Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bewertung eines Zustands ei- nes Objekts. Daneben betrifft die Erfindung ein Computerprogramm sowie eine Vorrichtung zur Bewertung eines Zustands eines Objekts.

Die Druckschrift DE 10 2018 210 470 A 1 offenbart ein Verfahren zur Schadens- früherkennung einer Maschine, bei dem ein Schwingungssignal einer Maschine erfasst wird, ein Signal vom Zeitbereich in ein Bildbereich transformiert wird, eine gemäß einer Betriebsgröße bestimmte dominante Anregung betragsmäßig redu- ziert wird und ein Signalwert mit einem Vergleichswert verglichen wird.

Die Druckschrift US 6 425 293 B1 offenbart ein Verfahren, bei dem eine Vibration erfasst und durch Durchführung einer FFT ein Vibrationsspektrum erhalten wird. Das Vibrationsspektrum wird in N Bänder aufgeteilt und für jedes Band eine spekt- rale Energie erzeugt. Die spektrale Energie in einem jeweiligen Band wird mit spektralen Energieschwellwerten verglichen. Für jedes Band werden numerische Werte jedem Überschreiten eines Schwellwerts zugeordnet. Die nummerischen Werte werden summiert und mit weiteren Schwellwerten verglichen.

Bei herkömmlichen Zustandsbewertungsverfahren werden typischerweise aus ei- ner Anregungsinformation, die eine mechanische Anregung des Objekts be- schreibt, mittels einer Frequenzanalyse spektrale Anregungswerte ermittelt. Aus diesen wird sodann durch eine die spektralen Anregungswerte über die Frequenz aufsummierende Funktion ein Kennwert ermittelt. Dieser Kennwert wird mit einem Referenzwert verglichen, der auf im Wesentlichen gleichen Weg aus einer Anre- gungsinformation, die in einem Referenzzustand des Objekts erfasst wurde, ermit- telt worden ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Mög- lichkeit zur Bewertung eines Zustands eines Objekts anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Bewertung eines Zustands eines Objekts, umfassend folgende Schritte: Erhalten einer Anre- gungsinformation, die eine mechanische Anregung des Objekts beschreibt; Erzeu- gen einer Vielzahl spektraler Anregungswerte in Abhängigkeit der Anregungsinfor- mation mittels einer Frequenzanalyse, wobei die spektralen Anregungswerte je- weils einem Spektralabschnitt von mehreren vorgegeben Spektralabschnitten zu- geordnet sind; Erhalten einer Vielzahl spektraler Referenzanregungswerte, die sich auf einen Referenzzustand des Objekts beziehen und einem jeweiligen der Spektralabschnitte zugeordnet sind; und Ermitteln relativer Anregungswerte für zu- mindest einen Teil der Spektralabschnitte durch In-Bezug-Setzen des dem jeweili- gen Spektralabschnitt zugeordneten spektralen Anregungswerts mit dem dem je- weiligen Spektralabschnitt zugeordneten spektralen Referenzanregungswert.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass einzelne, durch die Frequenzanalyse erzeugte spektrale Anregungswerte mit den bezüglich der Spektralabschnitte korrespondierenden spektralen Referenzanregungswerten in Bezug gesetzt werden, um so auf die Spektralabschnitte bezogene relative Anre- gungswerte zu erhalten. Im Vergleich zu einem herkömmlichen In-Bezug-Setzen aufsummierter spektraler Anregungswerte und aufsummierter spektraler Refe- renzanregungswerte kann eine Zustandsabweichung dadurch auf den jeweiligen Spektralabschnitt bezogen ermittelt werden, sodass vorteilhafterweise der ge- samte Informationsgehalt über das Spektrum der spektralen Anregungswerte gleichzeitig genutzt werden kann.

Während bei herkömmlichen Verfahren die Auswahl des Spektralabschnitte be- reits so erfolgen muss, dass für eine Zustandsabweichung relevante Spektralab- schnitte bei der Ermittlung der spektralen Referenzanregungswerte und der spekt- ralen Anregungswerte abgedeckt sind, kann mit dem erfindungsgemäßen Verfah- ren auch eine gar nicht erwartete Änderung der spektralen Anregungswerte in einzelnen Spektralabschnitte erkannt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren hat daher den Vorteil, universell einsetzbar zu sein, auch wenn relevante Spektral- abschnitte unbekannt sind, so dass gerade bei der Verwendung breitbandiger Sensoren, welche die mechanische Anregung erfassen, deren Erfassungspoten- tial voll ausgenutzt werden kann.

Mit besonderem Vorteil erlaubt es das erfindungsgemäße Verfahren auch, Abwei- chungen in Spektralabschnitten hoher Frequenz mit einem geringen Signal- Rausch-Verhältnis (SNR) wirkungsvoll zu erfassen, da die relativen Anregungs- werte für diese hohen Spektralabschnitte die Abweichung unabhängig von Abwei- chungen in niedrigeren - und damit dominanteren - Spektralabschnitten enthal- ten.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann sehr flexibel eingesetzt werden. Der Zu- stand kann beispielsweise ein Verschleiß, eine Mangelschmierung, eine Ver- schmutzung, eine Ermüdung, ein Defekt, ein Betriebszustand, eine Intaktheit, ein Gesundheitszustand, eine Qualität, eine Auslastung, ein Kraftaufwand, eine Leis- tungsaufnahme, ein Füllstand, eine Härte oder eine Fluidfördergröße sein. Auch hinsichtlich des Objekts sind eine Vielzahl von Anwendungsfälle denkbar: So kann das Objekt eine Maschine, eine Anlage, ein Maschinenelement, insbesondere ein Getriebe, ein Lager, eine Pumpe, ein Motor oder ein Roboter, ein Fertigungswerk- zeug, ein Land-, Wasser-, Luft- oder Raumfahrzeug oder ein Teil davon, eine Struktur, ein Bauteil oder ein Bauwerk oder ein Teil davon sein. Auch ist es mög- lich, dass das Objekt ein Körperteil eines Lebewesens, insbesondere eine Tieres oder eines Menschen, ist.

Dabei kann der Betriebszustand ein stationärer Betriebszustand oder ein nicht-sta- tionärer Betriebszustand, insbesondere mit einem beliebigen oder charakteristi- schen Verlauf sein. Die Maschine kann eine Spritzgießmaschine sein. Das Lager kann ein Schwenklager, beispielsweise bei einem Kran oder einer Windkraftan- lage sein. Bei einer Windkraftanlage kann das Schwenklager ein Pitchlager sein. Das Objekt kann ferner ein Stellantrieb oder ein Ein- und Ausfahrmechanismus, insbesondere eines Sonnensegels eines Satelliten, eines Fahrwerks eines Flug- zeugs oder eines Weichstellantriebs, sein.

Es wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, wenn die spektralen Anregungswerte und die Referenzanregungswerte eine Amplitude, eine Phase, eine Leistung oder eine spektrale Leistungsdichte (engl. power spectral density - PSD) beschreiben. Alternativ oder zusätzlich kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass die spektralen Anregungswerte und die Refe- renzanregungswerte einen Effektivwert, einen Betragsmaximalwert oder eine Amplitudenverteilungsdichte oder einen daraus abgeleiteten Wert, insbesondere einen Crestfaktor oder einen Kurtosisfaktor, beschreiben.

Es wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, wenn im Schritt des Er- zeugens der Vielzahl spektraler Anregungswerte die spektralen Anregungswerte in einer vorgegebenen Datenstruktur, insbesondere einer Matrix, einem Vektor, ei- ner Liste oder einem Datenfeld (englisch array), gespeichert werden. Es kann fer- ner vorgesehen sein, dass die Vielzahl spektraler Referenzanregungswerte in ei- ner vorgegebenen Datenstruktur, insbesondere einer Matrix, einem Vektor, einer Liste oder einem Datenfeld, bereitgestellt wird. Außerdem kann vorgesehen sein, dass im Schritt des Ermittelns der Vielzahl relativer Anregungswerte die relativen Anregungswerte in einer vorgegebenen Datenstruktur, insbesondere einer Matrix, einem Vektor, einer Liste oder einem Datenfeld, gespeichert werden. Eine „Daten- struktur“ im vorgenannten Sinne kann auch allgemein als Zahlenliste aufgefasst werden.

Außerdem können die spektralen Anregungswerte für ein Zeitintervall oder gemit- telt über mehrere Zeitintervalle erzeugt werden. Dadurch können die spektralen Anregungswerte gefenstert erzeugt werden.

Alternativ oder zusätzlich können die spektralen Referenzanregungswerte für ein Zeitintervall oder gemittelt über mehrere Zeitintervalle erzeugt werden. Entsprechend können die spektralen Referenzanregungswerte auch gefenstert er- zeugt werden.

Eine Mittelung der spektralen Anregungswerte und/oder der spektralen Refe- renzanregungswerte über mehrere Zeitintervalle in Folge ist insbesondere für sich wiederholende Betriebszustände mit kurzen quasi-stationären Zeitintervallen vor- teilhaft, um das SNR zu verbessern.

Zweckmäßigerweise können die Spektralabschnitte disjunkt und/oder über den Frequenzbereich definiert sein. Alternativ oder zusätzlich können die Spektralab- schnitte gleich groß oder unterschiedlich groß sein, insbesondere logarithmisch eingeteilt sein. Die Spektralabschnitte können zusammenhängend oder getrennt sein. Bevorzugt werden die spektralen Anregungswerte über ein vorgegebenes, die Spektralabschnitte umfassendes Frequenzband ermittelt.

Die relativen Anregungswerte können für alle Spektralabschnitte ermittelt werden. Es ist aber auch möglich, dass einzelne Spektralabschnitte oder ein Intervall von Spektralabschnitten durch einen Nutzer manuell und/oder automatisch ausgewählt werden bzw. wird.

Bevorzugt weisen die relative Anregungswerte einen kontinuierlichen, insbeson- dere reellen, Wertebereich auf. Dadurch können auch geringfügige Abweichungen von den Referenzanregungswerten aufgelöst werden.

Im Hinblick auf die Frequenzanalyse ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ty- pischerweise vorgesehen, dass sie mittels einer Fourieranalyse, insbesondere mit- tels kontinuierlicher Fouriertransformation, diskreter Fouriertransformation, schnel- ler Fouriertransformation oder Fouriertransformation für zeitdiskrete Signale, oder mittels einer Ermittlung der bzw. einer spektralen Leistungsdichte erfolgt.

Das Verfahren kann insbesondere bei verhältnismäßig groben Frequenzauflösun- gen mit guten Ergebnissen durchgeführt werden. So kann vorgesehen sein, dass die Frequenzanalyse eine Frequenzauflösung von wenigstens 1 Hz, ferner bevor- zugt wenigstens 10 Hz, ferner bevorzugt wenigstens 100 Hz, besonders bevorzugt wenigstens 1 kHz, aufweist. Dies ermöglicht vorteilhafterweise eine erhebliche Re- duktion anfallender Datenmengen.

Nichtsdestotrotz kann das Verfahren auch mit verhältnismäßig feinen Frequenz- auflösungen durchgeführt werden. So kann vorgesehen sein, dass die Frequenz- analyse eine Frequenzauflösung höchstens 1 Hz, bevorzugt höchstens 10’ ¹ Hz, ferner bevorzugt höchstens 10 ^-2 Hz, ferner bevorzugt höchstens 10 ^-3 Hz, beson- ders bevorzugt höchstens 10 ^-4 Hz, aufweist.

Typischerweise ist vorgesehen, dass im Schritt des Ermittelns der relativen Anre- gungswerte die jeweiligen spektralen Anregungswert und die zugehörigen spektra- len Referenzanregungswerte durch Dividieren in Bezug gesetzt werden.

Mit besonderem Vorteil kann das erfindungsgemäße Verfahren auch folgenden Schritt umfassen: Ermitteln einer Zustandsbewertungsgröße durch eine Zustands- bewertungsfunktion, welche als Parameter die relativen Anregungswerte und/oder aus den relativen Anregungswerten abgeleitete Werte verknüpft. Bei der Ermitt- lung einer solchen Zustandsbewertungsgröße wird insbesondere vermieden, dass spektralabschnittspezifische Abweichungen des spektralen Anregungswerts vom spektralen Referenzanregungswert durch vorherige Summenbildung ausgeglichen werden und somit „verschmieren“. Die Zustandsbewertungsfunktion kann allge- mein mit Q(%j) bezeichnet werden, wobei Q die Zustandsbewertungsgröße, die Parameter und 1 < i < n die n Spektralabschnitte bezeichnen. Die Zustandsbe- wertungsgröße hat zweckmäßigerweise skalare Werte.

Es ist dabei möglich, dass die relativen Anregungswerte direkt als Parameter der Zustandsbewertungsfunktion verknüpft werden. In diesem Fall ist x _t = p°), wobei QICPP PP) die relativen Anregungswerte bezeichnet, die durch das In-Bezug- Setzen der spektralen Anregungswerte p _t und der spektralen Referenzanregungs- werte pt ermittelt werden. Erfolgt das In-Bezug-Setzung durch Division kann sein.

Mit besonderem Vorteil ist jedoch vorgesehen, dass als jeweiliger Parameter ein aus einem invertierten relativen Anregungswert ermittelter Parameterwert verwen- det wird, wenn der spektrale Anregungswert kleiner als der spektrale Referenzan- regungswert ist, und der relative Anregungswert verwendet wird, wenn der spekt- rale Anregungswert größer als der spektrale Referenzanregungswert ist. Alternativ kann als jeweiliger Parameter ein aus einem invertierten relativen Anregungswert ermittelter Parameterwert verwendet werden, wenn der spektrale Anregungswert größer als der spektrale Referenzanregungswert ist, und der relative Anregungs- wert verwendet werden, wenn der spektrale Anregungswert kleiner als der spekt- rale Referenzanregungswert ist. So können Abweichung des spektralen Anre- gungswerts vom spektralen Referenzanregungswert in beide Richtungen, also so- wohl eine Verringerung des spektralen Anregungswerts als auch eine Erhöhung des spektralen Anregungswerts, die Zustandsbewertungsgröße in gleicher Weise beeinflussen. Bei herkömmlichen Verfahren, welche die spektralen Anregungs- werte lediglich aufsummieren, gleichen sich Abweichungen nach oben und nach unten in unterschiedlichen Spektralabschnitten indes aus, was die Aussagekraft der Zustandsbewertungsgröße erheblich verringern kann.

Formelmäßig kann dabei gelten: wobei sign(-) die Signum-Funktion bezeichnet und im Übrigen die vorgenannten Bezeichnungen gelten. Für den Fall des In-Bezug-Setzens durch Division gilt dann insbesondere: beziehungsweise Für die konkrete Ausgestaltung der Zustandsbewertungsfunktion stehen eine Viel- zahl von Möglichkeiten offen: So kann die Zustandsbewertungsfunktion eine Sum- mation, die Bildung eines arithmetischen Mittelwerts, die Bildung eines Effektiv- werts oder die Bildung einer Zero-Crossing Rate umfassen. Die Zero-Crossing Rate ist dabei eine Anzahl von Nulldurchgängen, insbesondere der Phase. Alter- nativ oder zusätzlich kann die Zustandsbewertungsfunktion eine Gewichtung der Parameter, insbesondere mittels rationaler, reeller oder eine irrationale Kompo- nente aufweisender komplexer Gewichtungsfaktoren und/oder mittels linearer oder exponentieller Gewichtungsfaktoren und/oder frequenzabhängiger Gewichtungs- faktoren, umfassen.

Wenn die Zustandsbewertungsfunktion die Bildung eines arithmetischen Mittel- werts umfasst, kann diese durch folgende Formel ausgedrückt werden:

Wenn die Zustandsbewertungsfunktion die Bildung eines arithmetischen Mittel- werts und eine Gewichtung umfasst, kann diese durch folgende Formel ausge- drückt werden:

Wenn die Zustandsbewertungsfunktion die Bildung eines Effektivwerts umfasst, kann diese durch folgende Formel ausgedrückt werden:

Wenn die Zustandsbewertungsfunktion die Bildung eines Effektivwerts und eine Gewichtung umfasst, kann diese durch folgende Formel ausgedrückt werden: Dabei bezeichnet a _t einen Gewichtungsfaktor, wobei α _i Ε Q oder α _i Ε R oder α _i e (C, wobei Q die Menge der rationalen Zahlen, IR die Menge der reellen Zahlen bzw. (C die Menge der komplexen Zahlen bezeichnen. Für die rationalen und reellen Gewichtungsfaktoren gilt insbesondere 0 < 1. Bei linearen Gewichtungsfakto- ren gilt insbesondere α _i = m - i + c, wobei m und c Konstanten sind. Bei exponen- tiellen Gewichtungsfaktoren gilt insbesondere wobei b eine Konstante ist.

Wenn die Zustandsbewertungsfunktion die Bildung einer Zero-Crossing Rate um- fasst, kann dies durch folgende Formel ausgedrückt werden:

Dabei bezeichnet X _n (.) eine Indikatorfunktion, beispielsweise:

Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner folgenden Schritt umfassen: Bereit- stellen der spektralen Anregungswerte und/oder der relativen Anregungswerte an einer Funk- und/oder Hardwareschnittstelle. Dadurch können spektralen Anre- gungswerte bzw. die relativen Anregungswerte für eine externe Verarbeitung be- reitgestellt werden.

Es ist ferner möglich, dass das erfindungsgemäße Verfahren ferner folgenden Schritt umfasst: Anzeigen der Zustandsbewertungsgröße und/oder eines zeitlichen Verlaufs der Zustandsbewertungsgröße auf einer Anzeigeeinheit. So kann die ak- tuelle Zustandsbewertungsgröße einem Benutzer komfortabel angezeigt werden.

Alternativ oder zusätzlich kann folgender Schritt vorgesehen sein: Bereitstellen der Zustandsbewertungsgröße an einer Funk- und/oder Hardwareschnittstelle. Dadurch kann die Zustandsbewertungsgröße für eine externe Verarbeitung bereit- gestellt werden.

In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst es fer- ner folgende Schritte: Durchführen eines Vergleichs der Zustandsbewertungs- größe oder einer zeitlichen Änderung der Zustandsbewertungsgröße mit einem oder mehreren vorgegebenen oder einstellbaren Schwellwerten. Vorzugsweise ist dann ferner folgender Schritt vorgesehen: Ausgeben eines akustisch und/oder vi- suell und/oder haptisch wahrnehmbaren Signals in Abhängigkeit eines Ergebnis- ses des Vergleichs. Auf diese Weise kann ein Benutzer direkt auf relevante Ände- rungen der Zustandsbewertungsgröße hingewiesen werden. Der Schwellwert oder einer der Schwellwerte kann beispielsweise eine Vorwarnschwelle sein. Dadurch kann der Benutzer beispielsweise darauf hingewiesen werden, dass ein fortge- schrittener Verschleißgrad erreicht ist. Der Schwellwert oder einer der Schwell- werte kann beispielsweise eine Alarmschwelle sein. Dadurch kann der Benutzer beispielsweise darauf hingewiesen werden, dass eine verschleißbedingte Schädi- gung unmittelbar zu erwarten oder bereits eingetreten ist. Sofern eine zeitliche Än- derung der Zustandsbewertungsgröße betrachtet wird, kann so eine Trenddarstel- lung bzw. Trendanzeige des Zustands ermöglicht werden.

Allgemein kann das Verfahren ferner folgenden Schritt umfassen: Erfassen der mechanischen Anregung und Bereitstellen der Anregungsinformation. Dabei kann das Erfassen mittels wenigstens eines Sensors, insbesondere eines Schwin- gungssensors und/oder eines Schallsensors und/oder eines Körperschallsensors und/oder eines Beschleunigungssensors und/oder eines optischen Sensors, erfol- gen.

Es ist möglich, dass ein Erfassungsbereich des wenigstens einen Sensors homo- gen ist. Alternativ kann ein Erfassungsbereich des wenigstens einen Sensors bei einer vorgegebenen Frequenz oder mehreren vorgegebenen Frequenzen eine Re- sonanz aufweisen. Werden durch eine Zustandsänderung Signale in einem Be- reich um die Resonanz angeregt, spricht ein resonanter Sensor früher als ein über seine Bandbreite homogener Senor an. Dadurch kann eine Zustandsänderung, die im Bereich der Resonanz liegt entsprechend früher erkannt werden.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Sensor hinsichtlich der vorgegebenen Frequenz oder Frequenzen abstimmbar ist oder abgestimmt wird, insbesondere auf eine Frequenz, bei der eine Änderung des Zustands des Objekts zu erwarten ist. Dann kann die oder eine jeweilige Resonanz je nach zu überwa- chendem Objekt entsprechend gewählt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner folgenden Schritt umfassen, durch den insbesondere die Anregungsinformation erhalten wird: Erfassen der mechani- schen Anregung, insbesondere mittels eines Schwingungssensors und/oder eines Schallsensors und/oder eines Körperschallsensors und/oder eines Beschleuni- gungssensors und/oder eines optischen Sensors, und Bereitstellen der Anre- gungsinformation.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner folgende dem Schritt des Erhaltens der Anregungsinformation, insbesondere auch dem Schritt des Erfassung der me- chanischen Anregung, vorangehenden Schritte umfassen: Ermitteln der spektralen Referenzanregungswerte entsprechend den spektralen Anregungswerte, wenn sich das Objekt vor dem Schritt des Erfassens der mechanischen Größe im Refe- renzzustand befindet; und Abspeichern der ermittelten spektralen Referenzanre- gungswerte. Dadurch können die spektralen Referenzanregungswerte im Rahmen des Verfahrens selbst ermittelt werden. Es ist alternativ auch möglich, dass im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest teilweise virtuell oder syn- thetisch erzeugte spektrale Referenzanregungswerte verwendet werden.

Vorzugsweise erfolgt zumindest das Erzeugen der spektralen Anregungswerte, insbesondere auch die Ermittlung der relativen Anregungswerte und/oder die Er- mittlung der Zustandsbewertungsgröße, wiederholt, insbesondere periodisch. Das Wiederholen kann zeitgesteuert oder durch ein Triggersignal ausgelöst werden. Typischerweise werden die spektralen Anregungswerte über ein Zeitfenster von mehreren Minuten erzeugt.

Bevorzugt werden die spektralen Anregungswerte bei jedem Wiederholen in dem- selben stationären oder quasi-stationären Betriebszustand, beispielsweise bei ei- ner konstanten Drehzahl, des Objekts erzeugt. Es ist auch möglich, dass die spektralen Anregungswerte im Rahmen des Wiederholens bei mehreren unter- schiedlichen stationären oder quasi-stationären Betriebszuständen des Objekts er- zeugt werden. In diesem Fall können sich die spektralen Referenzanregungswerte für jede Wiederholung auf einen unterschiedlichen Referenzzustand beziehen. Durch die quasi-stationären Betriebszustände kann insbesondere ein daraus zu- sammengesetzter nicht-stationärer Betriebszustand erfasst werden. Insbesondere können damit nicht-stationäre Zustände mit einem charakteristischen Verlauf zu- sätzlich bzgl. einer Änderung ihrer Charakteristik bewertet werden. Der stationäre bzw. quasi-stationäre Betriebszustand entspricht insbesondere jenem, bei dem die Referenzanregungswerte erzeugt wurden.

Es ist auch möglich, dass sich das Zeitfenster wenigstens eine zehntel Sekunde und/oder höchstens 10 Sekunden erstreckt, insbesondere bei nicht-stationären Betriebszuständen mit nur kurzen, sich wiederholenden quasi-stationären Zeit- fenstern. In diesem Fall kann über mehrere Zeitfenster mit dem sich wiederholen- den quasi-stationären Betriebszustand in Folge gemittelt werden. Dies kann so- lange geschehen, bis ein annehmbares SNR erzielt wird.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ferner eine wenigstens ei- nen Umgebungsparameter des Objekts beschreibende Umgebungsinformation verwendet werden. Der wenigstens eine Umgebungsparameter kann eine Tempe- ratur und/oder eine Feuchtigkeit und/oder ein Weg und/oder eine Kraft und/oder eine Dehnung und/oder eine Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung und/oder ein SPS-Prozessabschnitt und/oder ein Durchfluss und/oder eine Posi- tion, insbesondere eine Winkel- oder Schaltposition, und/oder eine Beleuchtungsstärke und/oder eine Lage und/oder eine Neigung und/oder ein Mag- netfeld und/oder eine Drehzahl und/oder ein Druck sein.

Dazu kann die Umgebungsinformation durch einen Umgebungssensor bereitge- stellt werden. Der Umgebungssensor kann einen Temperatursensor und/oder ei- nen Feuchtesensor und/oder einen Lagesensor und/oder einen Neigungssensor und/oder ein Gyroskop und/oder einen Magnetfeldsensor und/oder einen Dreh- zahlsensor und/oder einen Wegsensor und/oder einen Kraftsensor und/oder einen Dehnungssensor und/oder einen Geschwindigkeitssensor und/oder einen Be- schleunigungssensor und/oder einen Positionssensor und/oder einen Lichtsensor und/oder einen Durchflusssensor und/oder einen Drucksensor aufweisen. Damit können zusätzlich zu den, insbesondere mechanischen, Anregungsinformationen auch andere für den Zustand des Objekts relevante Informationen aus der Umge- bung bzw. Umwelt erfasst werden.

Alternativ oder zusätzlich kann die Umgebungsinformation als, insbesondere ana- loges oder digitales, Steuersignal erhalten werden. Vorzugsweise wird die Umge- bungsinformation von einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) erhalten.

Es kann vorgesehen sein, dass die Umgebungsinformation als Triggersignal ver- wendet wird. Dadurch kann das Ermitteln der spektralen Anregungswerte und/oder der relativen Anregungswerte und/oder der Zustandsbewertungsgröße in Abhängigkeit der Umgebungsinformation ausgelöst werden.

Dabei kann die Anregungsinformation und/oder die Zustandsbewertungsgröße mit der Umgebungsinformation in Korrelation gebracht werden.

Außerdem ist es bevorzugt, wenn die Anregungsinformation und/oder die spektra- len Anregungswerte und/oder die spektralen Referenzanregungswerte anhand der Umgebungsinformation korrigiert werden. Dies kann anhand hinterlegter Daten über eine Abhängigkeit dieser Informationen bzw. Werte von der Umgebungsinfor- mation erfolgen. Die Abhängigkeit kann in Form einer Funktion oder einer Formel hinterlegt sein. Bevorzugt werden die relativen Anregungswerte in Abhängigkeit der korrigierten spektralen Anregungswerte und/oder der korrigierten spektralen Referenzanregungswerte, insbesondere daraus, ermittelt.

Es ist ferner möglich, dass die Zustandsbewertungsgröße anhand der Umge- bungsinformation korrigiert wird. Dabei können nicht-korrigierte oder nur teil-korri- gierte Zustandsbewertungsgrößen zusammen mit Umgebungsinformation bereit- gestellt werden und die Korrelationen bzw. erste oder zusätzliche Korrekturen der Zustandsbewertungsgröße bezüglich der Umgebungsinformation Off-Device (z.B. auf einem User-Interface) erfolgen.

So können die spektralen Referenzanregungswerte und/oder die spektralen Anre- gungswerte und/oder die temperaturabhängige Zustandsbewertungsgröße über eine gespeicherte Temperaturabhängigkeitsfunktion mithilfe der die Temperatur beschreibenden Umgebungsinformation korrigiert werden, bevor die temperatur- unabhängige Zustandsbewertungsgröße ermittelt wird. Dadurch kann eine Tempe- raturkorrektur der Zustandsbewertungsgröße erreicht werden.

Entsprechend kann z. B. auch bei einer Drehzahlabhängigkeit eine Korrektur der spektralen Anregungswerte und/oder der Referenzanregungswerte und/oder die drehzahlabhängige Zustandsbewertungsgröße mithilfe der die Drehzahl beschrei- benden Umgebungsinformation korrigiert werden, bevor die drehzahlunabhängige Zustandsbewertungsgröße ermittelt wird. Dadurch kann eine Drehzahlkorrektur der Zustandsbewertungsgröße erreicht werden.

In gleicher Weise kann z. B. auch bei einer Prozessdruckabhängigkeit eine Kor- rektur der spektralen Anregungswerte und/oder der Referenzanregungswerte und/die die prozessdruckabhängige Zustandsbewertungsgröße mithilfe der den Prozessdruck beschreibenden Umgebungsinformation korrigiert werden, bevor die prozessdruckunabhängige Zustandsbewertungsgröße ermittelt wird. Dadurch kann eine Prozessdruckkorrektur der Zustandsbewertungsgröße z. B. bei einer Pumpe oder einem Spritzgießprozess erreicht werden. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Compu- terprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, die Schritte des erfindungsgemäßen Verfah- rens auszuführen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Vor- richtung zur Bewertung eines Zustands eines Objekts, insbesondere eingerichtet zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, umfassend: eine Daten- schnittstelle, die zum Erhalten einer Anregungsinformation, die eine mechanische Anregung des Objekts beschreibt, eingerichtet ist; und eine Signalanalyseeinheit, umfassend einen Analyseabschnitt, der zum Erzeugen einer Vielzahl spektraler Anregungswerte in Abhängigkeit der Anregungsinformation mittels einer Fre- quenzanalyse eingerichtet ist, wobei die spektralen Anregungswerte jeweils einem Spektralabschnitt von mehreren vorgegeben Spektralabschnitten zugeordnet sind, eine Datenschnittstelle, die zum Erhalten einer Vielzahl spektraler Referenzanre- gungswerte, die sich auf einen Referenzzustand des Objekts beziehen und einem jeweiligen der Spektralabschnitte zugeordnet sind, eingerichtet ist, einen Ermitt- lungsabschnitt, der zum Ermitteln relativer Anregungswerte für zumindest einen Teil der Spektralabschnitte durch In-Bezug-Setzen des dem jeweiligen Spektralab- schnitt zugeordneten spektralen Anregungswerts mit dem dem jeweiligen Spekt- ralabschnitt zugeordneten spektralen Referenzanregungswert eingerichtet ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Signalanalyseeinheit ferner ei- nen weiteren Ermittlungsabschnitt umfasst, der zum Ermitteln einer Zustandsbe- wertungsgröße durch eine die relativen Anregungswerte und/oder daraus abgelei- tete Parameterwerte als Parameter verwendende Zustandsbewertungsfunktion eingerichtet ist.

Mit Vorteil kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner eine Funk- und/oder Hardwareschnittstelle, die zum Bereitstellen der spektralen Anregungswerte und/oder der relativen Anregungswerte und/oder der Zustandsbewertungsgröße eingerichtet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die erfindungsgemäße ferner eine Anzeigeeinheit umfassen, die zum Anzeigen der Zustandsbewertungsgröße und/oder eines zeitlichen Verlaufs der Zustandsbewertungsgröße eingerichtet ist. Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner: eine Vergleichsein- heit, die zum Durchführen eines Vergleichs der Zustandsbewertungsgröße oder eines zeitlichen Änderung der Zustandsbewertungsgröße mit einem oder mehre- ren vorgegebenen oder einstellbaren Schwellwerten eingerichtet ist; und eine Aus- gabeeinheit, die zum Ausgeben eines akustisch und/oder visuell und/oder hap- tisch wahrnehmbaren Signals in Abhängigkeit eines Ergebnisses des Vergleichs eingerichtet ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner einen Eingang und/oder eine Schnittstelle für ein externes Triggersignal aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner einen Umgebungssensor aufwei- sen, welcher dazu eingerichtet ist, eine einen Umgebungsparameter des Objekts beschreibende Umgebungsinformation bereitzustellen. Alternativ oder zusätzlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Schnittstelle, über welche die Umge- bungsinformation erhaltbar ist, aufweisen.

Es wird außerdem bevorzugt, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner eine Erfassungseinheit, die zum Erfassen von analogen Messsignalen der mechani- schen Anregung und zum Bereitstellen der Anregungsinformation für die Daten- schnittstelle eingerichtet ist, umfasst, wobei die Erfassungseinheit zum Erfassen der analogen Messsignale insbesondere einen Schwingungssensor und/oder ei- nen Schallsensor und/oder einen Körperschallsensor und/oder einen Beschleuni- gungssensor und/oder einen optischen Sensor umfasst.

Die mechanische Anregung kann während des Betriebs des Objekts selbst auftre- ten und/oder künstlich in das Objekt eingebracht werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Erfassungseinheit dazu eingerich- tet ist, die analogen Messsignale in digitale Messsignale umzusetzen. Alternativ ist vorgesehen, dass die Erfassungseinheit ferner einen Signalverarbeitungsabschnitt umfasst, der zum Filtern und/oder zu einer, insbesondere einstellbaren, Analogsig- nalkonditionierung der analogen Messsignale eingerichtet ist, wobei die Erfas- sungseinheit dazu eingerichtet ist, die gefilterten und/oder konditionierten Mess- signale in digitale Messsignale zu wandeln.

Zweckmäßigerweise ist die Erfassungseinheit dazu eingerichtet, die digitalen Mes- signale als Anregungsinformation an der Datenschnittstelle bereitzustellen. Vor- zugsweise weist die Erfassungseinheit dazu einen Analog-Digital-Umsetzer auf.

In bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Analyse- abschnitt ferner dazu eingerichtet, Ausgangsdaten der Frequenzanalyse als spekt- rale Anregungswerte bereitzustellen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Analyseabschnitt ferner einen Signalverarbeitungsunterabschnitt umfasst, der ei- nerseits zum Filtern und/oder zu einer, insbesondere einstellbaren, Digitalsignal- konditionierung der Ausgangsdaten der Frequenzanalyse und andererseits zum Bereitstellen der gefilterten und/oder konditionierten Ausgangsdaten der Fre- quenzanalyse als spektrale Anregungswerte eingerichtet ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner eine eigene Stromversorgung um- fassen. Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dazu eingerichtet, auto- nom zu arbeiten, insbesondere eine integrale Auswertung zu realisieren.

Sämtliche Ausführungen, einschließlich der beschriebenen Vorteile, zum erfin- dungsgemäßen Verfahren lassen sich analog auf die erfindungsgemäße Vorrich- tung übertragen und umgekehrt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeich- nungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 3 Signalverläufe einer Anregungsinformation ohne Schädigung, bei einer ge- ringen Schädigung und bei einer fortgeschrittenen Schädigung des Objekts;

Fig. 4 Signalverläufe spektraler Anregungswerte bei den in Fig. 3 gezeigten Schä- digungsstufen;

Fig. 5 Signalverläufe relativer Anregungswerte bei den in Fig. 3 gezeigten Schädi- gungsstufen;

Fig. 6 einen Verlauf der Zustandsbewertungsgröße über verschiedene Schädi- gungsstufen;

Fig. 7 Verläufe der Zustandsbewertungsgröße bei unterschiedlich gewählten Spektralabschnitten; und

Fig. 8 mögliche Alarmschwellen für die Zustandsbewertungsgröße.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 1 zur Bewertung eines Zustands ei- nes Objekts 2.

Die Vorrichtung 1 umfasst eine Datenschnittstelle 3, die zum Erhalten einer Anre- gungsinformation 4, die eine mechanische Anregung des Objekts 2 beschreibt, eingerichtet ist. Daneben umfasst die Vorrichtung 1 eine Signalanalyseeinheit 5.

Die Signalanalyseeinheit 5 umfasst einen Analyseabschnitt 6, der zum Erzeugen einer Vielzahl spektraler Anregungswerte 7 in Abhängigkeit der Anregungsinformation 4 mittels einer Frequenzanalyse eingerichtet ist. Die spekt- ralen Anregungswerte 7 sind jeweils einem Spektralabschnitt von mehreren vorge- geben Spektralabschnitten zugeordnet. Außerdem umfasst die Signalanalyseein- heit 5 eine Datenschnittstelle 8, die zum Erhalten einer Vielzahl spektraler Refe- renzanregungswerte 9, die sich auf einen Referenzzustand des Objekts 2 bezie- hen und einem jeweiligen der Spektralabschnitte zugeordnet sind, eingerichtet ist. Ein erster Ermittlungsabschnitt 10 der Signalanalyseeinheit 5 ist zum Ermitteln re- lativer Anregungswerte 11 für einen jeweiligen oder einem einstellbaren Teil der Spektralabschnitte eingerichtet. Das Ermitteln erfolgt durch In-Bezug-Setzen des dem jeweiligen Spektralabschnitt zugeordneten spektralen Anregungswerts 7 mit dem dem jeweiligen Spektralabschnitt zugeordneten Referenzanregungswert 9. Daneben umfasst die Signalanalyseeinheit 5 einen zweiten Ermittlungsabschnitt 12, der zum Ermitteln einer Zustandsbewertungsgröße 13 durch eine die relativen Anregungswerte als Parameter verwendende Zustandsbewertungsfunktion Q(%i) eingerichtet ist.

Die Vorrichtung 1 umfasst ferner eine Erfassungseinheit 14, die zum Erfassen von analogen Messsignalen 15 der mechanischen Anregung des Objekts 2 und zum Bereitstellen der Anregungsinformation 4 für die Datenschnittstelle 3 eingerichtet ist. Die Erfassungseinheit 14 kann dazu einen oder mehrere Sensoren 16 aus der folgenden Gruppe umfassen: Einen Schwingungssensor, einen Schallsensor, ei- nen Körperschallsensor, einen Beschleunigungssensor und einen optischen Sen- sor. Die Erfassungseinheit 14 umfasst ferner einen Analog-Digital-Umsetzer 17, der dazu eingerichtet ist, die analogen Messsignale 15 in als die Anregungsinfor- mation 4 bereitgestellte digitale Messsignale umzusetzen.

Die Vorrichtung 1 umfasst ferner eine Vergleichseinheit 19, die zum Durchführen eines Vergleichs der Zustandsbewertungsgröße 13 oder einer zeitlichen Änderung der Zustandsbewertungsgröße 13 mit vorgegebenen oder mittels einer Benutzer- schnittstelle 20 der Vorrichtung 1 einstellbaren Schwellwerten eingerichtet ist. Au- ßerdem weist die Vorrichtung 1 eine Ausgabeeinheit 21 auf, die zum Ausgeben eines akustisch und/oder visuell und/oder haptisch wahrnehmbaren Signals in Ab- hängigkeit eines Ergebnisses des Vergleichs eingerichtet ist.

Zusätzlich sind bei der Vorrichtung 1 ferner eine oder mehrere Funk- und/oder Hardwareschnittstellen 22 vorgesehen, die zum Bereitstellen der spektralen Anre- gungswerte 7, der relativen Anregungswerte 11 und der Zustandsbewertungs- größe 13 eingerichtet ist bzw. sind. Dadurch können diese Informationen extern weiterverarbeitet werden. Außerdem weist die Vorrichtung 1 zusätzlich eine Anzei- geeinheit 23, beispielsweise einen Monitor oder ein Display, auf, die zum Anzei- gen der Zustandsbewertungsgröße 13 oder ihres zeitlichen Verlaufs eingerichtet ist.

Dabei können auch die Ausgabeeinheit 21 und/oder die Anzeigeeinheit 23 mittels der Benutzerschnittstelle 20 parametrierbar sein.

Die Ermittlung der spektralen Referenzanregungswerte 9 erfolgt ebenfalls mittels des Analyseabschnitts 6, wenn sich das Objekt 2 im Referenzzustand befindet. Der Analyseabschnitt ist dazu eingerichtet, die spektralen Referenzanregungs- werte 9 über die Datenschnittstelle 8 in einem Speicher 24 der Vorrichtung 1 abzu- speichern. Aus dem Speicher 24 sind die spektralen Referenzanregungswerte 9 über die Datenschnittstelle 8 vom ersten Ermittlungsabschnitt 10 abrufbar.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, das im Übrigen dem zuvor Beschrie- benen entspricht, umfasst die Erfassungseinheit 14 ferner einen Signalverarbei- tungsabschnitt 25, der zum Filtern und zu einer Analogsignalkonditionierung der analogen Messsignale 15 eingerichtet ist. Dazu kann die Analogsignalkonditionie- rung mittels der Benutzerschnittstelle 20 einstellbar sein. Bei diesem Ausführungs- beispiel ist die Erfassungseinheit 14 dazu eingerichtet, die gefilterten und konditio- nierten Messsignale 15a mittels des Analog-Digital-Umsetzers 17 in als die Anre- gungsinformation bereitgestellte digitale Messsignale zu wandeln. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, das im Übrigen einem der zuvor Be- schriebenen entspricht, umfasst der Analyseabschnitt 6 einen Signalverarbei- tungsunterabschnitt 26, der einerseits zum Filtern und zu einer Digitalsignalkonditi- onierung der Ausgangsdaten der Frequenzanalyse und andererseits zum Bereit- stellen der gefilterten und konditionierten Ausgangsdaten 7a der Frequenzanalyse als spektrale Anregungswerte 7 eingerichtet ist. Dazu kann die Digitalsignalkonditi- onierung mittels der Benutzerschnittstelle 20 einstellbar sein.

Der Betrieb der Vorrichtung 1 wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispie- len eines Verfahrens zur Bewertung des Zustands des Objekts 2, zu dessen Durchführung die Vorrichtung 1 eingerichtet ist, näher beschrieben:

Fig. 2 ist ein Flussdiagramm der Ausführungsbeispiele des Verfahrens.

Während sich das Objekt 2 im Referenzzustand befindet, wird ein Schritt S100 des Erfassens der mechanischen Anregung des Objekts 2 mittels des Sensors bzw. der Sensoren 16 der Erfassungseinheit 14 durchgeführt. Ist der Signalverar- beitungsabschnitt 25 bei der Vorrichtung 1 vorgesehen, so werden im Schritt S100 ferner ein Filtern und eine Analogsignalkonditionierung, insbesondere in Abhän- gigkeit einer über die Benutzerschnittstelle 20 erhaltenen Einstellung, der erfass- ten analogen Messsignale 15 durchgeführt. Außerdem werden im Schritt S100 die analogen Messignale 15 bzw. die gefilterten und konditionierten Messsingale 15a und mittels des Analog-Digital-Umsetzers 17 in die digitalen Messsignale umge- setzt, welche der Datenschnittstelle 3 als Anregungsinformation 4 bereitgestellt werden. Fig. 3 zeigt die analogen Messsignale 15, hier die Amplitude einer Span- nung u in Volt, über die Zeit t in Sekunden, wobei das obere Diagramm die analo- gen Messsignale 15 im Referenzzustand zeigt.

In einem anschließenden Schritt S110 erhält der Analyseabschnitt 6 der Signal- analyseeinheit 5 die Anregungsinformation 4. In einem folgenden Schritt S120 erzeugt der Analyseabschnitt 6 eine Vielzahl spektraler Anregungswerte 7 in Abhängigkeit der Anregungsinformation 4 mittels einer Frequenzanalyse, wobei die spektralen Anregungswerte 7 jeweils einem Spektralabschnitt zugeordnet sind. Ist der Signalverarbeitungsunterabschnitt 26 bei der Vorrichtung 1 vorgesehen, so werden im Schritt S120 ferner ein Filtern und eine Digitalsignalkonditionierung, insbesondere in Abhängigkeit einer über die Be- nutzerschnittstelle 20 erhaltenen Einstellung, der Ausgangsdaten der Frequenz- analyse durchgeführt. Die Ausgangsdaten der Frequenzanalyse bzw. die gefilter- ten und konditionierten Ausgangsdaten der Frequenzanalyse 7a werden dann als spektrale Anregungswerte 7 bereitgestellt. Fig. 4 zeigt spektrale Anregungswerte 7, hier in Form einer Amplitude U in V- Hz ^-1/2 , über die Frequenz f in Hz, wobei das obere Diagramm den Referenzzustand darstellt.

In einem folgenden Schritt S130 werden die ermittelten spektralen Anregungs- werte im Referenzzustand als spektrale Referenzanregungswerte 9 über die Da- tenschnittstelle 8 im Speicher 24 gespeichert.

Die folgenden Schritte des Verfahrens werden zu einem späteren Zeitpunkt durch- geführt, wenn sich das Objekt 2 nicht mehr im Referenzzustand befindet. Das Ob- jekt 2 erfährt dabei kontinuierlich eine Abweichung seines Zustands vom Refe- renzzustand. Nimmt man als Objekt 2 beispielsweise exemplarisch ein Lager an, kann als Zustand eine Schädigung des Lagers überwacht werden.

In einem Schritt S200 wird die mechanische Anregung des Objekts 2 mittels des Sensors bzw. der Sensoren 16 der Erfassungseinheit 14 erfasst. Ist der Signalver- arbeitungsabschnitt 25 bei der Vorrichtung 1 vorgesehen, so werden im Schritt S200 ferner ein Filtern und eine Analogsignalkonditionierung, insbesondere in Ab- hängigkeit einer über die Benutzerschnittstelle 20 erhaltenen Einstellung, der er- fassten analogen Messsignale 15 durchgeführt. Außerdem werden im Schritt S200 die analogen Messignale 15 bzw. die gefilterten und konditionierten Messsingale 15a und mittels des Analog-Digital-Umsetzers 17 in die digitalen Messsignale um- gesetzt, welche der Datenschnittstelle 3 als Anregungsinformation 4 bereitgestellt werden. Fig. 3 zeigt dabei im mittleren Diagramm die analogen Messsignale 15 bei einer geringen Schädigung und im unteren Diagramm die analogen Messsig- nale 15 bei einer fortgeschrittenen Schädigung.

In einem anschließenden Schritt S210 erhält der Analyseabschnitt 6 der Sig- nalanalyseeinheit 5 die Anregungsinformation 4.

In einem folgenden Schritt S220 erzeugt der Analyseabschnitt 6 eine Vielzahl spektraler Anregungswerte 7 in Abhängigkeit der Anregungsinformation 4 mittels der Frequenzanalyse, wobei die spektralen Anregungswerte 7 jeweils einem Spektralabschnitt zugeordnet sind. Ist der Signalverarbeitungsunterabschnitt 26 bei der Vorrichtung 1 vorgesehen, so werden im Schritt S220 ferner ein Filtern und eine Digitalsignalkonditionierung, insbesondere in Abhängigkeit einer über die Be- nutzerschnittstelle 20 erhaltenen Einstellung, der Ausgangsdaten der Frequenz- analyse durchgeführt. Die Ausgangsdaten der Frequenzanalyse bzw. die die gefil- terten und konditionierten Ausgangsdaten der Frequenzanalyse 7a werden dann als spektrale Anregungswerte 7 bereitgestellt. Fig. 4 zeigt dazu im mittleren und unteren Diagramm die spektralen Anregungswerte 7 bei geringer bzw. fortge- schrittener Schädigung. Die Frequenzanalyse kann dabei durchaus mit einer recht groben Frequenzauflösung von beispielsweise wenigstens 100 Hertz oder gar 1 kHz durgeführt werden, was das Datenaufkommen während des Verfahrens er- heblich reduziert.

Die Ermittlung der spektralen Anregungswerte 7 in den Schritten S200 bis S220 kann beispielsweise während eines Zeitfensters von wenigstens einer Minute und/oder höchstens zehn Minuten erfolgen.

In einem Schritt S230 werden die spektralen Anregungswerte 7 an der bzw. einer Funk- und/oder Hardwareschnittstelle 22 bereitgestellt. In einem folgenden Schritt S240 werden die zuvor in den Schritten S100 bis S130 ermittelten spektralen Referenzanregungswerte 9 über die Datenschnittstelle 8 aus dem Speicher 24 abgerufen.

In einem anschließenden Schritt S250 werden relative Anregungswerte 11 für ei- nen jeweiligen der Spektralabschnitte durch In-Bezug-Setzen des dem jeweiligen Spektralabschnitt zugeordneten spektralen Anregungswerts 7 mit dem dem jewei- ligen Spektralabschnitt zugeordneten spektralen Referenzanregungswert 9 mittels des ersten Ermittlungsabschnitts 10 ermittelt. Das In-Bezug-Setzen erfolgt dabei durch Division der spektralen Anregungswerte 7 durch die spektralen Referenzan- regungswerte 9. Formelmäßig ausgedrückt gilt dabei:

Dabei bezeichnet die relativen Anregungswerte die spektralen Anre- gungswerte 7 und die spektralen Referenzanregungswerte 9 für einen jeweili- gen Spektralabschnitt 1 ≤ i ≤ n. Fig. 5 zeigt dazu die relativen Anregungswerte 11 im oberen Diagramm für die geringe Schädigung und im unteren Diagramm für die fortgeschrittene Schädigung jeweils über die Frequenz f.

In einem folgenden Schritt S260 werden die relativen Anregungswerte 11 an der bzw. einer Funk- und/oder Hardwareschnittstelle 22 bereitgestellt.

In einem anschließenden Schritt S270 wird eine Zustandsbewertungsgröße 13 durch eine Zustandsbewertungsfunktion Q(%j) mittels des zweiten Ermittlungsab- schnitts 12 ermittelt. Dazu verknüpft der zweite Ermittlungsabschnitt 12 entweder direkt die relativen Anregungswerte 11 als Parameter x _h sodass gilt x _i = q _i . Ge- mäß einem alternativen Ausführungsbeispiel des Verfahrens verknüpft der zweite Ermittlungsabschnitt 12 aus den relativen Anregungswerten 11 abgeleitete Werte als Parameter. Ein jeweiliger abgeleiteter Werte kann ein aus einem invertierten relativen Anregungswert ermittelter Parameterwert sein, wenn der relative Anregungswert größer als eins ist, und der relative Anregungswert verwendet wer- den, wenn der relative Anregungswert kleiner als eins ist:

Alternativ kann ein jeweiliger abgeleiteter Wert ein aus einem invertierten relativen Anregungswert ermittelter Parameterwert sein, wenn der relative Anregungswert kleiner als eins ist, und der relative Anregungswert verwendet werden, wenn der relative Anregungswert größer als eins ist:

Beispielhafte Zustandsbewertungsfunktionen sind:

- ein arithmetischer Mittelwert

- ein gewichteter arithmetischer Mittelwert:

- ein Effektivwert:

- ein gewichteter Effektivwer t:

- eine Zero-Crossing Rate: Dabei bezeichnet a _t einen Gewichtungsfaktor, wobei α _i Ε Q oder α _i e IR oder α _i e (C, wobei Q die Menge der rationalen Zahlen, IR die Menge der reellen Zahlen bzw. (C die Menge der komplexen Zahlen bezeichnen. Für die rationalen und reellen Gewichtungsfaktoren gilt insbesondere Bei linearen Gewichtungsfakto- ren gilt insbesondere α _i = m - i + c, wobei m und c Konstanten sind. Bei exponen- tiellen Gewichtungsfaktoren gilt insbesondere wobei b eine Konstante ist. Ferner bezeichnet X _n C) eine Indikatorfunktion, bei- spielsweise:

Fig. 6 zeigt den Verlauf der Zustandsbewertungsgröße 13 (an der Ordinate mit Q bezeichnet) über die Zeit (an der Abszisse mit t bezeichnet) für eine Zeit kurz nach dem Referenzzustand, für eine geringe Schädigung und für eine fortgeschrittene Schädigung. Fig. 7 zeigt rein qualitativ Verläufe der Zustandsbewertungsgröße, wenn die Spektralabschnitte, für welche die relativen Anregungswerte ermittelt werden, unterschiedlich gewählt werden. Die durchgezogene Line entspricht bei- spielsweise einem Frequenzband von 0 bis 50 kHz, während die gestrichelte Linie einem Frequenzband von 11 bis 18 kHz entspricht.

In einem Schritt S280 wird die Zustandsbewertungsgröße 13 an der bzw. einer Funk- und/oder Hardwareschnittstelle 23 bereitgestellt.

In einem Schritt S290 wir die Zustandsbewertungsgröße 13 und ein zeitlicher Ver- lauf der Zustandsbewertungsgröße 13 auf der Anzeigeeinrichtung 23 angezeigt.

In einem Schritt S300 wird ein Vergleich der Zustandsbewertungsgröße 13 mit zwei Schwellwerten T1 , T2 vorgenommen. Fig. 8 zeigt dazu einen exemplarischen Verlauf der Zustandsbewertungsgröße 13 (an der Ordinate wieder mit Q bezeich- net) über die über die Zeit (an der Abszisse mit t bezeichnet). In einem anschließenden Schritt S310 wird mittels der Ausgabeeinheit 21 visuell und/oder akustisch und/oder haptisch wahrnehmbares Signal ausgegeben, wenn der Schwellwert T1 überschritten oder erreicht wird. Der Schwellwert T1 stellt eine Warnschwelle dar. Wird der Schwellwert T2 überschritten oder erreicht, wird ein weiteres visuell und/oder akustisch und/oder haptisch wahrnehmbares Signal mit- tels der Ausgabeeinheit 21 ausgegeben. Der Schwellwert T2 stellt hier eine Alarm- schwelle dar.

Die Schritte S200 bis S300 oder S200 bis S310 werden dann in vorgegebenen oder einstellbaren Zeitabschnitten, insbesondere periodisch wiederholt. Typische Wiederholungsraten sind beispielsweise einmal je Stunde.

Die Vorrichtung 1 kann gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, auf das sich alle Ausführungen der vorangegangenen Ausführungsbeispiele übertragen lassen, ferner einen Umgebungssensor (nicht gezeigt) aufweisen. Der Umgebungssensor stellt eine einen Umgebungsparameter des Objekts 2 beschreibende Umgebungs- information bereit. Alternativ oder zusätzlich weist die Vorrichtung 1 einen Eingang (nicht gezeigt) zum Erhalten der Umgebungsinformation auf, welche als analoges oder digitales Steuersignal von einer speicherprogrammierbaren Steuerung erhalt- bar ist. Der Umgebungsparameter kann eine Temperatur und/oder eine Feuchtig- keit und/oder ein Weg und/oder eine Kraft und/oder eine Dehnung und/oder eine Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung und/oder ein SPS- Prozessabschnitt und/oder ein Durchfluss und/oder eine Position, insbesondere eine Winkel- oder Schaltposition, und/oder eine Beleuchtungsstärke und/oder eine Lage und/der eine Neigung und/oder ein Magnetfeld und/oder eine Drehzahl und/oder ein Druck sein. Der Umgebungssensor kann dementsprechend einen Temperatursensor und/oder einen Feuchtesensor und/oder einen Lagesensor und/oder einen Neigungssensor und/oder ein Gyroskop und/oder einen Magnet- feldsensor und/oder einen Drehzahlsensor und/oder einen Wegsensor und/oder einen Kraftsensor und/oder einen Dehnungssensor und/oder einen Geschwindig- keitssensor und/oder einen Beschleunigungssensor und/oder einen Positions- sensor und/oder einen Lichtsensor und/oder einen Durchflusssensor und/oder einen Drucksensor aufweisen. Die Anregungsinformation wird mit der Umge- bungsinformation in Korrelation gebracht.

Ferner werden die Anregungsinformation 4 und/oder die spektralen Anregungs- werte 7 und/oder die spektralen Referenzanregungswerte 9 anhand der Umge- bungsinformation korrigiert. Dies erfolgt anhand von im Speicher 24 hinterlegten Daten über eine Abhängigkeit dieser Informationen bzw. Werte von der Umge- bungsinformation. Die Abhängigkeit ist in Form einer Funktion oder einer Formel hinterlegt, sodass die relativen Anregungswerte 11 in Abhängigkeit der korrigierten spektralen Anregungswerte 7 und/oder der korrigierten spektralen Referenzanre- gungswerte 9 ermittelt werden.

Exemplarisch werden die spektralen Referenzanregungswerte 9 und/oder die spektralen Anregungswerte 7 über eine gespeicherte Temperaturabhängigkeits- funktion mithilfe der die Temperatur beschreibenden Umgebungsinformation korri- giert, bevor die Zustandsbewertungsgröße 13 berechnet wird. Dadurch kann eine Temperaturkorrektur der Zustandsbewertungsgröße 13 erreicht werden. Entspre- chend kann z. B. auch bei einer Drehzahlabhängigkeit eine Korrektur der spektra- len Anregungswerte 7 und/oder der Referenzanregungswerte 9 mithilfe der die Drehzahl beschreibenden Umgebungsinformation korrigiert werden, bevor die Zu- standsbewertungsgröße 13 ermittelt wird. Dadurch kann eine Drehzahlkorrektur der Zustandsbewertungsgröße erreicht werden.

Es ist auch möglich, dass die Zustandsbewertungsgröße 13 alternativ oder zusätz- lich zu einer Korrektur der spektralen Anregungswerte 7 und/oder der Referenzan- regungswerte anhand der Umgebungsinformation korrigiert wird. Dies kann mittels der Benutzerschnittstelle 20 erfolgen.

Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen, auf die sich alle Ausführungen der voran- gegangenen Ausführungsbeispiele übertragen lassen, wird das Wiederholen durch ein Triggersignal ausgelöst. In diesem Fall kann die Vorrichtung 1 einen Ein- gang und/oder eine Schnittstelle (nicht gezeigt) für ein externes Triggersignal aufweisen. Alternativ oder zusätzlich wird die Umgebungsinformation als Trigger- signal verwendet. Alternativ oder zusätzlich werden die spektralen Anregungs- werte bei jedem Wiederholen in demselben stationären oder quasi-stationären Be- triebszustand, beispielsweise bei einer konstanten Drehzahl, des Objekts erzeugt. Alternativ werden die spektralen Anregungswerte im Rahmen des Wiederholens bei mehreren unterschiedlichen stationären oder quasi-stationären Betriebszu- ständen des Objekts erzeugt. Durch die quasi-stationären Betriebszustände kann ein nicht-stationärer Betriebszustand, der sich z.B. auch einer Abfolge verschiede- ner quasi-stationärer Betriebszustände zusammensetzt, erfasst werden, um be- wertet bzw. charakterisiert zu werden. Insbesondere kann bei nicht-stationären Zuständen mit einem charakteristischen Verlauf zusätzlich eine Bewertung der Än- derung seiner Charakteristik erfolgen. Der stationäre bzw. quasi-stationäre Be- triebszustand entspricht insbesondere jenem, bei dem die Referenzanregungs- werte erzeugt wurden. Das Zeitfenster kann in diesem Fall zwischen einer zehntel Sekunde und 10 Sekunden betragen.

Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen, auf die sich alle Ausführungen der voran- gegangenen Ausführungsbeispiele übertragen lassen, weist ein Erfassungsbe- reich des Sensors 16 bzw. der Sensoren 16 bei einer vorgegebenen Frequenz oder mehreren vorgegebenen Frequenzen eine Resonanz auf. Der Sensor 16 wird hinsichtlich der vorgegebenen Frequenz oder Frequenzen auf eine Frequenz, bei der eine Änderung des Zustands des Objekts 2 zu erwarten ist, abgestimmt.

Obwohl das Verfahren zuvor anhand des Verschleißgrades eines Lagers als Ob- jekts erörtert wurde, kann der Zustand auch eine Mangelschmierung, eine Ver- schmutzung, eine Ermüdung, ein Defekt, ein Betriebszustand, eine Intaktheit, ein Gesundheitszustand, eine Qualität, eine Auslastung, ein Kraftaufwand, eine Leis- tungsaufnahme, ein Füllstand, eine Härte oder eine Fluidfördergröße sein. Auch hinsichtlich des Objekts 2 sind eine Vielzahl von Anwendungsfälle denkbar: So kann das Objekt eine Maschine, eine Anlage, ein Maschinenelement, insbeson- dere ein Getriebe, ein Lager, eine Pumpe, ein Motor oder ein Roboter, ein Ferti- gungswerkzeug, ein Land-, Wasser-, Luft- oder Raumfahrzeug oder ein Teil davon, eine Struktur, ein Bauteil oder ein Bauwerk oder ein Teil davon sein. Auch ist es möglich, dass das Objekt 2 ein Körperteil eines Lebewesens, insbesondere eine Tieres oder eines Menschen, ist. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann der Betriebszustand ein stationärer Betriebszustand oder ein nicht-stationärer Betriebszustand, insbesondere mit ei- nem beliebigen oder charakteristischen Verlauf sein. Die Maschine kann eine Spritzgießmaschine sein. Das Lager kann ein Schwenklager, beispielsweise bei einem Kran oder einer Windkraftanlage sein. Bei einer Windkraftanlage kann das Schwenklager ein Pitchlager sein. Das Objekt kann ferner ein Stellantrieb oder ein Ein- und Ausfahrmechanismus, insbesondere eines Sonnensegels eines Satelli- ten, eines Fahrwerks eines Flugzeugs oder eines Weichstellantriebs, sein.