führbaren Akustischen Kamera.
Vorteile und Lösungen
Der Lösungsansatz basiert auf der geschickten Nutzung eines kleinen, von Hand um das Objekt führbaren Mikrofonarrays mit integriertem 3D-Scanner, wobei durch die feste geometrische Beziehung zwischen der Scannerposition und den Mikrofonkoordinaten eine automatische Bestimmung der Lage des Arrays im Raum entlang der vom Nutzer abgefahrenen Bahn im Raum (Trajektorie) erfolgen kann. Damit konnte im Projekt eine Erweiterung dieser mobilen akustischen Kamera um die geplante Funktionalität zur schnellen und komfortablen Ermittlung der Schallleistung nach dem Schalldruckquadratverfahren realisiert werden. Vorteil für den Anwender ist, dass dabei kein streng definierter Pfad entlang einer vorgegebenen Hüllfläche abzufahren ist. Dagegen wurde ein deutlich komfortablerer Workflow entwickelt und umgesetzt, der dem Nutzer nun eine weitgehend freie Bewegung des Arrays um das Objekt herum ermöglicht und aus den aufgezeichneten Daten der Arraypositionen entlang der abgefahrenen Bahn selbständig die Schallleistungsbestimmung nach dem Hüllflächenverfahren in Anlehnung an die internationale Norm ISO 3744 vornimmt. Es wurden auch die hierfür notwendigen Fremdgeräusch- und Umgebungskorrekturen integriert. Durch die Integration aller Komponenten (Mikrofone, Datenerfassung und besonders der automatischen Mikrofonlokalisation mittels des integrierten 3D-Scanners) in einem einzelnen Gerät wird der gesamte Messablauf gegenüber den bisherigen Verfahren so deutlich vereinfacht und zeitlich beschleunigt. Daraus resultiert für den Nutzer eine signifikante Einsparung an Messzeit. Darüber hinaus bietet das Array gegenüber den klassischen Systemen die Möglichkeit akustischer 2D- und 3D-Kartierungen und damit deutlich mehr Flexibilität und Mehrwert im Einsatz.
Zielgruppe und Zielmarkt
Da es für sehr viele Produktgruppen auf Grund von verschärften Lärmschutzbestimmungen und EU-weit gültiger Normen die Notwendigkeit gibt, Lärmemissionen weiter zu reduzieren und die emittierten Schallpegel zu senken, spielt auch die schnelle und unkomplizierte Bestimmung der Schallleistung eine immer wichtigere Rolle. Potenzielle Anwender des Systems sind alle Kunden, die an der Anschaffung einer Akustischen Kamera interessiert sind oder die bereits Arraysysteme (insbesondere das handführbare „Mikado“) der GFaI besitzen. Darüber hinaus können auch weitere Marktsegmente im allgemeinen NVH-Bereich erschlossen werden. Zielgruppen und Zielmärkte sind u. a. die gesamte Automobil- und Zulieferindustrie (Analyse von Elektro- und Hybridantrieben, Getrieben, elektrischen Antriebsstrangsystemen unter Anderem schallemittierenden Fahrzeugkomponenten), der allgemeine Maschinen- und Anlagenbau (schnelle Schallleistungsbestimmung kleinerer Maschinen wie E-Motoren, Motor-Getriebeeinheiten, Pumpen, Lüfter etc. sowie von Produktions- und Fertigungseinrichtungen mit geringeren Abmessungen) sowie die Hersteller von Werkzeugen (Handbohrmaschinen, Bohrhämmer, Trennschleifer, Sägen, Gartengeräte mit elektrischem Antrieb und Verbrennungskraftantrieb etc.). Ebenso sind die Hersteller von Haushaltsgeräten, zum Beispiel Küchenmaschinen aller Art, Staubsauger und weißer Ware (Waschmaschinen, Kühlschränke) eine wichtige Zielgruppe. Sinnvoll ist auch die Anwendung für Vorserienentwicklungen und akustische Produktoptimierungen im NVH-Labor sowie die Nutzung für vorbereitende schnelle Abschätzungen der Schallleistung zur Kostensenkung im Vorfeld normkonformer, aufwändiger Labormessungen.
