Akustische Kameras: Ihre Lösung für leisere Maschinen und maximalen Bedienerkomfort
Gesetzliche Vorgaben und Kundenerwartungen
Moderne Bau- und Arbeitsmaschinen sind leistungsstark, effizient und unverzichtbar für große Infrastrukturprojekte. Doch mit ihrer Kraft gehen auch erhebliche Geräuschentwicklungen einher – sei es durch Motoren, Getriebe oder Lüftungssysteme. Lärm kann nicht nur zu Komfort- und Sicherheitsproblemen für Bediener führen, sondern auch Umweltvorgaben und gesetzliche Vorschriften betreffen.
Genau hier setzt die innovative Technologie der akustischen Kamera an: Sie ermöglicht die präzise Lokalisierung und Analyse von Geräuschquellen, um Maschinen leiser, effizienter und langlebiger zu gestalten.
Dieser Artikel erklärt, wie akustische Kameras funktionieren, welche Vorteile sie bieten und wie sie gezielt in der Entwicklung, Fertigung und Wartung von Bau- und Arbeitsmaschinen eingesetzt werden können.
Was sind akustische Kameras?
Akustische Kameras kombinieren hochentwickelte Mikrofonarrays mit visuellen Technologien, um Lärmquellen sichtbar zu machen. Sie erstellen akustische Heatmaps, die die Position und Intensität von Schallquellen präzise darstellen und eine schnelle Analyse ermöglichen.
Der Sound Scanner von Seven Bel ist die erste akustische Kamera, die auf dem Prinzip des „Sound Field Scanning“ basiert. Er kann Schallquellen im Frequenzband von 125Hz bis 44kHz lokalisieren und liefert hochwertige akustische Bilder direkt auf ein mobiles Endgerät zur Analyse.
Hauptvorteile von akustischen Kameras:
- Präzision: Punktgenaue Lokalisierung von Lärmquellen mit visueller Darstellung der Hotspots. Selbst komplexe Lärmprobleme lassen sich so effizient analysieren und lösen.
- Effizienz: Schnelle Datenerfassung und automatisierte Analysen sparen Zeit und senken Kosten im Vergleich zu manuellen Messungen;
- Flexibilität: Die Kameras sind vielseitig einsetzbar – von kleinen Komponenten bis zu großen Maschinen, von Kabinenmessungen bis hin zu Messungen im Außenbereich rund um die Maschine. Ihre Mobilität ermöglicht flexible Anpassungen an unterschiedliche Anforderungen.
Anwendungen für Bau- und Arbeitsmaschinen
1. Einhaltung gesetzlicher Lärm-Vorschriften
Viele Länder und Regionen haben strenge Lärmschutzgesetze, die sowohl die Maschinenhersteller als auch die Betreiber betreffen. Insbesondere bei Produkttests und Zertifizierungsprozessen müssen Maschinen festgelegte Grenzwerte einhalten. Akustische Kameras ermöglichen eine detaillierte und präzise Lokalisierung von Lärmquellen an Motoren, Getrieben oder Lüftungssystemen. Dies hilft Entwicklern und Ingenieuren, gezielte Verbesserungen vorzunehmen, um die gesetzlichen Vorgaben zu erfüllen, ohne dabei die Leistung der Maschinen zu beeinträchtigen.
Herausforderung:
Messungen nach ISO 3744 zum Nachweis der Erfüllung der Anforderungen von Richtlinie 2000/14/EG geben nur Auskunft darüber, ob Grenzwerte in Form von maximal zulässigen Schalleistungspegeln eingehalten werden oder nicht. Die Frage, ob die Verletzung z.B. eine Folge des Produktdesigns, defekter Komponenten oder unzulässiger Toleranzen in der Fertigung ist, bleibt ungeklärt.
Lösung:
Akustische Kameras identifizieren wesentliche Lärmquellen an einer Maschine. Kombiniert mit dem Verständnis über das Design und die Fertigungsprozesse der Maschine können Ingenieure, Service- und Fertigungstechniker die Ursache von überhöhten Lärmpegeln schnell und effizient identifizieren und so hochwertige technische Lösungen umsetzen.
Beispiel:
Während akustischer Vergleichsmessungen an Prototypen eines Radbaggers, werden Unterschiede im Schall-Leistungspegel in Höhe von 4dB festgestellt. Rundum-Messungen an der Maschine isolieren die Rückseite als problematischen Bereich. Die Ursache ist eine eine Undichtigkeit der Motorabdeckung im Bereich des Auspuffs.
2. Verringerung von Kabinenlärm
Ein hoher Geräuschpegel in der Fahrerkabine kann nicht nur den Komfort des Bedieners beeinträchtigen, sondern auch seine Konzentration und Sicherheit gefährden. Mit akustischen Kameras lassen sich Lecks und Schwachstellen in der Kabinenstruktur identifizieren, die zu unerwünschtem Lärm von außen nach innen führen. Durch gezielte Maßnahmen zur Schallisolierung bzw. Prüfung der Fertigungstoleranzen kann die Arbeitsumgebung erheblich verbessert und die Ermüdung des Bedieners reduziert werden.
Herausforderung:
Herkömmliche Methoden der Leckprüfung mit Rauchgas benötigen nicht unerhebliche Zeit in der Vor- und Nachbereitung und weisen vielfältige Einschränkungen auf, wie z.B. die fehlende Quantifizierbarkeit von Leckraten, die Voraussetzung von kontrollierten Bedingungen mit geringen externen Luftbewegungen sowie die Ablagerung des Rauchgases im Innenraum.
Lösung:
In Kombination mit einem Ultraschall-Lautsprecher in der Kabine, der nicht hörbare, hochfrequente Töne aussendet, können mit einer akustischen Kamera jene Orte, an denen der hochfrequente Schall durch die Isolierung durchtritt, schnell und effizient lokalisiert werden.
Beispiel:
Im Zuge der Wartung einer Kabinentür wird die Dichtigkeit geprüft. Ein dominantes Leck wird am unteren Teil der Tür bzw. eine untergeordnete Leckage am oberen Teil der Tür lokalisiert. Die Isolierung wird an den entsprechenden Stellen geprüft und überarbeitet. Der Test wird so lange wiederholt, bis ein für die Konstruktion definierter akustischer Grenzwert unterschritten ist.
3. Geräusch- und Schwingungsanalyse
Neben der Einhaltung von Lärmgrenzwerten und der Optimierung des Bedienkomforts spielt auch der NVH Komfort (engl. Noise, Vibration, Harshness) eines Fahrzeugs eine entscheidende Rolle. Unerwünschte Geräusche wie Brummen, Quietschen oder Klappern (engl. BSR – Buzz, Squeak, Rattle) können auf Konstruktions- und Fertigungsmängel oder Materialermüdung hinweisen. Akustische Kameras ermöglichen eine präzise Analyse dieser Geräusche sowohl im Innen- als auch im Außenbereich der Maschine. Dies erlaubt eine frühzeitige Erkennung und Behebung von Problemen, bevor sie zu teuren Reparaturen oder Qualitätseinbußen führen.
Herausforderung:
Bei Bau- und Arbeitsmaschinen können sich auf engstem Raum viele unterschiedliche Komponenten und somit Ursachen für auffällige Geräusche befinden. Akustische Reflexionen bzw. Körperschallübertragungen täuschen den Menschen über den tatsächlichen Entstehungsort eines Geräusches und machen eine Geräuschortung mit Ohren de facto unmöglich.
Lösung:
Akustische Kameras ermöglichen eine genaue Lokalisierung von Störgeräuschen auch in einer herausfordernden akustischen Umgebung. Das Geräusch kann hierbei nicht nur lokalisiert, sondern auch im Frequenzbereich gefiltert werden und so das Messergebnis mit dem subjektivem Höreindruck in Einklang gebracht werden.
Beispiel:
Ein Quietschgeräusch im Motorraum einer Baumaschine kann im Bereich der Umlenkrolle für den Keilriemen lokalisiert werden. Ein langwirgies Spiel von Versuch und Irrtum wird abgekürzt und der gezielte Tausch der Komponente löst das Problem unmittelbar.
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Akustische Kameras sind ein modernes und effektives Werkzeug, um komplexe Herausforderungen in der Entwicklung, Wartung und Fertigung von Bau- und Arbeitsmaschinen zu bewältigen. Sie reduzieren nicht nur die Lärmbelastungen von Maschinenbedienern, sondern unterstützen auch im Troubleshooting zur Einhaltung gesetzlicher Vorschriften.
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