Verbundprojekt: KISS - KI-Basiertes Schadens- und Verschleißerkennungs-system zur cloudbasierten Zustandsüberwachung von Hybrid-Container-Fahrzeugen; Teilvorhabenbezeichnung: Sensorbasierte Schadenserkennung in Radantrieben

Abstract

Ziel des Vorhabens KISS ist die Entwicklung und Realisierung eines Systems, das eine Schadenserkennung der Komponenten des zweistufigen Planentengetriebe der hochbelasteten Radantriebe von Van-Carrier ermöglicht. Darüber hinaus wird aus den vibroakustischen Zustandsdaten mit Hilfe eines Prognosemodelles die Restlebensdauer der Komponenten der Radantrieben geschätzt und kontinuierlich angepasst. Eine Zustandsüberwachung der stark belasteten Radantriebe ist aus ökonomischer und ökologischer Sicht sinnvoll, um Stillstandszeiten oder gar einen Ausfall der Van-Carrier zu vermeiden. Die Darstellung der Zustandsgröße der Spezialfahrzeuge erfolgt über ein Smart-Maintenance-Web-Interface. Dieses Smart-Maintenance-Frontend ermöglicht die Aufschlüsselung der einzelnen überwachten Van-Carrier mit den ermittelten Kenngrößen der KI-basierten Schadensüberwachung sowie der Lebenszeitprädiktion der Komponenten des Radantriebes. Das Gesamtsystem zur Schadenserkennung und Lebenszeitprädiktion ist auf Basis von Vibrationssignalen aufgebaut. Die Vibrationssignale werden direkt an den jeweiligen Radantrieben aufgenommen, aufbereitet und über die entwickelte IT-Infrastruktur an einen externen Rechenserver für die Datenauswertung geleitet. Für die Entwicklung der Algorithmen zur Schadenserkennung und Lebenszeitprädiktion werden im ersten Schritt Grundlagenuntersuchungen durchgeführt, um die Mess- und Signalverarbeitungskette zu realisieren. Es folgen Prüfstanduntersuchungen, in denen die Systemkonzeption der beiden Teilsysteme validiert und methodische Vorgehensweisen für die Signalanalyse ausgearbeitet werden. Abschließend erfolgt die Übertragung der Teilsysteme ins Feld. Dies beinhaltet eine Optimierung und Anpassung der Signalvorverarbeitung, um die im Hafenumfeld auftretenden Störgrößen zu kompensieren sowie eine Anpassung der Signalanalyseverfahren. Abschließend erfolgen die Systemerprobung und nachgelagerte Optimierungen am Gesamtsystem. Datei-Upload durch TIB The goal of the KISS project is the development and implementation of a system that enables damage detection for the components of the two-stage planetary gearbox in the heavily loaded wheel drives of Van Carriers. Additionally, the remaining service life of the wheel drive components will be estimated and continuously adjusted based on vibroacoustic condition data using a predictive model. Condition monitoring of the heavily stressed wheel drives is economically and ecologically beneficial to avoid downtime or even failure of the Van Carriers. The condition of the special vehicles is displayed via a smart maintenance web interface. This smart maintenance frontend enables the breakdown of individual monitored Van Carriers, including the key metrics derived from AI-based damage monitoring and the service life prediction of the wheel drive components. The overall system for damage detection and service life prediction is based on vibration signals. These vibration signals are captured directly at the respective wheel drives, processed, and transmitted through the developed IT infrastructure to an external server for data analysis. For the development of the algorithms for damage detection and service life prediction, initial fundamental research is conducted to establish the measurement and signal processing chain. This is followed by test bench studies, where the system design of the two subsystems is validated, and methodological approaches for signal analysis are developed. Finally, the subsystems are transferred to field operations, which involves optimizing and adapting the signal preprocessing to compensate for the disturbances encountered in the port environment, as well as adjusting the signal analysis methods. The process concludes with system testing and subsequent optimizations of the overall system.