FPGA-integrierte Laufzeitmessung zur Anbindung an Industrie 4.0-Anwendungen

OPC-UA-Clients Oberfläche
© Fraunhofer IZFP
Beispielhafte Benutzeroberfläche des OPC-UA-Clients
FPGA-integrierte Laufzeitmessung Industrie-4.0-Anwendungen
© Fraunhofer IZFP
FPGA-integrierte Laufzeitmessung zur Anbindung an Industrie-4.0-Anwendungen

Die genaue Bestimmung der Laufzeit von Ultraschallsignalen bildet die Grundlage für viele Prüfverfahren der ZfP. Im Zuge der Digitalisierung des industriellen Umfelds entwickelt sich zunehmend der Anspruch, Prüftechnik direkt in vollautomatisierte Anlagen zu integrieren. Zu diesem Zweck hat das Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP, Saarbrücken, eine Lösung zur Messung von Ultraschalllaufzeiten entwickelt, die, einmal eingerichtet, losgelöst von Softwarelösungen unmittelbar im Feld arbeitet. Sowohl die Signalerzeugung und -aufnahme als auch die gesamte Verarbeitung finden hierbei sensornah in einem FPGA statt. Als Anwendungsbeispiel wird eine vollintegrierte Laufzeitwanddickenmessung verschiedener Metalle zu sehen sein. Mögliche Einsatzbereiche liegen in Branchen wie der Automobil- und Zuliefererindustrie oder der Stahlerzeugung.  

Die Kommunikation mit der Steuerungsebene erfolgt über den OPC-UA-Standard (kurz für Open Platform Communications Unified Architecture), einen Datenaustauschstandard für die industrielle Kommunikation (Maschine-zu-Maschine- oder PC-zu-Maschine-Kommunikation). Damit ist sichergestellt, dass sowohl Industriesteuerungen als auch, auf Wunsch, beliebige Clientapplikationen mit dem System kommunizieren können.

Zur Einrichtung des Systems bietet das Gerät eine TCP/IP-Schnittstelle an, über die Rohdaten zur korrekten Bestimmung der notwendigen Parameter zur Verfügung gestellt werden. Aktuelle Arbeiten befassen sich zunehmend mit der Fähigkeit zur Autoparametrierung und der Erhöhung von Robustheit und Genauigkeit unter Verwendung von Methoden zum maschinellen Lernen.

Laufzeitanalyse mit Ultraschall Diagramm
© Fraunhofer IZFP
Ergebnisdiagramm einer Laufzeitanalyse mit Ultraschall

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M.Sc. Christoph Weingard

Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP
Campus E3 1
66123 Saarbrücken

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