»RoboCT«: Mit Robotern zum kognitiven Sensorsystem

#

© Paul Pulkert

Der Einsatz von Robotern in der Zerstörungsfreien Prüfung bietet gegenüber konventionellen CT-Systemen einen entscheidenden Vorteil: Prüfpositionen an komplex geformten Objekten, wie etwa einer Fahrzeugkarosserie, werden so erreichbar. In der Praxis umfahren mehrere kooperierende Roboter, die die bildgebenden Komponenten wie z. B. Röntgenquelle und -detektor korrespondierend bewegen, das Prüfobjekt. So ist das System in der Lage, dreidimensionale CT mit der Detailerkennbarkeit in Größe eines menschlichen Haares zu erzeugen. Das Objekt kann mit dieser Technologie mit höchster Präzision bis ins Detail untersucht werden, ohne es dabei zu beschädigen. Bisher mussten die entsprechenden Bauteile für eine solche Analyse zerlegt oder gar ausgesägt und in einem separaten CT-System untersucht werden.

Im industriellen Einsatz übliche Röntgen-CT-Systeme sind in der Lage, Objekte von etwa 30 Zentimetern Durchmesser zu tomographieren und so 3D-Informationen über alle äußeren aber auch verdeckten, inneren Strukturen zu erfassen. Diese CT-Bilder lassen sich am Computer virtuell in beliebige Stapel von Schnittbildern zerlegen und analysieren. Um Auflösungen von teils kleiner als einem Mikrometer zu erreichen, sind äußerst präzise Hardwarekomponenten notwendig. Mit großen Industrierobotern – hier mit Reichweiten von drei Metern und mehr – lassen sich Ausschnitte, sogenannte »regions of interest ROI«, an viel größeren und komplex geformten Objekten erreichen. Die besondere Herausforderung besteht darin, geometrische Ungenauigkeiten der Roboter algorithmisch direkt aus den aufgenommenen Messdaten zu korrigieren. Die präzisesten Industrieroboter dieser Größe erreichen über deren gesamten Arbeitsraum lediglich Genauigkeiten von ½ bis ¼ Millimeter – während für die CT je nach Anwendung mindestens 1/20 Millimeter notwendig sind. Die Lösung dieses Problems ist die Grundlage, um diese Technologie heute produktiv einzusetzen.

Die robotergestützte CT wie sie heute durch diese Entwicklungen Realität geworden ist, ist erst der Anfang einer größeren Idee: Langfristig ist es Ziel, nicht einfach wahl- oder lückenlos Materialdaten zu messen, sondern nur noch die relevanten Daten zu erfassen. Und was relevante Daten sind, wird dieses sogenannte kognitive Sensorsystem selber entscheiden. Kunden bekommen eine Art hochflexible Blackbox geliefert. Mit dieser müssen sie sich nicht auseinandersetzen und über keinerlei Know-how im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung verfügen. Teil dieser Box sind beispielsweise Roboter, die Zugriff auf unterschiedliche, sich selbst adaptierende Sensorsysteme haben und dann im weitesten Sinne selbst entscheiden, welche Methoden sie wie nutzen. Der Roboter greift sich dann ein Röntgensystem, ein Luftultraschallsystem oder auch ein Thermographiesystem, um eine ganz bestimmte definierte Aufgabe zu lösen und nicht um etwas zu prüfen. Durch den Einsatz von künstlicher Intelligenz kann die RoboCT den Menschen bei unterschiedlichen Aufgaben unterstützen, indem sie ihm als Blackbox abhängig von der gestellten Aufgabe optimale Parametrierungen hinsichtlich Zugänglichkeiten und Aufnahmeparametern vorschlägt.