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Durch Audioanalyse Trocknungsschäden vermeiden
Nach der mechanischen Entwässerung werden die Textilien thermisch getrocknet Dies erfolgt im Tumbler als „Volltrocknung“ oder als „Vortrocknung“ für Mangelwäsche oder Formteile In den derzeit auf dem Markt befindlichen, gewerblichen Tumblern ab einer Beladungsmenge von ca 40 kg sind die Trocknungsprozesse überwiegend zeitgesteuert Dabei wird die Restfeuchte der Wäscheteile nicht mit ausreichender Genauigkeit erfasst
Um Kundenreklamationen aufgrund von Stockflecken zu vermeiden, werden die Wä- scheteile in textilen Dienstleistungsbetrie- ben oftmals übertrocknet; die auftretende Textilschädigung bzw verkürzte Lebensdau- er durch Überhitzung wird dabei in Kauf genommen Die Übertrocknung verursacht zudem unnötige Energiekosten und verlän- gerte Prozesszeiten
Die genaueste Bestimmung der Restfeuch- te textiler Wäscheposten ist durch eine Ge- wichtsermittlung möglich, so dass dieses Verfahren bei Referenzmessungen in der Forschung mit Unterbrechung des Trock- nungsprozesses angewendet wird Durch die ständige Bewegung des Wäschepostens im Trocknungsprozess ist aber eine kontinu- ierliche Wiegung nicht möglich Daher muss die Messung im laufenden Trocknungspro- zess indirekt über eine vom Gewicht abhän- gige Größe erfolgen
Dies ist Ziel des laufenden wfk Forschungs- vorhabens IGF 22182 N, in dem die Trock- nungsprozesse durch Erfassung der Tex- tilrestfeuchte geregelt werden Dabei wird sich zunutze gemacht, dass die Fall- und Abrollgeräusche der Textilien im Tumbler von deren Gewicht und somit auch von deren Restfeuchte abhängen
Je höher das Gewicht, desto lauter sind auch die Geräusche Jedoch hängt nicht nur die Lautstärke, sondern auch der Klang (Lautstärke bei unterschiedlichen Fre-
quenzen) und die Gleichmäßigkeit der Ab- roll- und Aufprallgeräusche vom Gewicht ab Nasse Wäsche ergibt einen tieferen Klang und rollt oder fällt dabei in unregelmäßigen Abständen Mit zunehmender Trocknung wird der Klang heller und regelmäßiger
Die Fall- und Abrollgeräusche werden mit Körperschallmikrofonen (Festkörperschall) erfasst Um die Betriebsgeräusche bei lau- fendem Trommelantrieb und unerwünschte Umgebungsgeräusche minimieren und er- fassen zu können, wird zusätzlich ein her- kömmliches Luftschallmikrofon verwendet
Über eine differentielle Audiokorrektur wird nach Skalierung das Audiosignal der Störgeräusche von dem eines beladenen Trockners (gestörtes Nutzsignal) subtrahiert Untersuchungen zur Schallfeldverteilung zeigten, dass aufgrund der hohen Schall- übertragung der Trocknertrommel alle Ein- baupositionen der Körperschallmikrofone zur Erfassung von Nutz- und Störsignalen geeignet sind
Auswertung erfolgt durch neuronales Netzwerk
Aus den Audiomessdaten werden dann quasi-dreidimensionale Bilder (Spektro-
gramme) erzeugt, deren Pixel jeweils die Amplitude eines bestimmten Frequenzbe- reichs zu einem bestimmten Zeitraum dar- stellen Mittels eines eigens zu entwickeln- den, künstlichen neuronalen Netzwerkes werden die Spektrogramme ausgewertet
Nach einer Trainingsphase, in der das dem menschlichen Gehirn nachempfundene, künstliche neuronale Netzwerk mit den Spektrogrammen der Fall- und Abrollge- räusche in Trocknertrommeln verschiedener Beladungsgröße angelernt wurde, kann es der Wäsche die momentane Restfechte an- hand der mittels Audioanalyse erhaltenen Ergebnisse zuordnen Zur Übertragung des Nutzsignals wird eine kabellose Audioda- tenübertragungseinheit auf Basis eines Ar- duino entwickelt
Das Arduino wandelt die elektrischen Si- gnale der Körperschallmikrofone in digitale Daten um und überträgt sie per Funk an das neuronale Netzwerk zur Analyse Mithil- fe der sich daraus ergebenden Restfeuchte kann der Trocknungsprozess durch bedarfs- gerechte Anpassung der Stellgrößen - zB Trocknungsdauer, Heißlufttemperatur, etc - im Tumbler geregelt werden Somit lassen sich Textilschädigung und Wärmeenergiebe- darf minimieren
CLEANING TECHNOLOGY INSTITUTE
42 WRP 4 / 2023
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