Entwicklung eines radargestützten Oberflächeninspektionssystems bei der Stahlbandproduktion (RadINSPECT)

Problemstellung
Bei der Herstellung von gewalztem Stahlband, das beispielsweise im Karosseriebau verwendet wird, ist eine genaue Erkennung und Klassifikation der Oberflächenstruktur für die Produktqualität und den Schutz der Produktionsanlagen unabdingbar. Dies ist mit den gegenwärtigen optischen Oberflächeninspektionssystemen (OIS) noch nicht zuverlässig möglich. Das liegt vor allem an den rauen Umgebungsbedingungen in Walzwerken. So werden z. B. die heißen Walzen mit Wasser gekühlt und es entsteht Wasserdampf, oder es kommt durch die Metallbearbeitung zu einer hohen Staubbelastung. Diese Faktoren führen zu einem hohen Anteil an Pseudofehlern, welche die Inspektionsleistung beeinflussen. Deshalb werden heutige OIS oft erst am Ende der Herstellungskette, sehr weit entfernt vom direkten Walz-, Beiz- oder Wärmebehandlungsprozess installiert, wodurch ein direkter Prozesseingriff zur ¿Vorort¿-Fehlerkorrektur nicht mehr möglich ist.

Projektziele und Vorgehensweise
Im Forschungsprojekt RadINSPECT wird eine neuartige, radarbasierte Multisensortechnologie zur Oberflächeninspektion von Stahlbändern entwickelt. Das innovative System soll in der Lage sein, online auf der gesamten Stahlbandoberfläche zuverlässig relevante Fehler zu erkennen und nach Form, Größe und in den spezifischen Produktionsbegriffen, wie z. B. Werkstoffüberlappungen, Ablagerungen, Kratzer usw., zu klassifizieren. Die Prüfaufgabe soll lückenlos unter hohen Bandgeschwindigkeiten von bis zu 25 m/s erfolgen. Grundlage hierfür ist einerseits die Entwicklung eines innovativen Multisensorsystems aus Radarkomponenten in Matrix- oder Linienform, das eine vollständige Prüfung über die Bandbreite ermöglicht. Darüber hinaus wird eine neuartige Signalverarbeitung mit Klassifikations-, Filter- und Kompensationsalgorithmen erarbeitet, um aus den Rohdaten der Radarsensoren die Position, die Größe und den Typ des Oberflächenfehlers zu berechnen. Zusätzlich wird eine flexible, präzise und robuste Mechanik mit einer dynamischen Nachführung der Messköpfe, einschließlich Kühlung und optimiertem Gehäusedesign zur Positionierung der Radarmessköpfe über dem Stahlband, entwickelt. Ein prototypischer Aufbau zur Verifikation und Demonstration ist abschließend vorgesehen.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Bei erfolgreichem Abschluss des Projektes wird der metallverarbeitenden Industrie eine Technologie zur Verfügung stehen, die eine zuverlässige Oberflächeninspektion von metallischen Bändern im Walzwerk erlaubt. Dadurch wird es möglich, Fehler zeitnah im Herstellungsprozess zu erkennen, zu beheben oder die betroffenen Abschnitte auszusortieren, so dass bereits während der Produktion der Ausschuss verringert oder sogar ganz vermieden wird. Dies führt zu einer erhöhten Energieeffizienz und zu niedrigeren Kosten bei optimierter Oberflächenqualität. Eine Weiterentwicklung des Systems für andere Materialien, wie Kunststoffe, Glas und Papier erscheint möglich.

• ASINCO GmbH
• IMST GmbH
• KBD Engineering GmbH
• Universität Duisburg-Essen