Sensorintegrierendes Zahnrad (SIZA)

Projektbeschreibung

Die potenziellen Schäden an Zahnrädern resultieren mittel- oder unmittelbar aus den physikalischen Vorgängen im Zahneingriff. Für eine möglichst zuverlässige Zustandsüberwachung wird die Messdatenerfassung dabei so nah wie möglich am Zahneingriff angestrebt, idealerweise sollten geeignete Sensoren direkt in das Zahnrad „in-situ“ integriert werden. Ziel der Forschung ist die systematische Integration von Sensorik und Elektronik inkl. Algorithmik zur Datenerfassung am Ort des Interesses (in-situ) in das Maschinenelement Zahnrad. Die Daten werden vorverarbeitet, an ein zentrales System übermittelt und können so zur Ermittlung des Zahnradzustandes verwendet werden. Hierfür werden Sensoren und Elektronik in ein Zahnrad integriert. Mittels energieeffizienter und echtzeitfähiger Verarbeitung und Analyse werden die im sensorintegrierten Zahnrad (SIZA) generierten Daten aufbereitet, analysiert und übertragen. Dabei werden Rechenprozesse unter Nutzung drahtloser Energie- und Datenschnittstellen bedarfsgerecht Onboard und Offboard verteilt. Überdies wird das SIZA als Gesamtsystem modelliert, um eine ganzheitliche Optimierung und Evolution zu ermöglichen. Die Forschung beinhaltet die Anforderungsermittlung an ein SIZA in Bezug auf Sensorik, Elektronik, Umgebung und Algorithmen. Mittels HiL-Untersuchungen und experimentellen Referenzversuchen werden die Rand- und Umgebungsbedingungen bewertet. Daten und Algorithmen werden auf Grundlage ihrer Online-Auswertbarkeit untersucht. Es erfolgt die Erforschung von Sensorik, Elektronik und eingesetzter Algorithmik inklusive der Software¬ , Hardware- und Integrationsschnittstellen. Die Erkenntnisse werden für einen Funktionsnachweis mittels eines Demonstrator-SIZAs verwendet und in Prüfstandsversuchen getestet. Es gilt grundlegende Erkenntnisse, Zusammenhänge und Anforderungen an ein sensorintegrierendes Zahnrad abzuleiten, das eine bedarfsgerechte Messung im Zahnrad ermöglicht.

Projektpartner

  • Technische Universität München, Lehrstuhl für Automatisierung und Informationssysteme
  • Technische Universität München, Lehrstuhl für Maschinenelemente
  • Technische Universität München, Lehrstuhl für Schaltungsentwurf

Förderung

Das Projekt wird von der Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des SPP2305 gefördert.