Getriggerte Analyse eines Zeitabschnitts

Motivation

Neben der zeitlich durchgängigen Analyse eines Prozesses, z. B. das Vibrationsverhalten einer sich kontinuierlich drehenden Welle, ist ein ebenso häufig auftretender Anwendungsfall das Analysieren eines definierten Zeitfensters. Anwendungsfälle sind z. B. die Analyse von Vibrationssignalen an einem Bohrkopf, einem Fräsaggregat oder an einer Welle, welche sich nur über bestimmte Zeitabschnitte dreht.

Der Vorteil einer in die Steuerung integrierten Analyse wird hier besonders deutlich. Die Steuerung veranlasst in der Regel einen bestimmten Prozessschritt, z. B. das Bohren. Entsprechend kann mit der Maschinenablaufsteuerung nicht nur der Prozessschritt, sondern auch der dazu passende Analyseschritt getriggert werden.

Umsetzung in der Condition Monitoring Bibliothek

Die Auswertung eines definierten Zeitfensters unterscheidet sich hinsichtlich der Analysefunktionen nicht von der kontinuierlichen Analyse eines Daten-Streams. Einziger Unterschied ist, dass jede getriggerte Analyse für sich allein und nicht in einem kontinuierlichen Zusammenhang steht. Entsprechend können alle Analysebausteine der TC3 Condition Monitoring Bibliothek für kontinuierliche und auch für getriggerte Zeitfensteranalysen genutzt werden. Es sind nur zwei Punkte bei der Konfiguration der Analysekette zu beachten:

• Über den FB_CMA_Source müssen genügend Daten (ein genügend großes Fenster an Daten) an die Analysekette gesendet werden, damit ein gültiges Ergebnis berechnet werden kann. Beachtet werden muss bspw. die WindowLength eines FFT-basierten Algorithmus.
• Um die Einzelanalysen voneinander sauber zu trennen ist lediglich dafür Sorge zu tragen, dass alle Analysebausteine mit Gedächtniseigenschaft (siehe dazu die jeweilige Dokumentation der einzelnen Algorithmen; Abschnitt Gedächtniseigenschaften) nach einer abgeschlossenen Analyse zurückgesetzt werden. Dazu bietet der FB_CMA_Source die Methode ResetAnalysisChain(). Alternativ kann auch an jedem einzelnen Analysebaustein die Methode ResetData() genutzt werden, welche dann nur auf den einzelnen Analysebaustein wirkt.

Beispiel-Implementierung

Ein Beispiel anhand eines synthetischen Signals sei im Folgenden beschrieben. Das synthetische Signal besteht aus einem Grundrauschen und einem additiv überlagerten Sinussignal mit der Frequenz 200 Hz und Amplitude 2. Das Sinussignal wird im Wechsel immer 2 Sekunden ein- und wieder ausgeschaltet.

Wird bei einem solchen Signal eine kontinuierliche Auswertung gewählt, ist nicht sicherzustellen in welchen Zeitabschnitten die Signalabschnitte liegen, welche zur Auswertung genutzt werden. Entsprechend ist es hier ratsam immer dann ein Auswertefenster für eine definierte Messzeit zu starten, wenn das Sinussignal eingeschaltet wird. Untenstehende Abbildung zeigt schematisch das beschriebene synthetische Signal sowie das Amplitudenspektrum auf Basis des angedeuteten Auswertefensters.

Den Quellcode sowie eine detailliertere Beschreibung des Samples finden Sie hier: Eventbasierte Frequenzanalyse.