DE10012725A1 - Einrichtung zum Ermitteln von Störgeräuschen bei einem Objekt - Google Patents

Abstract

Es ist bekannt aus dem Internet unter der Adresse http.//www.gsai.de/Forschungsbereiche/wavetechhtm, daß eine Geräuschaufnahme mit einer akustischen Kamera betätigt wird, die mittels optischem Indifferenzprinzip Geräusche sichtbar macht. Ferner ist bekannt aus dem Internet http:/www.gsai.de/www-open/perspg/g_heinz/Akustik/Autos.htm, daß mit Hilfe von einer Mikrophonwand bei einem Automobil Geräuschquellen sichtbar gemacht wurden. Nachteilig bei beiden Systemen ist, daß eine genaue Definition der Geräuschquelle nicht möglich ist. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Ermitteln von Störgeräuschen bei einem Objekt zu schaffen. DOLLAR A Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Ermitteln von Störgeräuschen bei einem Objekt, insbesondere bei einem Automobil, mit einer Steuereinheit, mit Speichereinheiten und mit Akustikaufnehmern zeichnet sich dadurch aus, daß in einer ersten Speichereinheit die Daten einer dreidimensionalen Darstellung des Objektes gespeichert sind und/oder daß in einer zweiten Speichereinheit ein Normalgeräuschwert des Objektes gespeichert ist, daß in einer dritten Speichereinheit die mit den Akustikaufnehmern ermittelten Geräuschwerte des zu prüfenden Objektes gespeichert sind und daß die Steuereinheit einen Vergleich des ermittelten Geräuschwertes mit den Daten der ersten und/oder zweiten Speichereinheit durchführt. Durch diesen Vergleich ist es möglich, die Störgeräusche bzw. die Quelle der Störgeräusche zu identifizieren und den Ort der ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Ermitteln von Störgeräuschen bei einem Objekt.

Es ist bekannt aus dem Internet unter der Adresse http://www.gsai.de/Forschungsbereiche/wavetechhtm, daß eine Geräuschaufnahme mit einer akustischen Kamera getätigt wird, die mittels optischem Indifferenzprinzip Geräusche sichtbar macht. Ferner ist bekannt aus dem Internet http://www.gsai.de/www_open/perspg/ g_heinz/Akustik/Autos/Autos.htm, daß mit Hilfe von einer Mikrophonwand bei einem Automobil Geräuschquellen sichtbar gemacht wurden. Nachteilig bei beiden Systemen ist, daß eine genaue Definition der Geräuschquelle nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Ermitteln von Störgeräuschen bei einem Objekt zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale der Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Ermitteln von Störgeräuschen bei einem Objekt, insbesondere bei einem Automobil, mit einer Steuereinheit, mit Speichereinheiten und mit Akustikaufnehmern zeichnet sich dadurch aus, daß in einer ersten Speichereinheit die Daten einer dreidimensionale Darstellung des Objektes gespeichert sind und/oder daß in einer zweiten Speichereinheit ein Normalgeräuschwert des Objektes gespeichert ist, daß in einer dritten Speichereinheit die mit den Akustikaufnehmern ermittelten Geräuschwerte des zu prüfenden Objektes gespeichert sind und daß die Steuereinheit einen Vergleich des ermittelten Geräuschwertes mit den Daten der ersten und/oder zweiten Speichereinheit durchführt und so die Störgeräusche erkennt.

Durch diesen Vergleich ist es möglich die Störgeräusche bzw. die Quelle der Störgeräusche zu identifizieren und den Ort der Störgeräusche genau zu erkennen. Durch die abgespeicherte dreidimensionale Darstellung des Objektes und durch die ermittelten Geräuschwerte des Akustikaufnehmers kann ein Vergleich in der Art vorgenommen werden, daß der Rechner die von den unterschiedlichen Akustikaufnehmern ermittelten Geräuschquellen überlagert mit der dreidimensionalen Darstellung. Wenn beispielsweise zwei Mikrophone verwandt werden, die jeweils von der gleichen Geräuschquelle Signale empfangen, werden die Mikrophone, da sie sich nicht an der gleichen Stelle befinden, ein unterschiedliches Schallspektrum aufnehmen. Durch die Differenzbildung der Spektren ist es möglich eine ungefähre Ortsbestimmung der Schallquelle vorzunehmen. Wird bei dieser ungefähren Ortsbestimmung die dreidimensionale Darstellung überlagert, kann anhand dessen eine genauere Ortsbestimmung vorgenommen werden, da sich nur an der Stelle eine Geräuschquelle befinden kann. Wenn sich z. B. innerhalb einer Tür eine lockere Schraube befindet und die Mikrophone detektieren das Geräusch der vibrierenden Schraube, so ist es durch den Vergleich mit der dreidimensionalen Darstellung möglich die Tür als Geräuschquelle zu detektieren. Außerhalb der Tür ist es nicht möglich, daß die Schraube beispielsweise freischwebend angeordnet ist.

Dadurch, daß die Akustikaufnehmer als Tetraeder und/oder Würfel um das Objekt angeordnet sind, ist eine noch verbesserte Auswertung möglich. Beziehungsweise die Auswertung als ein solches wird einfacher. Je mehr Mikrophone verwandt werden, desto einfacher und genauer ist die Auswertung.

Vorteilhaft ist auch, daß die Aufnahme an einem definierten Ort im Bezug zum Objekt erfolgt. Dadurch ist gewährleistet, daß für die dreidimensionale Darstellung des Objektes, die Normalgeräusche durch die Akustikaufnehmer ortsspezifisch, d. h. vom gleichem definierten Ort aufgenommen worden sind.

Der Akustikaufnehmer kann auch in dem Objekt angeordnet sein. Dadurch könnte z. B. eine innenakustische Endabnahme der Fahrzeuge durchgeführt werden. Insbesondere sind Klapper- und Knistergeräusche der Kunststoffteile zu identifizieren.

Zur weiteren Vereinfachung ist es möglich einen sogenannten Normalgeräuschwert des Objektes zu speichern, so daß der Normalgeräuschwert des laufenden Motors als solches vollkommen ignoriert wird und die Akustikaufnehmer ausschließlich die Störgeräusche herausfiltern, welche auch detektiert werden sollen.

Ferner ist es auch denkbar, daß wenn der Normalgeräuschwert zu bestimmten Messungen extrem abweicht auf eventuelle Motorschäden schon frühzeitig hingewiesen werden kann.

Weiterhin ist es auch möglich, daß verschiedene Normalgeräuschwerte abgespeichert werden um definiert nach Fehlerquellen zu suchen. Befindet sich der Wagen beispielsweise in einem Akustikmeßraum, umgeben von Mikrophonen und für einen vorbestimmten Zeitraum mit bestimmten Drehzahlen wird das Motorgeräusch aufgenommen, so kann dieses Motorgeräusch später verglichen werden mit verschiedenen Normalgeräuschwerten, die in einem Speicher abgelegt sind. So wäre es beispielsweise möglich Normalgeräuschwerte abgespeichert zu haben, die eine fehlerhafte Kurbelwelle beinhalten und wenn dieses Geräusch auch bei dem zu prüfenden Objekt detektiert wird, kann frühzeitig darauf hingewiesen werden, daß z. B. die Kurbelwelle zu erneuern ist bevor es zu einem Motorschaden kommt. Dieses Prinzip scheint vielleicht in erster Hinsicht etwas zu kompliziert in der Umsetzung zu sein. Betrachtet man hingegen die Rechnerleistung der heutigen Zeit, ist es denkbar, daß bei einer Anzahl von beispielsweisen 100 Objekten mit verschiedenen Parametern Geräuschwerte ermittelt werden, die dann den Normalwert bilden und sobald eine Abweichung von dem Normalwert festgestellt wird, dann eine Art Detailsuche vorzunehmen ist.

Es wäre auch möglich, wenn der Wagen sich in einem solchen Akustikraum befindet, bei ausgeschaltetem Motor den Wagen mit bestimmten Frequenzen zu beschallen, um eine Art Resonanz bei den Bauteilen hervorzurufen, um so eventuell Fehler oder nicht festsitzende Schrauben frühzeitig zu detektieren, da diese dann eine bestimmte Frequenz wieder abgeben.

Die CAD Daten (Computer aided disign = Computergestützte Entwurfszeichnung) werden heutzutage häufig verwandt, um ein Objekt dreidimensional auf einen Rechnerbildschirm darzustellen oder ein Objekt in verschiedenen Ansichten darzustellen und dienen deshalb vorzugsweise als Referenzwert.

Die Einrichtung kann ebenfalls dadurch gekennzeichnet sein, daß die in der zweiten Speichereinheit gespeicherten Daten gewonnen werden, indem bei mehreren gleichen Objekten die Geräuschwerte gemessen, und der Mittelwert als Normalgeräuschwert des Objektes gespeichert wird. Mit einer solchen Einheit ist es vorzugsweise auch möglich, sich die Normalgeräuschwerte selbst zu ermitteln, indem Objekte von der gleichen Beschaffenheit ausgemessen werden und im Mittel der Normalwert dann ermittelt wird.

Der Geräuschwert, also auch der Normalgeräuschwert wird vorzugsweise durch Mikrophone an definierten Orten aufgenommen. Der Normalgeräuschwert ist somit ortsspezifisch.

Die Einrichtung kann ferner dadurch gekennzeichnet sein, daß der Akustikaufnehmer aus einem Mikrophon besteht. Der Akustikaufnehmer besteht vorzugsweise aus einem Mikrophon. Er kann jedoch auch aus mehreren Mikrophonen bestehen, die dann durch die Anordnung in dem Akustikaufnehmer schon eine Art dreidimensionale Schallaufnahme ermöglicht. Wie schon vorher angedeutet, ist es vorteilhaft die Akustikaufnehmer um das Objekt anzuordnen. Es ist jedoch auch möglich, daß ein Akustikaufnehmer an verschiedenen Orten plaziert wird, dann jeweils eine Messung unter gleichen Bedingungen vorgenommen wird, so daß dieses die gleiche Auswirkung hat als würde man mit verschiedenen Akustikaufnehmern eine Messung vornehmen. Vorteilhaft bei der Verwendung von nur einem Akustikaufnehmer wäre, daß spezielle mikrophonspezifische Streuungen nicht betrachtet werden müssen. Der Akustikaufnehmer könnte beispielsweise mit Hilfe eines Schienensystems und von Motoren automatisch um das Objekt gesteuert werden. Bei vorher fest definierten Punkten würden dann die entsprechenden Motoren anhalten, der Akustikaufnehmer eine Aufnahme vornehmen und die Motoren würden den Akustikaufnehmer zu dem nächstliegenden Ort bewegen, damit er dann dort eine Aufnahme tätigen kann. So wäre es also denkbar, daß ein Akustikaufnehmer dreidimensional um das Objekt mit den Motoren bewegt wird und entsprechende Aufnahmen vornimmt.

Im übrigen ist es möglich, daß als Normalgeräuschwert auch mehrere Werte gespeichert sein können, die es zu suchen gilt. Wenn beispielsweise Normalgeräuschwerte für defekte Bauteile abgespeichert sind, könnte gezielt durch das System nach diesem Spektrum gesucht werden. D. h. das Spektrum eines Zahnriemens, der in einem Automobil mit einer Laufleistung von 100.000 km, wird aufgenommen. Diese 100.000 km Laufleistung wären als Maß gesetzt worden, nachdem es ratsam ist, den Zahnriemen zu wechseln. Wird nun bei einer Laufleistung von 60.000 km bei einer Wartung das Normalgeräusch des Zahnriemens, der 100.000 km Laufleistung haben sollte wahrgenommen, könnte diese Warnung frühzeitig erfolgen und der Zahnriemen schon dann ersetzt werden, bevor er einen Motorschaden verursacht, wenn er seine Gesamtfestigkeit verliert.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung befindet sich die Steuereinheit, die Speichereinheit und die Akustikaufnehmer in dem Fahrzeug bzw. an dem Fahrzeug. So ist es möglich, daß während der Fahrt das Fahrzeug selbst schon eine Überwachung bzw. eine Diagnose durchführen kann. Vorzugsweise wird die Diagnose ständig durchgeführt, es ist jedoch auch möglich das die Diagnose nach bestimmten Zeitintervallen oder auf eine Betätigung eines Diagnoseschalters hin ausgeführt wird. Wenn die Steuereinheit einen Defekt bemerkt, wird ein Warnsignal in Form eines Warntones oder in Form einer Anzeige ausgegeben.

Vorzugsweise werden die Akustikaufnehmer in Nähe von Motor, Auspuff, Getriebe und Fahrerinnenraum angeordnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 ein erstes Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 2 die Anordnung der Akustikaufnehmer in Tetraeder Form,

Fig. 3 ein weiteres Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 4 die Anordnung der Akustikaufnehmer in Würfel Form und

Fig. 5 zeigt eine Weiterbildung der Anordnung.

Fig. 1 zeigt ein erstes Blockschaltbild er erfindungsgemäßen Einrichtung. Die Steuereinheit SE ist mit den Mikrophonen M1 bis M4 verbunden. Des weiteren ist die Steuereinheit mit einer Speichereinheit 3D verbunden, die die Daten der dreidimensionalen Darstellung des Objektes gespeichert hat. Weiterhin ist die Steuereinheit SE mit einer Speichereinheit NG verbunden, die die Normalgeräuschwerte eines Objektes abgespeichert hat. Als nächstes ist die Steuereinheit SE verbunden mit einer Speichereinheit SP, wo die ermittelten Geräuschwerte der Mikrophone M1 bis M4 abgespeichert werden. Die Eingabeeinheit E und die Ausgabeeinheit A sind ebenfalls mit der Steuereinheit SE verbunden. Über die Eingabeeinheit E ist es möglich, daß der Benutzer die Mikrophone derart aktiviert, daß entsprechende Geräusche aufgenommen werden. Die so ermittelten Daten werden in die Speichereinheit ST abgespeichert. Wenn nach Aufnahme der Daten über die Eingabeeinheit E der Benutzer die Aufforderung an die Steuereinheit SE übergibt einen Vergleich vorzunehmen, so werden die entsprechenden Daten der Speichereinheiten verglichen und bei eventuellen Abweichungen von dem Normalgeräuschwert auf der Ausgabeeinheit A, vorzugsweise auf einem Bildschirm.

Fig. 2 zeigt die Anordnung der Akustikaufnehmer in Tetreaderform. Das Objekt befindet sich idealerweise inmitten der Mikrophone M1 bis M4. Ein weiterer Akustikaufnehmer, hier nicht dargestellt, könnte auch im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet sein um Klappergeräusche zu ermitteln.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung dar. Gleiche Bauteilbezeichnung weist auf gleiche Funktionsweisen gemäß Fig. 1 hin. Die Mikrophone M10 bis M17, die verwandt wurden, sind gemäß Fig. 4 in würfelähnlicher Form um das Objekt O angeordnet. Anstelle eines Würfels könnte auch eine Quaderform verwandt werden.

Fig. 5 zeigt eine Weiterbildung der Anordnung. Die dort dargestellten Elemente sind vorzugsweise im bzw. am Fahrzeug angebracht. Die Mikrophone M20 bis M20 + n sind an entsprechenden Bauteilen angebracht. Beispielsweise M20 am Motor, M21 am Auspuff, M22 am Getriebe usw. Die Signalvorbereitungseinheit SV nimmt die Signale von den jeweiligen Mikrophonen auf und übergibt sie an die Steuereinheit SE. Die Signalvorbereitungseinheit SV könnte beispielsweise auch in die Steuereinheit SE integriert sein. Die Steuereinheit SE vergleicht die Daten mit Daten im Speicher SP und bei markanten Datenmustern wird über die Ausgabeeinheit A ein Signal akustisch und/oder optisch ausgegeben. Der Vergleich kann bei der Anordnung nach den oben aufgeführten verschiedenen Schemen durchgeführt werden. D. h. also in dem Speicher abgelegte Akustikmuster werden verglichen mit den empfangenen Mustern und entsprechend wird dann ein Wahnsignal ausgegeben. Bei diesem Verfahren ist es nicht unbedingt notwendig eine dreidimensionale Darstellung des Fahrzeuges abgespeichert zu haben, da die Mikrophone festen Orten zugeordnet sind und so eine genaue Detektion erfolgen kann. Es wäre auch möglich, daß ein Mikrophon nicht direkt am Motor, sondern im Motorraum angeordnet ist und so praktisch ein Vergleich von Motorgeräuschen, gespeichert/aufgenommen, vorgenommen wird.

Claims (7)

1. Einrichtung zum Ermitteln von Störgeräuschen bei einem Objekt, insbesondere bei einem Automobil, mit einer Steuereinheit, mit Speichereinheiten und mit Akustikaufnehmern, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Speichereinheit die Daten einer dreidimensionale Darstellung des Objektes gespeichert sind und/oder daß in einer zweiten Speichereinheit ein Normalgeräuschwert des Objektes gespeichert ist, daß in einer dritten Speichereinheit die mit den Akustikaufnehmern ermittelten Geräuschwerte des zu prüfenden Objektes gespeichert sind und daß die Steuereinheit einen Vergleich des ermittelten Geräuschwertes mit den Daten der ersten und/oder zweiten Speichereinheit durchführt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Akustikaufnehmer als Tetraeder und/oder Würfel um das Objekt angeordnet ist und/oder der Akustikaufnehmer im Innenraum eines Fahrzeuges angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der ersten Speichereinheit gespeicherten Daten CAD Daten sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der zweiten Speichereinheit gespeicherten Daten gewonnen werden, indem bei mehreren gleichen Objekten die Geräuschwerte gemessen, und der Mittelwert als Normalgeräuschwert des Objektes gespeichert wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Akustikaufnehmer aus einem Mikrophone besteht.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Normalgeräuschwert auch mehrere Werte gespeichert sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Akustikaufnehmer und die Steuereinheit im bzw. am Fahrzeug angeordnet sind.