Intelligentes Assistenzsystem mit interaktiver Visualisierung für Labor- und Serviceaufgaben in der zerstörungsfreien Prüfung

Handnaheprüfung von Bauteilen und Komponenten

Die geplante Nutzungsdauer von Komponenten und Bauwerken kann nur erreicht werden, wenn Planung, Bemessung, konstruktive Anforderungen, qualitätsgesicherte Ausführungen sowie die während der Nutzungsphase notwendigen Erhaltungsmaßnahmen aufeinander abgestimmt sind. Daher ist es oftmals notwendig, bauteilspezifische Kennwerte nicht-invasiv mit einer hohen Anforderung an die Genauigkeit hinsichtlich Messwertaufnahme und Verortung zu erfassen. Die Prüfung von sicherheitsrelevanten industriellen Komponenten und Strukturen wird in vielen Fällen per Hand durchgeführt. Bei der handnahen Prüfung hängt die Qualität der Prüfung stark vom Personal und den Umgebungsbedingungen ab. Eine korrekte Analyse der Messwerte und die vollständige Erfassung des Prüfbereichs verlangen ein großes Maß an Erfahrung. Zudem ergeben sich hinsichtlich Prüfdurchführung für die Unternehmen erhebliche Herausforderungen. Prüfprotokolle werden bislang handschriftlich erstellt und erkannte Auffälligkeiten auf den Bauteilen selbst markiert. Ein digitaler Zusammenhang zwischen dem Prüfobjekt und der Prüfdurchführung wird dabei nicht hergestellt.

Digitale Dokumentation und interaktive Prüfung mit »3D-SmartInspect«

Mit der am Fraunhofer-Institut für zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP, Saarbrücken, entwickelten »3D-SmartInspect«-Technologie steht nun ein System mit interaktiver Assistenz und digitaler Dokumentation zur manuellen Prüfung zur Verfügung. Das intelligente Assistenzsystem erfasst optisch den Prüfprozess (z. B. Wirbelstromverfahren, Ultraschallverfahren, Impuls- oder Mikromagnetik), ein Trackingmodul verfolgt dabei die Bewegung des Prüfkopfs und protokolliert Prüfpositionen und Messsignale. Aufgenommene Messsignale und Volumendaten werden KI-gestützt ausgewertet und für das Livebild mit Ortskoordinaten fusioniert. Die registrierten Fehleranzeigen werden auf einem Kontrollbildschirm (Notebook oder Tablet) dargestellt. Augmented Reality (AR) ermöglicht zudem die Visualisierung mit einer HoloLens-Brille.

Im Sinn von Industrie 4.0. wird das Ergebnis abschließend in Form einer digitalen Bauteilakte an DICONDE (Digital Imaging and Communication for Non-Destructive Evaluation) übergeben. Eine solche Ergänzung entlastet die Prüfer in erheblichem Umfang. Zeitraubende und fehleranfällige Vorbereitungsarbeiten und händische Dokumentationen werden überflüssig. Ingenieure können relevante Daten mit intelligenten assistierenden Sensorsystemen korrekt aufzeichnen und im digitalen Produktgedächtnis gewinnbringend nutzen, prinzipiell in jedem Schritt des Produktlebenszyklus. Durch die DICONDE-Umgebung können die aufgenommen Daten mit weiteren Verfahren der ZfP verglichen und analysiert werden.

Einsatzgebiete von 3D-SmartInspect

Das Assistenzsystem kann in allen Anwendungsbereichen der handgeführten Prüfung eingesetzt werden, u. a. im Bauwesen, der Luft- und Raumfahrt (sicherheitsrelevante Komponenten), Energieanlagen (Turbinen, Generatoren, Hochdruckbehälter etc.) und Großgerätebau.

Vorteile

• 100-Prozent-Prüfung: Das System gewährleistet, dass der Prüfbereich vollständig abgetastet wird und alle erkannten Fehlstellen (z. B. Korrosion, Risse, Betondeckung) lokalisiert werden.
• Reduktion der Prüfzeit: Die Arbeit des Prüfers wird durch die interaktive Visualisierung bereits geprüfter und noch zu prüfender Bereiche beschleunigt. Mehrfaches Abtasten eines Bereichs wird vermieden.
• Schnelle Darstellung von rekonstruierten Daten: Durch die Fusion von Ortsdaten und Messdaten wird eine Berechnung und Darstellung rekonstruierter Daten noch vor Ort ermöglicht.
• Digitales Prüfgedächtnis: Automatische Dokumentation der Prüfergebnisse als Nachweis der korrekten Prüfdurchführung gemäß Anforderungen der Qualitätssicherung.
• DICONDE-Schnittstelle: Übermittlung und Speicherung der ausgewerteten Materialdaten als digitale Bauteilakte (zentraler Datenspeicher).
• Kombination mit kollaborativer Robotik und weiteren Sensoren auf Grundlage von weiteren Prüfprinzipien.