Analyse von Phaseninformationen in Videodaten zur Identifikation von Schwingungen in Werkzeugmaschinen

Schwingungen in Werkzeugmaschinen stellen häufig eine Herausforderung dar – sie wirken negativ auf Werkstückoberflächen, Werkzeug- und Maschinenverschleiß und können oft nur mit (meist weniger produktiven) Maschinenparametern abgestellt werden. Heutige Ansätze zur Schwingungsanalyse sind jedoch meist mit großem Aufwand und Kosten verbunden. Hochgeschwindigkeitskameras könnten eine Alternative Datenquelle zur Schwingungsanalyse darstellen. Sie bieten den Vorteil einer berührungslosen Datenaufnahme ohne Verkabelungsaufwand und mit nachträglicher Möglichkeit zur Positionierung der Messposition. Mit der Analyse von räumlichen Phaseninformationen in Videodaten konnten im Stand der Technik für andere Anwendungsfälle vielversprechende Resultate erzielt werden. Ziel der Arbeit war es daher zu untersuchen, welche Einflussgrößen auf die phasenbasierte Schwingungsanalyse wirken und wie sie unter den herausfordernden Bedingungen von Werkzeugmaschinenumgebungen umgesetzt werden kann. Zu diesem Zweck wurden zunächst Videoaufnahmen eines vibrierenden Piezoaktors und synthetische Videodaten, sowie anschließend Videodaten aus Fräsprozessen aufgenommen und analysiert. Anhand der gewonnenen Daten wurden allgemeine und für Werkzeugmaschinen spezifische Einflussgrößen untersucht und daraus Maßnahmen und Algorithmen abgeleitet, die eine videobasierte Analyse auch unter erschwerten Bedingungen ermöglichen können.