Wie lassen sich Schwingungen in Echtzeit überwachen und analysieren?

ibaInSpectra ermöglicht die kontinuierliche Echtzeitüberwachung und Analyse von Schwingungen direkt im laufenden Prozess. Frequenzspektren, Zeitsignale und charakteristische Kennwerte werden online berechnet und visualisiert, sodass Anomalien frühzeitig erkannt und mögliche Fehlerquellen zuverlässig identifiziert werden können.

Wie können Schwingungsdaten mit Prozess- und Qualitätsdaten korreliert werden?

Durch die nahtlose Integration in ibaPDA kann ibaInSpectra Schwingungsdaten gemeinsam mit Maschinen-, Prozess-, Material- und Qualitätsdaten zeitsynchron erfassen und auswerten. Dadurch lassen sich Zusammenhänge zwischen mechanischen Schwingungen, Prozessstabilität und Produktqualität direkt erkennen.

Wie lassen sich Schäden an Maschinen und Antrieben frühzeitig erkennen?

Mit der Auto-Adapting-Technologie von ibaInSpectra können Referenzspektren für unterschiedliche Betriebszustände automatisch erlernt werden. Das System vergleicht aktuelle Spektren kontinuierlich mit dem gelernten Idealzustand und erkennt selbst kleinste Veränderungen frühzeitig – noch bevor Qualitätsprobleme oder Maschinenschäden auftreten.

Wie können rotierende Maschinen und Lagerzustände detailliert überwacht werden?

ibaInSpectra unterstützt Orbit-Analysen zur Überwachung von Wellenbewegungen und Lagerzuständen. Dabei können Orbit-Diagramme, Wellenmittelpunkte, Exzentrizitäten und Abstände zur Lagerschale in Echtzeit visualisiert und ausgewertet werden. Auch drehzahlabhängige Analysen und Mittelungen über mehrere Umdrehungen sind möglich.

Wie lassen sich KI-Modelle in die Online-Schwingungsüberwachung integrieren?

Mit dem ONNX-Modul von ibaInSpectra können trainierte KI-Modelle direkt in die laufende Messdatenanalyse eingebunden werden. Modelle können auf Spektren, Kennwerte oder Bandvektoren angewendet werden und liefern Ergebnisse wie Anomalieindikatoren, Qualitätskennwerte oder Alarmmeldungen in Echtzeit.

Schwingungsüberwachung in Echtzeit

ibaInSpectra

Mit ibaInSpectra werden beliebige Schwingungen permanent in Echtzeit überwacht, um so mögliche Fehlerquellen frühzeitig zu erkennen. Da ibaInSpectra in ibaPDA integriert ist, können neben den reinen Schwingungsanalysen auch mögliche Zusammenhänge zwischen Schwingungseffekten und Prozessverhalten sofort erkannt werden.

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Echtzeitanalyse: Offen und vielseitig

Mit ibaInSpectra können die Signale zeitsynchron und kontinuierlich überwacht und die aktuellen Frequenzanalysen in Echtzeit angezeigt werden.

Anders als viele Systeme zur Schwingungsüberwachung ist ibaInSpectra herstellerunabgängig und nicht auf einzelne Maschinen beschränkt, sondern nutzt die umfangreiche Konnektivität der iba-Produkte. Damit ist es wie geschaffen für den Einsatz in heterogenen Automatisierungsstrukturen, die durch eine Vielzahl unterschiedlicher technischer Disziplinen und Steuerungstypen gekennzeichnet sind. Aufgrund der nahtlosen Integration in ibaPDA können sowohl Schwingungsmessdaten als auch andere relevante Maschinen-, Prozess-, Material- und Qualitätsdaten zentral erfasst und in Beziehung gesetzt werden. Somit lassen sich neben der reinen Schwingungsanalyse einer einzelnen Maschine auch mögliche Auswirkungen der Schwingungen auf die Prozessstabilität und die Produktqualität erkennen. Neben mechanischen Schwingungen, können auch beliebige andere Signale mit ibaInSpectra im Frequenzspektrum überwacht und analysiert werden.

ibaInSpectra auf einen Blick

Echtzeitanalyse von Schwingungen
Breite Konnektivität
Umfangreiche Konfigurationsmöglichkeiten
Berechnungsprofile zur Mehrfachnutzung
Bedarfsorientierte Visualisierung
Alarmierung bei Grenzwertverletzung
Verknüpfung von Schwingungs- und Prozessdaten
Expertenmodule für Frequenzspektren- und Orbitüberwachung

ibaInSpectra-Funktionen

Entdecken Sie die umfangreichen Möglichkeiten der ibaInSpectra-Software.

ibaInSpectra Expert-Modul

Das ibaInSpectra Expert-Modul überwacht und analysiert Schwingungen im Frequenzspektrum, das mit Hilfe einer FFT-Analyse erzeugt wurde. Durch die große Flexibilität und Vielseitigkeit des Moduls kann es für unterschiedlichste Anwendungen genutzt werden.

Umfangreiche Konfigurationsmöglichkeiten
Berechnungsprofile zur Mehrfachnutzung
Bedarfsorientierte Visualisierung
Wasserfalldarstellung, Einzelspektrum oder Konturdiagramm
Berechnung von kombinierten Kennwerten
Anzeige der Frequenzbänder und Kennwerte
Alarmierung bei Grenzwertverletzung
Verknüpfung von Schwingungs- und Prozessdaten
Ordnungs- und Hüllkurvenspektrum

Konfiguration der Bänder und Kennwerte

Signalbaum mit berechneten Kennwerten und Resultaten der Frequenzbandanalyse
Echtzeitvisualisierung der Spektren als Einzelspektrum, Wasserfall oder Konturansicht
Konfiguration der zu analysierenden Frequenzbänder
Definition von Warnungen und Alarmen für Frequenzbänder und Kennwerte
Konfiguration der Kennwertberechnung
Rohdaten des Zeitsignals der aktuellen Frequenzanalyse
Visualisierung der Frequenzbänder mit Kennwerten und Alarmschwellen

Wichtigste Funktionen

Vielseitiges Modul für individuelle Schwingungsanalyse

Im Expert-Modul können die zu überwachenden Frequenzbänder frei definiert werden, sowohl statisch als auch dynamisch in Abhängigkeit von anderen Messgrößen. Als Ergebnis der Analyse werden für jedes Frequenzband folgende Parameter ermittelt: Peak, RMS (quadratischer Mittelwert), Peak-Frequenz, Phase und Crest-Faktor. Basierend auf diesen Parametern und Prozessparametern können frei konfigurierbare Kennwerte berechnet werden. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, für Kennwerte oder einzelne Bandparameter jeweils zwei Grenzwerte (Warnung, Alarm) zu definieren. Neben den Werten aus der Frequenzdomäne werden weitere Werte in der Zeitdomäne des Signals ermittelt, wie Minimum, Maximum, Mittelwert, RMS oder Crest-Faktor.

Die Berechnungen für die Analyse können individuell angepasst, als Profile abgespeichert und wiederverwendet werden. Insbesondere können Sensortyp, Art des Spektrums und FFT-Berechnungsparameter wie Anzahl Samples, Fensterform oder Überlappungsfaktor eingestellt werden. Unterschiedliche Methoden der Mittelwertbildung stehen ebenso zur Auswahl wie die Möglichkeit des Detrending, um eine langsame Drift des Messwertes zu kompensieren.

Ordnungsanalyse und Hüllkurvenberechnung

Im Berechnungsprofil des ibaInSpectra Expert-Moduls kann ein Geschwindigkeitssignal für eine drehzahlabhängige Neuabtastung des Eingangssignals ausgewählt werden. Dieses Geschwindigkeitssignal kann eine Impulsfolge, ein Impulszähler oder ein absoluter Drehzahlwert sein. Das Neuabtasten führt zu einer deutlich besseren Darstellung der Ordnungsanalyse bei sich ändernden Geschwindigkeiten als das übliche Neuskalieren der X-Achse. Dabei ist einzigartig, dass ibaInSpectra die bei der Neuabtastung entstehenden Aliasing-Effekte unabhängig von der Drehzahl herausfiltert.

Zudem bietet das ibaInSpectra Expert-Modul die Möglichkeit der Signalvorverarbeitung. So kann das Schwingungssignal gefiltert oder es können mathematische Vorberechnungen durchgeführt werden, beispielsweise eine Hüllkurvenberechnung mit frei konfigurierbaren Bandpass-Filtern. Parameter für Berechnungsprofile sind in der Tabelle aufgeführt.

Signalisierung und Alarmierung

Für eine zuverlässige Alarmierung können Warn- und Alarmgrenzen in jedem definierten Frequenzband konfiguriert werden. Sobald eine Grenzwertverletzung auftritt, werden entsprechende Binärsignale aktiviert. Diese Signale können über die Ausgabeschnittstellen von ibaPDA auch anderen Systemen zur Signalisierung oder für Eingriffe in die Prozesssteuerung zur Verfügung gestellt werden.

Parameters for Calculation Profiles

Sensortyp	Auslenkung, Geschwindigkeit, Beschleunigung
Spektrumtyp	Auslenkung, Geschwindigkeit, Beschleunigung
Geschwindigkeitstyp (optional)	Impulsfolge, Impulszähler, absolute Drehzahl
Ordnungsanlayse (optional)	Anzahl der Samples pro Umdrehung
Anzahl Samples	bis zu 524288
Anzahl Linien	bis zu 204800 (je nach Anzahl Samples)
Überlappung	0 bis 95%
Unterdrückung Gleichanteil	ja/nein
Driftkompensation	ja/nein
Fenstertyp	Bartlett, Blackman, Blackman-Harris, Hamming, Hanning, Rectangular, Flattop
Normierung	ja/nein
Methode	Magnitude/Power
Mittelwertbildung für Frequenzbereiche	Linear, exponential, peak hold

ibaInSpectra Auto-Adapting-Modul

Mit dem Auto-Adapting-Modul lassen sich Schäden in Maschinen, Getrieben und Motoren sowie qualitätsrelevante Änderungen der Prozessschwingungen bereits in einem sehr frühen Stadium erkennen. Das selbstlernende InSpectra-Modul bietet optimalen Schutz für Systeme durch automatische Überwachung in Echtzeit anhand erlernter Referenzwerte.

Selbstlernendes InSpectra-Modul zur Spektralanalyse
Referenzspektren für unterschiedliche Prozessbedingungen
Analyse über das gesamte Spektrum
Automatisches Erlernen von Referenzwerten
Individuelle Definition von Warn- und Alarmgrenzen
Online-Visualisierung in Echtzeit
Frühzeitiges Erkennen von Veränderungen und Schäden

Lern- und Überwachungsphase

Wichtigste Funktionen

Schäden frühzeitig erkennen

Das Auto-Adapting-Modul ist in der Lage, aus einer Reihe von Spektren zu erlernen, wie das optimale Spektrum aussehen soll. Das sogenannte Referenzspektrum kann für unterschiedliche Prozesszustände erlernt werden, die sich beispielsweise auf unterschiedliche Geschwindigkeiten, Materialien oder Lastbereiche etc. beziehen. Da ibaInSpectra nahtlos in ibaPDA integriert ist, steht die volle ibaPDA-Konnektivität zur Verfügung, um alle möglichen Prozesssignale in einem System zu erfassen und für die Definition der Zustände zu nutzen.

Der Vergleich mit dem Gut-Zustand und die Quantifizierung der Abweichung ermöglichen es dem Anwender, besonders frühzeitig Veränderungen im Prozessverhalten zu erkennen schon bevor Qualitätsprobleme auftreten. Das Auto-Adapting-Modul identifiziert zudem die Bereiche, in welchen die größten Abweichungen auftreten.

Lernen und überwachen

Anstatt eine Frequenzbandanalyse für bestimmte Bereiche manuell konfigurieren zu müssen, werden im Auto-Adapting-Modul alle Bereiche des Spektrums betrachtet. Dabei kann das Spektrum individuell in beliebig viele Bereiche unterteilt werden. In der Lernphase werden über alle Bereiche des Spektrums Kennwerte berechnet und eingelernt und daraus ein Referenzspektrum ermittelt. In der Überwachungsphase vergleicht das Auto-Adapting-Modul das aktuelle Spektrum mit dem Referenzspektrum. Da das Auto-Adapting-Modul auf dem ibaInSpectra Expert Modul basiert, bietet es die gleichen umfangreichen Möglichkeiten, FFT-Berechnungsparameter in Profilen und Signalvorverarbeitungen zu konfigurieren.

Erlaubte Abweichungen lassen sich individuell konfigurieren. Für Warnungen und Alarme können prozentuale Grenzwerte definiert werden, die sich auf ein maximales oder mittleres Referenzspektrum beziehen.

Aussagekräftige Kennwerte

Das Auto-Adapting-Modul berechnet für jeden Zustand aussagekräftige Kennwerte:

Absolutes Delta: Gesamtdifferenz zwischen dem Ist-Spektrum und den Schwellenwerten aus dem Referenzspektrum.
Relatives Delta: Die relative prozentuale Differenz zwischen dem Ist-Spektrum und den Schwellenwerten aus dem Referenzspektrum.
Mittenfrequenz, Relative Differenz und Spitzenwert der Bereiche, in denen die größten Unterschiede zwischen Ist- und Referenzspektrum auftreten.

Beispiel für eine Überwachung mit dem ibaInSpectra Auto-Adapting-Modul

Signalbaum mit berechneten Kennwerten und Trends der Spektrendifferenz
Echtzeitvisualisierung der Spektren als Einzelspektrum, Wasserfall oder Kontouransicht
Zeitlicher Verlauf der Differenz zu den gelernten Referenzspektren als absoluter und relativer Wert
Verwaltung und Anpassung der gelernten Referenzspektren für die verschiedenen Prozessbedingungen
Visualisierung des aktuellen Spektrums (blau) und der Referenzspektren der Warn- und Alarmschwelle (gelb und rot) in der FFT-Ansicht

ibaInSpectra Orbit-Modul

Das ibaInSpectra Orbit-Modul überwacht die Wellenbewegung unter anderem an Gleitlagern und ermöglicht somit eine zuverlässige Überwachung und Beurteilung des Maschinenzustands. Für eine stabile Berechnung der Kennwerte auch bei unterschiedlichen Drehzahlen, werden die Eingangssignale drehzahlabhängig abgetastet.

Berechnung von Kennwerten zur Beurteilung und Überwachung
Darstellung einer oder mehrerer Wellenbewegungen (Orbit)
Darstellung der Bewegung des Orbit-Mittelpunkts (Mittellinie)
Drehzahlabhängiges Resampling
Visualisierung von Geschwindigkeitsstufen
Berechnungsprofile zur Mehrfachnutzung
Bedarfsorientierte Visualisierung
Anzeige der Phasenreferenz
Mittelung über mehrere Umdrehungen

Orbit-Darstellung im ibaPDA-Client

Visualisierung der Sensorpositionen und des Begrenzungskreises
Zeitlicher Verlauf der berechneten Kennwerte wie z.B.: Spitze-Spitze Maximalwert, Exzentrizität und Abstand zum Begrenzungskreis
Echtzeitvisualisierung der Wellenbewegung, Blank- Bright Darstellung der Phasenreferenz, Verlauf der Mittellinie und Geschwindigkeitsstufen für Hoch- und Herunterfahren
Signalbaum mit berechneten Kennwerten und Resultaten der Orbitanalyse

Wichtigste Funktionen

Drehzahlabhängige Berechnung von Kennwerten

Dies garantiert nicht nur zuverlässige Ergebnisse bei allen Bedingungen, sondern ermöglicht auch eine Mittelung des Orbits über mehrere Umdrehungen. Dabei kann linear gemittelt werden (linear) oder die maximalen Werte der jeweiligen Drehwinkel werden ausgewertet (peak hold).

Die wichtigsten im ibaInSpectra Orbit-Modul berechnete Kennwerte sind Orbit counter (Anzahl der berechneten Orbits), X/Y (Aktuelle Wellenposition), Centerline X/Y (Lage des Wellenmittelpunkts), Peak to Peak max (S(p-p)max, maximaler Abstand zweier Punkte in einem Orbit), Peak to peak max angle (Winkel des S(p-p)max), Peak to peak max shaft angle (Drehwinkel der Welle zu dem S(p-p)max auftritt, relativ zur Phasenreferenz), Eccentricity (Exzentrizität der Welle), Distance to clearance (Minimaler Abstand der Welle zum Begrenzungskreis (Lagerschale))

Besserer Einblick dank flexibler Visualisierung

Die Orbit-Ansicht bietet viele Möglichkeiten die Visualisierung der Wellenbewegung individuell anzupassen. So kann die Wellenbewegung inklusive der Phasenreferenz angezeigt werden. Ebenso kann der Verlauf des Wellenmittelpunkts über einen längeren Zeitraum angezeigt werden. Hierbei gibt es auch die Möglichkeit, beispielsweise beim Anfahren der Maschine, sich Geschwindigkeitsstufen anzeigen zu lassen. Um das Verständnis der Bewegung zu verbessern, können Begrenzungskreisdurchmesser, Drehrichtung, Sensorpositionen und Lage der Phasenreferenz eingeblendet werden.

Offline-Detailanalyse mit Playback-Funktion

Für eine detaillierte Offline-Analyse können aufgezeichnete Daten zusammen mit den Berechnungsprofilen mit ibaAnalyzer-InSpectra geöffnet werden. Hier lassen sich Wellenbewegungen nachträglich analysieren und mit anderen Prozessdaten vergleichen, um Zusammenhänge zu erkennen. Darüber hinaus kann mit der Playback-Funktion das Verhalten zu bestimmten Zeitpunkten nachvollzogen werden.

Kennwerte des Orbit-Moduls

Orbit counter	Auslenkung, Geschwindigkeit, Beschleunigung
X/Y	Aktuelle Wellenposition im Koordinatensystem
Centerline X/Y	Mittlere Lage des Wellenmittelpunkts pro
Berechnung	im Koordinatensystem
Peak to Peak max	Spitze-Spitze-Maximalwert (S(p-p)max), maximaler Abstand zweier Punkte in einem Orbit
Peak to peak max angle	Winkel, zu dem S(p-p)max auftritt
Peak to peak max shaft angle	Drehwinkel der Welle, zu dem S(p-p)max auftritt, relativ zur Phasenreferenz
Eccentricity	Exzentrizität der Welle
Distance to clearance	Minimaler Abstand der Welle zum Begrenzungskreis

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Lernen Sie, wie Sie ein einfaches ibaInSpectra-Expertenmodul konfigurieren, um auf schnelle Weise einige frequenzabhängige Werte aus einem Beschleunigungssensor zu berechnen.

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In diesem Tutorial lernen Sie, wie Sie das PreProcessing für eine Schwingungsanalyse mit ibaInSpectra nutzen können.

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In diesem Tutorial lernen Sie, wie Sie das Universal- und das Lüftermodul für eine Schwingungsanalyse mit ibaInSpectra verwenden.

Universal- und Lüftermodul 2/2 (06)

In diesem Tutorial lernen Sie, wie Sie das Universal- und das Lüftermodul für eine Schwingungsanalyse mit ibaInSpectra verwenden.

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Im ersten Teil dieses Tutorials lernen Sie, wie Sie Marker und Platzhalter für eine Analyse mit ibaInSpectra verwenden.

Markierung und Platzhalter 2/2 (08)

Im ersten Teil dieses Tutorials lernen Sie, wie Sie Marker und Platzhalter für eine Analyse mit ibaInSpectra verwenden.

Service & Downloads

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Order no.	Name	Description
30.681223	ibaInSpectra	ibaPDA license extension, Spectrum Analysis Library, 4 modules
33.010410	ibaAnalyzer-InSpectra+	Offline vibration analysis (add-on for ibaAnalyzer)

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Wie lassen sich Schwingungen in Echtzeit überwachen und analysieren?: ibaInSpectra ermöglicht die kontinuierliche Echtzeitüberwachung und Analyse von Schwingungen direkt im laufenden Prozess. Frequenzspektren, Zeitsignale und charakteristische Kennwerte werden online berechnet und visualisiert, sodass Anomalien frühzeitig erkannt und mögliche Fehlerquellen zuverlässig identifiziert werden können.
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Wie können rotierende Maschinen und Lagerzustände detailliert überwacht werden?: ibaInSpectra unterstützt Orbit-Analysen zur Überwachung von Wellenbewegungen und Lagerzuständen. Dabei können Orbit-Diagramme, Wellenmittelpunkte, Exzentrizitäten und Abstände zur Lagerschale in Echtzeit visualisiert und ausgewertet werden. Auch drehzahlabhängige Analysen und Mittelungen über mehrere Umdrehungen sind möglich.
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