Projekte

TILT

Technologische und algorithmische Verbesserung von Ultraschallverfahren zur eingriffsfreien Füllstandsmessung unter schwierigen Prozessbedingungen (TILT)

Programm: KMU-innovativ: Produktionsforschung
Bekanntmachung: KMU-innovativ (bis 2015)
Wettbewerb: 11. Runde, Stichtag 15.10.2012

Kurzbeschreibung:
Das Verbundprojekt TILT setzt sich die zuverlässige Messung von Füllständen mittels Ultraschall zum Ziel. Dabei werden die Schallwandler von außen an den Behälter angebracht und das System adaptiert sich zumindest teilweise selbständig an die speziellen Randbedingungen der Messumgebung.

Projektdauer: 01.07.2013 − 30.06.2015

Projektkoordinator:
Prof. Peter Holstein
SONOTEC GmbH
Telefon: +49 345 13317-44
E-Mail: p.holstein@sonotec.de

Ansprechpartner bei PTKA:
Dipl.-Ing. Ulf Zanger
Telefon: +49 721 608-25296
E-Mail: ulf.zanger@kit.edu

Detaillierte Projektbeschreibung

Problemstellung
Für die Überwachung von Produktionsprozessen, beispielsweise in der chemischen, der Lebensmittel- und der Pharmaindustrie, sind Sensorsysteme zur Erfassung von Durchflussmengen und Füllständen von Flüssigkeiten von grundlegender Bedeutung. Ultraschall-basierte Messverfahren gewinnen durch die einfache Handhabung zunehmende Marktrelevanz. Die Verfahren sind jedoch bislang meist invasiv, d.h. sie müssen in der Flüssigkeit messen, die oftmals chemisch aggressiv ist. Die sogenannte Clamp-on-Technologie, bei der die Messung durch Ultraschall von außen an der Behälterwand erfolgt, bietet dabei grundlegende Vorteile: Die Messung muss nicht im aggressiven Medium erfolgen und ein direkter Eingriff in den Behälter kann unterbleiben, da die Schallwandler lediglich von außen angebracht werden. Trotzdem kann diese Methode auf Grund anlagen- und verfahrensbedingter Probleme, wie z. B. Einschallung unter Fehlwinkeln und Entstehung störender Schallanteile in Behälterwänden, in der Praxis derzeit kaum eingesetzt werden.

Projektziele und Vorgehensweise
Zielstellung des Forschungsvorhabens TILT ist es daher, die Ultraschall-basierte Füllstandmessung durch Nutzung leistungsfähiger Sensoren, selbstkalibrierender Installationen und eines integrierten Datenmanagements grundlegend zu verbessern. Die Messsysteme sollen vielfältig einsetzbar, zuverlässig sowie nutzerfreundlich sein.
Erreicht werden soll dies durch die Verwendung von Gruppenstrahlern mit einigen wenigen kostengünstigen Schallwandlern. Das Abstrahl und Empfangsverhalten des Systems soll sich durch eine Kombination von intelligenten Algorithmen automatisch an die gängigen Verhältnisse einer Industrieumgebung anpassen. Die Sensoren werden zusätzlich mit einem zentralen Datenbankserver verknüpft. Dies gewährleistet den Aufbau und die langfristige Nutzbarmachung von Expertenwissen in einer Applikationsdatenbank. Dadurch lässt sich die Störanfälligkeit gegenüber wechselnden Medien und Reflexionen an den Behälterwandungen weiter reduzieren. Ein prototypischer Aufbau und die Inbetriebnahme eines Prüfstandes runden die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten ab. Eine Erprobung des Gesamtsystems an industriellen Anlagen bildet den Abschluß.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Deutlich variablere Einbaumöglichkeiten der neuartigen Sensortechnologie gepaart mit großer Flexibilität sollen zukünftig eine erheblich größere Einsatzvielfalt der Clamp-on-Technologie ermöglichen. Der Mehrwert durch leistungsstarke Sensoren, selbstkalibrierende Installationen und integriertes Datenmanagement wird im industriellen Einsatz zu erweiterten Anwendungsmöglichkeiten und neuen Geschäftsfeldern, wie z. B. im Anlagen- und Behälterbau, führen.

Publikationen

KMU-innovativ "Forschung für die Produktion von morgen"
Erscheinungsjahr: 2014
Beschreibung: Die Broschüre informiert über das Forschungsförderprogramm und laufende Forschungsvorhaben von produzierenden KMU. Für Unternehmen, die auf den dargestellten Fach- und Forschungsgebieten kooperieren möchten, dient die Broschüre als Basisinformation.

Projektträger

Projektträger Karlsruhe (PTKA)
Produktion, Dienstleistung und Arbeit
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein-Leopoldshafen

+49 (0)721 608-25281
+49 (0)721 608-992003

info@ptka.kit.edu
Standort Dresden
PTKA

Ansprechpartner

Sekretariat Karlsruhe

Celina Gabber und Solvig Grünitz

+49 (0)721 608-25281
zentralessekretariat@ptka.kit.edu

Sekretariat Standort Dresden

Heike Blumentritt

+49 (0)721 608-31435
heike.blumentritt@kit.edu