Roboter zur automatischen Aufspürung von Rissen
Im Rahmen des von der EU finanzierten Projekts THERMOBOT (Autonomous robotic system for thermo-graphic detection of cracks) entwickelten die Wissenschaftler einen neuen automatisierten Inspektionsprozess, bei dem Thermographie zur Rissaufspürung dient. Die THERMOBOT-Technologie setzt einen autonomen Prüfroboter ein, um Risse zu erkennen und zu klassifizieren. Ein Heizsystem führt einen Wärmestrom in dem zu prüfenden Teil herbei. Risse werden dann als signifikante Diskontinuität im Wärmestrom sichtbar. Der Roboter scannt das gesamte Teil mit einer Wärmekamera, die Veränderungen des Wärmestroms im Zusammenhang mit Materialfehlern analysiert. Experimente ermöglichten die Optimierung der thermografischen Wirkung, was zur Entwicklung eines Prozessmodells führte, das mit Teilen von komplexer Geometrie, mit verschiedenen Oberflächenstrukturen und unterschiedlichen Materialien zu vereinbaren ist. Das Prozessmodell erzeugt eine Abfolge von Positionen, um alle relevanten Bereiche eines Teils abzudecken. Ein automatisches Bewegungsplanungsmodul wendet diese Positionen an, um die Roboterprüfbahn aus 3D-Computer-Aided Design-Daten zu erzeugen. Die Software gewährleistet, dass die Bahn erreichbar, für die Robotergelenke und -bewegungen realisierbar sowie frei von Hindernissen ist. Eine Infrarotkamera sendet Bilder an die Wärmebildanalysesoftware, um Risse zu erkennen, eine Entscheidung über Annahme oder Rückweisung eines Teils zu treffen und die eigene Leistungsfähigkeit zu beurteilen. Zur Bewertung der Möglichkeiten der Prüfung von Teilen mit komplexer Geometrie entwickelten die Projektpartner zwei Demonstratoren. Der erste inspizierte eine Metallkurbelwelle unter Einsatz lasergestützter Thermographie, während der andere aus Kohlenstofffaser bestehende Auto-Sideblades mit Flash-Thermografie prüfte. Die THERMOBOT-Lösung reduziert die Kosten im Vergleich zur Magnetpulverprüfung um nahezu 90 %. Außerdem kann diese autonome System in kürzester Zeit an verschiedene Teile angepasst werden und es ist keine aufwändige manuelle Programmierung erforderlich.
Schlüsselbegriffe
Roboter, Rissprüfung, Rissaufspürung, Thermographie, autonome Inspektion, Bildanalyse
