Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Roboter inspiziert Drahtseile

01.07.2013
Trag- und Spannseile von Brücken, Aufzügen und Seilbahnen sind enormen Belastungen ausgesetzt. Ihre Funktionstüchtigkeit muss daher regelmäßig überprüft werden. Ein neuartiger Roboter erkennt Risse, bevor sie ein gefährliches Ausmaß annehmen.

Langsam, ganz langsam krabbelt der Roboter das Drahtseil hinauf. Während er mit raupenähnlichen Bewegungen an Höhe gewinnt, scannt er die Oberfläche aus Stahl, und prüft, ob Defekte vorliegen. FluxCrawler nennen die Forscher vom Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP das System.


CAD-Modell des Prüfroboters auf einem Drahtseil.
© Fraunhofer IZFP

Es eignet sich für die regelmäßige Qualitätskontrolle von Tragseilen und Spannkabeln aus Stahl, wie sie in Brücken, Kränen, Aufzügen, Seilbahnen und Skiliften verbaut sind. Denn durch Spannungsbelastungen, Verschleiß und Korrosion sind diese Stahlstränge stark beansprucht.

Mittels magnetischer Streuflussprüfung spürt der Roboter nicht nur winzige Risse an der Oberfläche auf, sondern auch solche, die tiefer gehen. Bei diesem Verfahren wird das Seil einem Magnetfeld ausgesetzt, das im Fall eines Defekts »gestört« ist – an den Fehlerstellen entsteht ein messbares Streufeld. »Entdeckt man solche Mikrorisse nicht rechtzeitig, kann das zu Brüchen im Stahl führen. Um fatale Folgen oder gar Katastrophen zu vermeiden, sind Materialchecks unerlässlich«, sagt Dr.-Ing. Jochen Kurz, Abteilungsleiter am IZFP in Saarbrücken.

Prüfsystem eignet sich für viele Seildurchmesser

Die Prüfung von Stahlseilen per magnetischem Streufluss ist zwar schon gängige Praxis, doch bislang werden hierfür Spulen eingesetzt, die das Seil eng umfassen müssen. Das Problem: Da die Durchmesser und Ummantelungen der Seile stark variieren, lassen sich die Spulen aufgrund ihres begrenzten Durchmesserbereichs nur in wenigen Fällen beziehungsweise jeweils nur für Kabel mit einem speziellen Umfang einsetzen. Zudem können sie die exakte Winkelposition eines Fehlers nicht orten.

FluxCrawler hingegen prüft durchmesserunabhängig: Der rund 70 Zentimeter lange Roboter scannt zylinderförmige Oberflächen, indem er das Seil einmal umläuft, er muss es also nicht umfassen. Ein Permanentmagnet verhindert das Abrutschen, er hält FluxCrawler am Seil fest. Gleichzeitig erzeugt er die für die Messung erforderliche Magnetisierung. Zwischen den Enden des u-förmigen Magneten befindet sich eine mit mehreren Sonden bestückte Sensorzeile, die schnelle Flächenscans ermöglicht.

Während FluxCrawler das Seil umläuft, kann der Sensorprüfkopf die genaue Winkellage des Fehlers ermitteln und erkennen, ob der Riss rechts, links, oben oder unten liegt. Der Roboter kann Seile mit einem Durchmesser von 4 bis 20 Zentimeter prüfen. Gesteuert wird die batteriebetriebene Plattform per Bluetooth durch einen PC. Im Computer entsteht ein Bild des magnetischen Streufelds auf der gesamten Seiloberfläche; jede auffällige Position wird hochaufgelöst am Monitor dargestellt.

Kooperation mit französischem Carnot-Institut

FluxCrawler ist ein Ergebnis des Projekts »FilameNDT« (NDT, kurz für Non Destructive Testing). In diesem entwickeln Jochen Kurz und sein Team vom IZFP gemeinsam mit dem französischen Carnot-Institut VITRES-IFFSTAR neben dem magnetischen Streufluss auch andere zerstörungsfreie Prüfverfahren wie den elektromagnetisch angeregten Ultraschall und mikromagnetische Prüfmethoden – letztere für ein Monitoring – weiter. »FluxCrawler ist jedoch nicht uneingeschränkt einsetzbar. Schäden in verdeckten Bereichen – etwa dort, wo ein Spannseil in einer Fahrbahn verankert ist – kann der Roboter nicht erkennen. Für die Fehlersuche in verdeckten Bereichen nutzen wir eine andere zerstörungsfreie Prüfmethode – den elektromagnetisch angeregten Ultraschall (EMUS)«, erläutert Kurz.
Hierbei erzeugen die Forscher mit einem Sensorprüfkopf, der direkt auf das Seil gesetzt wird, eine geführte Ultraschallwelle. Diese durchdringt das Material und wird bei Fehlstellen reflektiert. Aus den zurückgesendeten Signalen rekonstruiert der Rechner ein Bild. Dabei analysiert er die physikalischen Veränderungen, die die Welle im Werkstoff erfährt, und ermittelt daraus die Verhältnisse im Inneren des Materials. Somit kann man die Lage eventuell winziger Schadstellen erkennen.

Ein Monitoring System ist bereits testweise an der Saarbrücke in Mettlach installiert, die saniert wird. Kurz und sein Team sind zuversichtlich, dass auch FluxCrawler schon bald in der Praxis für die Schadensdiagnose eingesetzt wird – erste Anfragen aus der Industrie liegen schon vor. Der Roboter ist inzwischen patentiert, erste Tests an Seilen im Labor konnten die Forscher erfolgreich abschließen. Als nächstes stehen Tests bei der Seilprüfstelle der DMT GmbH in Bochum, einem Prüflaboratorium für die zerstörungsfreie und zerstörende Prüfung von metallischen und nicht-metallischen Erzeugnissen, auf der Agenda.

Dr.-Ing.JochenKurz | Fraunhofer Forschung Kompakt
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2013/juli/roboter-inspiziert-drahtseile.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Granulare Materie blitzschnell im Bild
21.09.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Sprühtrocknung: Wirkstoffe passgenau verkapseln
01.09.2017 | Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie