DE202012007557U1 - Measuring system for material thickness measurement - Google Patents

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Abstract

Messsystem zur Materialdickenmessung, aufweisend eine Ultraschallmesseinrichtung (5), ein optisches 3D-Tracking-System und eine Steuerungs- und Auswertungseinheit (3), wobei die Ultraschallmesseinrichtung (5) einen Ultraschallmesskopf (4) aufweist und mittels der Ultraschallmesseinrichtung (5) Materialdicken messbar sind und als Messwertdaten übertragbar zur Verfügung gestellt werden, wobei das optische 3D-Tracking-System ein Stereokamerasystem (1) und einen optischen Marker (8), welcher dem Ultraschallmesskopf (4) zugeordnet ist, aufweist und wobei das Stereokamerasystem (1) den optischen Marker (8) erfasst und wobei mittels des optischen 3D-Tracking-Systems die Raumkoordinaten des Ultraschallmesskopfes (4) im Zeitpunkt eines Messvorgangs bestimmbar sind und als Raumkoordinatendaten übertragbar zur Verfügung gestellt werden, und wobei die Steuerungs- und Auswertungseinheit (3) eine Softwareschicht aufweist und mit der Ultraschallmesseinrichtung (5) und mit dem optischen 3D-Tracking-System über Verbindungen datenübertragungsfähig verbunden ist und über die Verbindungen von der Ultraschallmesseinrichtung (5) Messwertdaten und von dem 3D-Tracking-System Raumkoordinatendaten übertragen erhält und Messwertdaten und Raumkoordinatendaten zu kombinierten Datensätzen zusammensetzt und ausgebbar zur Verfügung stellt.Measuring system for measuring material thickness, comprising an ultrasonic measuring device (5), an optical 3D tracking system and a control and evaluation unit (3), wherein the ultrasonic measuring device (5) has an ultrasonic measuring head (4) and by means of the ultrasonic measuring device (5) material thicknesses can be measured and transferable as measured value data, wherein the 3D optical tracking system comprises a stereo camera system (1) and an optical marker (8) associated with the ultrasonic measuring head (4), and wherein the stereo camera system (1) is the optical marker (8) and wherein the space coordinates of the ultrasound measuring head (4) can be determined at the time of a measuring operation by means of the optical 3D tracking system and are made available for transfer as space coordinate data, and wherein the control and evaluation unit (3) has a software layer and with the ultrasonic measuring device (5) and with the 3D optical trackin g-system is connected via data transmission capable connections and transmitted via the compounds of the ultrasonic measuring device (5) measured value data and from the 3D tracking system spatial coordinate data and measured data and spatial coordinate data to combined data sets composed and distributable provides.

Description

Die Erfindung betrifft ein System für Materialdickenmessungen, insbesondere zur Korrosionsabtragsmessung mittels Ultraschall und dreidimensionaler Darstellung der Messwerte.The invention relates to a system for material thickness measurements, in particular for corrosion removal measurement by means of ultrasound and three-dimensional representation of the measured values.

Zur technischen Sicherheit von Anlagen, wie in Raffinerien oder Anlagen der Chemieindustrie, sind unter Anderem an Rohren und anderen Wandungen Korrosionsabtragsmessungen durchzuführen, um kritische Zustände frühzeitig zu erkennen und notwendige Maßnahmen zur Vermeidung von Havarien einzuleiten.For the technical safety of plants, such as in refineries or plants of the chemical industry, among other things on pipes and other walls to carry out corrosion erosion measurements in order to detect critical conditions early and to initiate necessary measures to avoid accidents.

Es besteht dabei insbesondere der Bedarf, die Messdaten archivierbar zur Verfügung zu erhalten, um zum ersten eine Nachweisführung über durchgeführte Überprüfungen bereitzuhalten und zum zweiten anhand der Messdaten geschwächte Bereiche wieder auffinden bzw. am Objekt lokalisieren zu können und einer intensiveren zukünftigen Beobachtung oder einer Reparatur unterziehen zu können.In particular, there is the need to obtain the measurement data in an archivable manner in order to be able to provide proof of performed checks for the first time and to find areas weakened by the measurement data or to localize them on the object and subject them to a more intensive future observation or repair to be able to.

Nach dem Stand der Technik sind insbesondere Durchstrahlungsprüfungen zur Bestimmung des Korrosionsabtrags an Rohrsegmenten bekannt. Die Filme ermöglichen eine gute Archivierung.In particular, radiographic tests for determining the corrosion erosion on pipe segments are known in the prior art. The films allow a good archiving.

Mittels Durchstrahlungsprüfungen lassen sich als wichtiger Nachteil pro Aufnahme jedoch nur etwa ein Prozent der Oberfläche eines Segments vermessen. Zudem sind als weiterer Nachteil aufwendige Arbeitsschutzvorkehrungen erforderlich, um Strahlenbelastungen des Personals zu minimieren. Zudem sind die Filme vergleichsweise teuer.By means of radiographic tests, however, only about one percent of the surface area of a segment can be measured as an important disadvantage per shot. In addition, labor-safety precautions are required as a further disadvantage in order to minimize the radiation exposure of the personnel. In addition, the films are relatively expensive.

Eine andere Möglichkeit zur Messung mit Gewinnung von archivierbaren Messergebnissen zum Erkennen von Korrosionsabträgen von Objekten mit unebenen Oberflächen wie Rohrleitungen ist mit dem RapidScan3D der Firma Sonatest Ltd. bekannt. An einem Koordinatenmessarm ist ein Messkopf mit einem hochauflösenden Ultraschallarray angeordnet. Bei dem Abfahren bzw. dem Scannen des zu untersuchenden Objekts mit dem Messkopf erfolgt mit Hilfe spezieller Software und Rechentechnik die dreidimensionale Abbildung des untersuchten Gebiets oder Segments mit dessen Geometrie, Wanddicke und Oberflächenstruktur auf einem Display. Die Scanndaten können für Auswertungen und Dokumentationen aufgezeichnet werden. Der Einsatz des RapidScan3D für Korrosionsabtragsmessungen an Rohren und Rohrsegmenten vor Ort ist in nachteiliger Weise unter den ungünstigen Bedingungen mit eingeschränkter räumlicher Zugänglichkeit beispielsweise in Raffinerien lediglich bedingt oder nicht möglich. Zudem sind derartige empfindliche Geräte dem robusten Außeneinsatz kaum gewachsen.Another possibility for measuring with archival measurement results to detect corrosion erosion of objects with uneven surfaces such as pipelines is the RapidScan3D from Sonatest Ltd. known. On a coordinate measuring arm, a measuring head with a high-resolution ultrasonic array is arranged. When scanning or scanning the object to be examined with the measuring head, the three-dimensional image of the examined area or segment with its geometry, wall thickness and surface structure is displayed on a display with the aid of special software and computer technology. The scan data can be recorded for evaluations and documentation. The use of the RapidScan3D for on-site corrosion removal measurements on pipes and pipe segments is disadvantageously disadvantageous or impossible under unfavorable conditions with limited spatial accessibility, for example in refineries. In addition, such sensitive devices are hardly up to the robust outdoor use.

Mittels konventioneller Ultraschalltechnik kann punktbezogen oder in Streifen die Wandungsstärke und damit der Korrosionsabtrag ermittelt werden, wobei zwangsläufig nur stichprobenartige Prüfungen erfolgen können.By means of conventional ultrasound technology, the wall thickness and thus the corrosion erosion can be determined spot-wise or in strips, whereby inevitably only random tests can be carried out.

Die Aufgabe der Erfindung bildet es, ein Messsystem zur Materialdickenmessung aufzuzeigen das sich insbesondere zur Korrosionsabtragsprüfung an Rohrleitungen und Behältnissen im industriellen Bereich eignet, welches Messdaten so zur Verfügung stellt, dass eine zuverlässige Archivierbarkeit, eine Reproduzierbarkeit der Messposition und Visualisierung der Messergebnisse in Echtzeit ermöglicht wird, welches bei relativ geringen Kosten eine sehr hohe Erfassungsdichte ermöglicht und welches für einen mobilen Einsatz unter der Einwirkung von Witterung und Schmutz geeignet ist.The object of the invention is to provide a measuring system for measuring material thickness which is particularly suitable for corrosion removal testing of pipelines and containers in the industrial sector, which provides measurement data in such a way that reliable archivability, reproducibility of the measuring position and visualization of the measurement results in real time are made possible which allows a very high detection density at relatively low cost and which is suitable for mobile use under the influence of weather and dirt.

Die Aufgabe wird durch die im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The problem is solved by the features listed in the protection claim 1. Preferred developments emerge from the subclaims.

Das erfindungsgemäße Messsystem zur Materialdickenmessung besteht im Wesentlichen aus einer Ultraschallmesseinrichtung, einem optischen 3D-Trackingsystem sowie einer Steuerungs- und Auswertungseinheit. Die Ultraschallmesseinrichtung weist einen Ultraschallmesskopf auf und ist in der Lage, punktbezogene Materialdickenmessungen insbesondere nach dem Echo-Impuls-Verfahren auszuführen. Das optische 3D-Trackingsystem weist ein Stereokamerasystem zur optischen Erfassung der Position eines optischen Markers auf, welcher dem Ultraschallmesskopf in einer definierten Lagebeziehung zugeordnet ist. Die Ultraschallmesseinrichtung und das optische 3D-Tracking System sind mit der Steuerungs- und Auswertungseinheit so verbunden, dass eine Übertragung von Daten erfolgen kann. Die Ultraschallmesseinrichtung stellt die Messdaten und das optische 3D-Tracking-System stellt die Raumkoordinatendaten des Ultraschallmesskopfes im jeweiligen Zeitpunkt der Messung, aus denen die Messdaten gewonnen wurden, zur Verfügung. Nach der Übertragung an die Steuerungs- und Auswertungseinheit werden die Messdaten und die Raumkoordinatendaten in der Steuerungs- und Auswertungseinheit einander zugeordnet und zu einem kombinierten Datensatz verbunden. Dieser kombinierte Datensatz steht auswertbar zur Verfügung. Als Auswertung wird hier insbesondere die Visualisierung, die Weiterverarbeitung beispielsweise in einem Soll-Ist-Abgleich auf der Basis von Soll-Daten sowie die Ausgabe an Datenspeicher oder die Ausgabe an eine Datenfernübertragung verstanden.The measuring system according to the invention for measuring material thickness consists essentially of an ultrasonic measuring device, an optical 3D tracking system and a control and evaluation unit. The ultrasonic measuring device has an ultrasonic measuring head and is capable of performing point-related material thickness measurements, in particular according to the echo-pulse method. The 3D optical tracking system comprises a stereo camera system for optically detecting the position of an optical marker associated with the ultrasound probe in a defined positional relationship. The ultrasonic measuring device and the optical 3D tracking system are connected to the control and evaluation unit so that a transfer of data can take place. The ultrasonic measuring device provides the measured data and the 3D optical tracking system provides the spatial coordinate data of the ultrasonic measuring head at the respective time of the measurement from which the measured data were obtained. After transmission to the control and evaluation unit, the measurement data and the spatial coordinate data in the control and evaluation unit are assigned to one another and connected to a combined data set. This combined data record is available for evaluation. In particular, visualization, further processing, for example, in a nominal-actual comparison on the basis of desired data and output to data memory or output to a remote data transmission are understood as evaluation.

Der Ultraschallmesskopf wird vorzugsweise manuell auf der Oberfläche des zu messenden Prüflings bewegt, so dass die Überprüfung zumindest teilautomatisiert durchgeführt werden kann.The ultrasonic measuring head is preferably manually on the surface of the measured DUT moves so that the review can be performed at least partially automated.

Der optische Marker kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. In Betracht kommen insbesondere dunkle Punkte auf hellem Untergrund bzw. umgekehrt helle Punkte auf dunklem Untergrund, lumineszierende Punkte oder aktiv leuchtende Punkte. Optional kann eine Beleuchtungseinrichtung vorgesehen werden, um die Erkennbarkeit des optischen Markers zu gewährleisten oder zu verbessern.The optical marker can be designed in different ways. In particular, dark spots on a light background or, conversely, bright spots on a dark background, luminescent spots or actively illuminated spots are possible. Optionally, a lighting device can be provided to ensure or improve the visibility of the optical marker.

Optional können auch zwei oder mehrere Stereokamerapaare vorgesehen werden, um optische Abschattungszonen zu vermeiden und so eine vollständige Erfassung des Prüflings zu ermöglichen.Optionally, two or more pairs of stereo camera can be provided to avoid optical shading zones and thus allow complete detection of the specimen.

Weitere besondere Vorteile der Erfindung bestehen in der Flexibilität des Messsystems, das transportabel, leicht vor Ort zu montieren, unter ungünstigen Umgebungsbedingungen einsetzbar ist sowie auf Rohren unterschiedlicher Durchmesser sowie auf anderen Prüflingen auch mit unregelmäßigen Oberflächen zum Einsatz kommen kann.Other particular advantages of the invention are the flexibility of the measuring system, which is portable, easy to install on site, can be used under unfavorable environmental conditions and can be used on pipes of different diameters and on other specimens with irregular surfaces.

Es ist die vollständige Prüfung der Oberflächen von Rohrsegmenten realisierbar. Auf Basis der Zuverlässigkeit der Prüfergebnisse mit dem beschriebenen Messsystem lassen sich Instandhaltungen wesentlich besser planen, da alle Schwachstellen in Rohrleitungssystemen erkannt werden können. Die Anlagensicherheit für die Betreiber im industriellen Bereich wird somit erhöht und havariebedingte Kosten können vermieden werden.It is the complete test of the surfaces of pipe segments feasible. On the basis of the reliability of the test results with the measuring system described maintenance can be much better plan, since all weak points in piping systems can be detected. Plant safety for operators in the industrial sector is thus increased, and costs associated with havoc can be avoided.

In einer bevorzugten Weiterbildung werden mittels eines der Steuerungs- und Auswertungseinheit zugeordneten Zeitgebers Messtakte erzeugt. Die Messtakte stehen gleichzeitig zur Zuordnung zu den Messwertdaten aus dem Ultraschallmesssystem und zu den Raumkoordinatendaten aus dem 3D-Tracking-System zur Verfügung. Durch die Festlegung definierter Zeitpunkte können die Position als Raumkoordinatendaten und die Messdaten in der Steuerungs- und Auswertungseinheit einander zugeordnet werden. Vorzugsweise werden dabei den Messwertdaten und den Raumkoordinatendaten Zeitstempel beigegeben, womit diese eindeutig identifiziert sind und für die weitere Auswertung zur Verfügung stehen.In a preferred refinement, measuring cycles are generated by means of a timer assigned to the control and evaluation unit. The measuring cycles are simultaneously available for assignment to the measured value data from the ultrasonic measuring system and to the spatial coordinate data from the 3D tracking system. By defining defined times, the position as spatial coordinate data and the measured data in the control and evaluation unit can be assigned to one another. Preferably, the measured value data and the spatial coordinate data are added with time stamps, whereby these are uniquely identified and are available for further evaluation.

Die Taktfrequenz zur simultanen Erfassung der Ultraschalldaten und der Position des Messkopfes beträgt vorzugsweise mindestens zehn Hertz, so dass diese faktisch kontinuierlich erfolgt.The clock frequency for the simultaneous acquisition of the ultrasound data and the position of the measuring head is preferably at least ten hertz, so that this actually takes place continuously.

In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt die Ausgabe der kombinierten Datensätze in Echtzeit. Dies bietet den besonderen Vorteil, dass das Bedienpersonal des erfindungsgemäßen Messsystems bei etwaigen kritischen Messdaten beispielsweise Wiederholungsmessungen durchführen kann. Als weiterer Vorteil kann bei einer Ausgabe zur Datenfernübertragung besonders geschultes Auswertungspersonal sofortige Wiederholungsmessungen festlegen und das Bedienpersonal über Telekommunikationsmittel instruieren.In a further preferred development, the output of the combined data records takes place in real time. This offers the particular advantage that the operating personnel of the measuring system according to the invention can carry out, for example, repetition measurements for any critical measurement data. As a further advantage, specially trained evaluators can set instant replicate measurements when issuing for remote data transmission and instruct the operator via telecommunication means.

In einer besonderen Variante der vorgenannten bevorzugten Weiterbildung sind die kombinierten Datensätze in Echtzeit visualisierbar. Die optische Ausgabe kann dabei in einer eine intuitive Benutzerführung begünstigenden Weise erfolgen, indem vorzugsweise durch Farbzuordnungen auf den ersten Blick noch nicht erfasste Areale der Prüfkörper oder kritische Messdaten erkennbar gemacht werden. Der Bediener kann dann die betroffenen Areale erstmals oder wiederholt mit dem Ultraschallmesskopf befahren. Dadurch wird es ermöglicht, dass der Prüfling ohne vordefinierte Raster in freier Linienführung, wie Schlängellinien oder Hin- und -Her-Bewegungen befahren werden kann. Soweit sich die Befahrungslinien kreuzen kann die für die betreffenden Raumkoordinaten redundanten Messwertdaten nach definierbarem Algorithmus eine Verwerfung der ersten oder zweiten Messung oder eine Durchschnittswertbildung erfolgen.In a particular variant of the aforementioned preferred development, the combined data sets can be visualized in real time. In this case, the optical output can be effected in a manner which favors intuitive user guidance, in that areas of the test specimens or critical measurement data which have not yet been detected are identified by color assignments at first glance. The operator can then drive the affected areas for the first time or repeatedly with the ultrasonic measuring head. This makes it possible that the specimen can be driven without predefined grid in free lines, such as snaking lines or back-and-forth movements. As far as the traffic lines intersect, the redundant measured value data for the respective spatial coordinates can be made according to a definable algorithm, a rejection of the first or second measurement or an averaging.

Die dreidimensionale Darstellung der Messergebnisse der Prüfung des Rohrleitungssegments erfolgt vorzugsweise unter Einbeziehung einer Sollwert-Basis, die durch CAD-Daten bereitgestellt werden, die vor dem eigentlichen Messvorgang übernommen worden sind.The three-dimensional representation of the measurement results of the test of the pipe segment is preferably carried out with the inclusion of a setpoint base, which are provided by CAD data that has been taken before the actual measurement process.

In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der optische Marker mit mehreren definierten Punkten ausgebildet, welche optisch erfassbar sind. Die Punkte sind fest mit dem Ultraschallprüfkopf verbunden. Als besonderer Vorteil kann auf diese Weise sowohl eine Bestimmung der Raumkoordinaten, als auch des Ausrichtungswinkels des Prüfkopfs erfolgen. Vorzugsweise handelt es sich um drei in einem Winkel zueinander stehenden Punktegruppen, welche jeweils die X-, Y- und Z-Achse detektierbar machen. Die Punktegruppen können auch in einen Gehäusekörper des Ultraschallmesskopfes integriert sein.In a further preferred development of the optical marker is formed with a plurality of defined points, which are optically detectable. The points are firmly connected to the ultrasonic probe. As a particular advantage, both a determination of the spatial coordinates, as well as the orientation angle of the probe can be done in this way. Preferably, there are three groups of points that are at an angle to one another, which in each case make the X, Y and Z axes detectable. The groups of points can also be integrated in a housing body of the ultrasonic measuring head.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der werden die Punkte der Markerplatten durch LED's gebildet. Dies hat den Vorteil, dass eine sichere optische Erfassung bei weitgehender Unabhängigkeit von den Beleuchtungsverhältnissen gewährleistet werden kann. Dies ist insbesondere unter realen Einsatzbedingungen wichtig.In an advantageous development of the points of the marker plates are formed by LEDs. This has the advantage that a secure optical detection can be ensured with a high degree of independence from the lighting conditions. This is especially important under real operating conditions.

In einer weiteren vorteilhaften Variante werden die die Soll-Daten eines Prüflings einbezogen. Dazu wird vor der Messung ein CAD-Modell des Prüflings für die Steuerungs- und Auswertungseinheit zugänglich gemacht. Mit dem Prüfkopf werden die durch das CAD-Modell vorgegebenen Raumkoordinaten direkt an dem Prüfling angefahren, so dass dann ein Vergleich der erfassten Ist-Daten aus der Messung mit den Soll-Daten aus dem CAD-Modell erfolgen kann.In a further advantageous variant, the target data of a test object are included. For this purpose, before the measurement, a CAD model of DUTs made accessible to the control and evaluation unit. With the test head, the space coordinates predefined by the CAD model are approached directly at the test object, so that then a comparison of the acquired actual data from the measurement with the desired data from the CAD model can take place.

Ein Verfahren zur Materialdickenmessung mittel einer erfindungsgemäßen Messeinrichtung weist vorzugsweise folgende Schritte auf:
Eingabe der Daten des Prüflings als CAD-Modell,
Justieren der Messeinrichtung, wobei die räumlichen Parameter des Prüflings durch Anfahren mit dem Ultraschallmesskopf am Prüfling und der optischen Erfassung der Position des Ultraschallmesskopfs mittels des optischen 3D-Tracking-Systems erfolgt und wobei eine festen Marke als Referenzmarke am Prüfling vorhanden ist und diese als Bezugspunkt angefahren wird, Vergleich der am Prüfling erfassten räumlichen Parameter mit den durch das CAD-Modell vorgegebenen Parametern,
Kalibrierung auf der Grundlage des vorstehenden Vergleichs, Start der Ultraschallmessung,
Erfassung der Materialstärken des Prüflings mittels Ultraschallmesskopf und gleichzeitige Verfolgung räumlichen Position des Ultraschallmesskopfs anhand des optischen Markers mittels des 3D-Traking-Systems,
Zuordnung der Messdaten aus der Ultraschallmessung und der Raumkoordinaten aus der Verfolgung der räumlichen Position zum Zeitpunkt der Messung.A method for measuring the material thickness by means of a measuring device according to the invention preferably has the following steps:
Input of the data of the test object as a CAD model,
Adjustment of the measuring device, wherein the spatial parameters of the test object by starting with the ultrasonic probe on the DUT and the optical detection of the position of the ultrasonic measuring head using the optical 3D tracking system and wherein a fixed mark as a reference mark on the DUT is present and approached as a reference point the comparison of the spatial parameters recorded on the test specimen with the parameters specified by the CAD model,
Calibration based on the above comparison, start of ultrasonic measurement,
Recording of the material thicknesses of the test specimen by means of ultrasound measuring head and simultaneous tracking of the spatial position of the ultrasound measuring head on the basis of the optical marker by means of the 3D tracing system,
Assignment of the measurement data from the ultrasonic measurement and the spatial coordinates from the tracking of the spatial position at the time of the measurement.

Es können sich als weitere Schritte insbesondere anschließen: Ausgabe der kombinierten Daten aus Messdaten und Raumkoordinaten an ein optisches Datenausgabegerät, wie insbesondere einen Monitor zur Visualisierung der Messergebnisse, Ausgabe der kombinierten Daten aus Messdaten und Raumkoordinaten an einen elektronischen Speicher zur Archivierung, Ausgabe der kombinierten Daten aus Messdaten und Raumkoordinaten als gedruckten Prüfbericht.The following may in particular be added as further steps: output of the combined data from measurement data and spatial coordinates to an optical data output device, in particular a monitor for visualization of the measurement results, output of the combined data from measurement data and spatial coordinates to an electronic memory for archiving, output of the combined data from measured data and spatial coordinates as a printed test report.

Um eine vollständige Erfassung des Prüflings zu ermöglichen, kann das Verfahren in einer vorteilhaften Weiterbildung nach Abschluss der vorstehend beschriebenen Schritte sowie gegebenenfalls der weiteren Schritte durch folgende Schritte fortgesetzt werden:
Umpositionierung des Stereokamerasystems an eine andere radiale Position, so dass Bereiche, in denen aus der ursprünglichen Position des Stereokamerasystems der Ultraschallmesskopf optisch verdeckt war, nun optisch erfasst werden können.In order to enable a complete detection of the test object, the method can be continued in an advantageous development after completion of the steps described above and, where appropriate, the further steps by the following steps:
Repositioning of the stereo camera system to another radial position, so that areas in which the ultrasound probe was optically hidden from the original position of the stereo camera system, can now be optically detected.

Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel anhand vonThe invention will be described as an embodiment with reference to

1 als schematische Darstellung eines Messsystems näher erläutert. 1 explained in more detail as a schematic representation of a measuring system.

Nach 1 besteht ein Messsystem zur Materialdickenmessung aus einem 3D-Tracking-System mit einem Stereokamerasystem 1 mit einem Modul zur Raumkoordinatendatenbestimmung 2 einer Ultraschallmesseinrichtung 5 mit einem Ultraschallmesskopf 4 und einer Steuerungs- und Auswertungseinheit 3, hier durch einen Computer gebildet Das 3D-Tracking-System und die Ultraschallmesseinrichtung 5 sind jeweils mit der Steuerungs- und Auswertungseinheit 3 verbunden. Zur optischen 3D-Positionsbestimmung des Ultraschallmesskopfs 4 an einem Prüfling, hier dem Rohrleitungssegment 6 ist mit dem Ultraschallmesskopf 4 eine Markerplatte 7 verbunden, wobei die darauf positionierten Punkte den optischen Marker 8 bildet. Die Markerplatte 7 weist als Punkte mehrere LED's auf, welche von dem Stereokamerasystem 1 erfassbar sind. Am Rohrleitungssegment 6 ist eine feste Marke 9 als Referenzpunkt zur Kalibrierung des 3D-Tracking-Systems und zur Reproduzierbarkeit der Messergebnisse und zur Ausrichtung bei Wiederholungsmessungen angeordnet.To 1 There is a measuring system for material thickness measurement from a 3D tracking system with a stereo camera system 1 with a module for spatial coordinate data determination 2 an ultrasonic measuring device 5 with an ultrasonic probe 4 and a control and evaluation unit 3 , formed here by a computer The 3D tracking system and the ultrasonic measuring device 5 are each with the control and evaluation unit 3 connected. For the optical 3D position determination of the ultrasound measuring head 4 on a test specimen, here the pipeline segment 6 is with the ultrasonic measuring head 4 a marker plate 7 connected, with the points positioned thereon the optical marker 8th forms. The marker plate 7 has as points several LEDs, which from the stereo camera system 1 are detectable. At the pipeline segment 6 is a solid brand 9 as a reference point for the calibration of the 3D tracking system and for the reproducibility of the measurement results and for alignment during repetitive measurements.

In Vorbereitung der Prüfung eines ausgewählten Rohrleitungssegments 6 werden das 3D-Tracking-System und die Ultraschallmesseinrichtung 5 in bekannter Weise kalibriert, CAD-Daten 10 der entsprechenden Rohrleitung in einen Speicher 11 des Computers 3 übernommen sowie für das zu prüfende Rohrleitungssegment 6 selektiert.In preparation for testing a selected pipeline segment 6 become the 3D tracking system and the ultrasonic measuring device 5 Calibrated in a known manner, CAD data 10 the corresponding pipeline into a store 11 of the computer 3 as well as for the pipeline segment to be tested 6 selected.

Soweit ein CAD-Modell des Prüflings verfügbar ist, erfolgt in einer Ausführungsform auf einem Display 12, welches zur visuellen Datenausgabe mit dem Computers verbunden ist, die Darstellung des zu prüfenden Rohrleitungssegments 6 anhand von dessen CAD-Daten 10 als dreidimensionales CAD-Modell.As far as a CAD model of the test object is available, takes place in an embodiment on a display 12 , which is connected to the computer for visual data output, the representation of the pipe segment to be tested 6 based on its CAD data 10 as a three-dimensional CAD model.

Mit dem Start der Prüfung, dem Scannen des mit dem 3D-Ultraschallmesssystem zu prüfenden Rohrleitungssegments 6, werden von einem Zeitgeber 13 des Computers Messtakte erzeugt, mit denen die Raumkoordinatendaten aus dem 3D-Traking-System und die Messwertdaten aus der Ultraschallmesseinrichtung 5 nach ihrem Erfassungszeitpunkt identifiziert werden, damit diese einander zugeordnet werden können. Im Zeitpunkt der Messtakte wird zum Einen die Position des Ultraschallmesskopfs 4 am Rohrleitungssegment 6 im dreidimensionalen Raum in einem Erfassungsbereich 14 erfasst und als Raumkoordinatendaten bereitgestellt; zum Anderen werden die Ultraschallmessdaten erfasst und als Messwertdaten bereitgestellt. Raumkoordinatendaten und Messwertdaten werden einander zugeordnet und als kombinierte Datensätze, vom Computer mittels Software ausgewertet und in Echtzeit im CAD-Modell des Rohrleitungssegments 6 auf dem Display 12 dargestellt. Korrosionsabträge oder andere Schäden am Rohrleitungssegment 6 sind dabei unmittelbar erkennbar. Die kombinierten Datensätze werden, gegebenenfalls ergänzt um weitere Daten, permanent in den Speicher 11 übernommen.With the start of the test, the scanning of the pipe segment to be tested with the 3D ultrasonic measuring system 6 , be from a timer 13 the computer generates measuring strokes, with which the spatial coordinate data from the 3D-traking system and the measured value data from the ultrasonic measuring device 5 are identified according to their time of entry, so that they can be assigned to each other. At the time of the measuring cycles, on the one hand, the position of the ultrasonic measuring head 4 at the pipeline segment 6 in three-dimensional space in a detection area 14 detected and provided as space coordinate data; On the other hand, the ultrasound measurement data are recorded and provided as measured value data. Spatial coordinate data and measurement data are assigned to each other and evaluated as combined datasets, from the computer via software, and in real time in the CAD model of the tubing segment 6 on the display 12 shown. Corrosion erosion or other damage to the pipe segment 6 are immediately recognizable. The combined data sets, if necessary supplemented by further data, are permanently stored in the memory 11 accepted.

Die genaue Lageerkennung des Ultraschallmesskopfs 4 auf dem Rohrleitungssegment 6 erfolgt mit Hilfe des 3D-Tracking-Systems und der Punkte der Markerplatte 7 als optischer Marker 8 am Ultraschallmesskopf 4, wobei das Stereokamerasystem 1 insbesondere die Position der Punkte der Markerplatte 7 im dreidimensionalen Raum des Erfassungsbereichs 14 erfasst. Die Position des Ultraschallmesskopfs 4 am Rohrleitungssegment 6 ist damit relativ zur festen Marke 9 unmittelbar durch das 3D-Tracking-Systems bestimmbar.The exact position detection of the ultrasonic measuring head 4 on the pipeline segment 6 is done using the 3D tracking system and the marker plate points 7 as an optical marker 8th on the ultrasonic measuring head 4 , where the stereo camera system 1 in particular the position of the points of the marker plate 7 in the three-dimensional space of the detection area 14 detected. The position of the ultrasonic probe 4 at the pipeline segment 6 is thus relative to the fixed brand 9 directly determinable by the 3D tracking system.

Nach Abschluss der Prüfung, nach dem vollständigen Scannen eines Rohrleitungssegments 6 mittels des erfindungsgemäßen Messsystems liegt eine vollständige dreidimensionale Abbildung des Mantels des Rohrleitungssegments 6 oder von dessen innerer Oberfläche vor. Materialdicken können zudem farbig dargestellt werden, indem beispielsweise nicht kritische Wandungsstärken grün, Übergangswerte gelb und kritische Wandungsstärken rot dargestellt werden. Es besteht zudem die Möglichkeit, Details mittels softwarebasiertem Zoom näher zu betrachten.After completion of the test, after fully scanning a pipe segment 6 By means of the measuring system according to the invention is a complete three-dimensional image of the shell of the pipe segment 6 or from its inner surface. Material thicknesses can also be displayed in color, for example by displaying non-critical wall thicknesses green, transition values yellow and critical wall thicknesses red. It is also possible to view details using a software-based zoom.

Das Ergebnis der vollständigen Prüfung kann sowohl visuell über ein Display 12, mittels einer Datei als auch in Form eines Prüfprotokolls ausgegeben und archiviert werden.The result of the complete test can both visually via a display 12 , issued and archived using a file as well as in the form of a test report.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Messsystems ist nicht nur auf die Prüfung von Rohrleitungssegmenten 6 begrenzt, sondern auch bei der Prüfung von beispielsweise Behältern einsetzbar.The application of the measuring system according to the invention is not limited to the testing of pipe segments 6 limited, but also in the testing of example containers used.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
StereokamerasystemStereo Camera System
22
Modul zur RaumkoordinatendatenbestimmungModule for spatial coordinate data determination
33
Steuerungs- und AuswertungseinheitControl and evaluation unit
44
UltraschallmesskopfUltrasound probe
55
UltraschallmesseinrichtungUltrasonic measuring device
66
RohrleitungssegmentPipe segment
77
Markerplattemarker board
88th
optischer Markeroptical marker
99
feste Markestrong brand
1010
CAD-DatenCAD data
1111
SpeicherStorage
1212
Displaydisplay
1313
Zeitgebertimer
1414
Erfassungsbereichdetection range

Claims (7)

Messsystem zur Materialdickenmessung, aufweisend eine Ultraschallmesseinrichtung (5), ein optisches 3D-Tracking-System und eine Steuerungs- und Auswertungseinheit (3), wobei die Ultraschallmesseinrichtung (5) einen Ultraschallmesskopf (4) aufweist und mittels der Ultraschallmesseinrichtung (5) Materialdicken messbar sind und als Messwertdaten übertragbar zur Verfügung gestellt werden, wobei das optische 3D-Tracking-System ein Stereokamerasystem (1) und einen optischen Marker (8), welcher dem Ultraschallmesskopf (4) zugeordnet ist, aufweist und wobei das Stereokamerasystem (1) den optischen Marker (8) erfasst und wobei mittels des optischen 3D-Tracking-Systems die Raumkoordinaten des Ultraschallmesskopfes (4) im Zeitpunkt eines Messvorgangs bestimmbar sind und als Raumkoordinatendaten übertragbar zur Verfügung gestellt werden, und wobei die Steuerungs- und Auswertungseinheit (3) eine Softwareschicht aufweist und mit der Ultraschallmesseinrichtung (5) und mit dem optischen 3D-Tracking-System über Verbindungen datenübertragungsfähig verbunden ist und über die Verbindungen von der Ultraschallmesseinrichtung (5) Messwertdaten und von dem 3D-Tracking-System Raumkoordinatendaten übertragen erhält und Messwertdaten und Raumkoordinatendaten zu kombinierten Datensätzen zusammensetzt und ausgebbar zur Verfügung stellt.Measuring system for measuring material thickness, comprising an ultrasonic measuring device ( 5 ), a 3D optical tracking system and a control and evaluation unit ( 3 ), wherein the ultrasonic measuring device ( 5 ) an ultrasonic measuring head ( 4 ) and by means of the ultrasonic measuring device ( 5 ) Material thicknesses are measurable and transferable as measured value data are made available, wherein the optical 3D tracking system is a stereo camera system ( 1 ) and an optical marker ( 8th ), which the ultrasonic measuring head ( 4 ) and wherein the stereo camera system ( 1 ) the optical marker ( 8th ) and wherein by means of the optical 3D tracking system, the spatial coordinates of the ultrasonic measuring head ( 4 ) are determinable at the time of a measuring operation and can be made available in a transferable manner as spatial coordinate data, and wherein the control and evaluation unit ( 3 ) has a software layer and with the ultrasonic measuring device ( 5 ) and is connected to the 3D optical tracking system via data transfer capable connections and via the connections from the ultrasonic measuring device ( 5 ) Measurement data and from the 3D tracking system spatial coordinate data transmitted receives and measured data and spatial coordinate data to combined data sets composed and distributable provides. Messsystem zur Materialdickenmessung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerungs- und Auswertungseinheit (3) ein Zeitgeber (13) zugeordnet ist, wobei ausgegebene Zeittakte synchron zur Zuordnung zu Raumkoordinatendaten aus dem 3D-Tracking-System und Messwertdaten aus der Ultraschallmesseinrichtung (5) zur Verfügung stehen.Measuring system for measuring material thickness according to claim 1, characterized in that the control and evaluation unit ( 3 ) a timer ( 13 ), output clock cycles being synchronous with the allocation to spatial coordinate data from the 3D tracking system and measured value data from the ultrasonic measuring device ( 5 ) be available. Messsystem zur Materialdickenmessung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kombinierten Datensätze in Echtzeit ausgebbar sind.Measuring system for measuring material thickness according to one of the preceding claims, characterized in that the combined data sets can be output in real time. Messsystem zur Materialdickenmessung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die kombinierten Datensätze in Echtzeit visualisierbar sind.Measuring system for measuring material thickness according to claim 3, characterized in that the combined data sets can be visualized in real time. Messsystem zur Materialdickenmessung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Marker (8) mehrere optisch detektierbare Punkte aufweist, welche fest mit dem Ultraschallmesskopf (4) verbunden sind.Measuring system for measuring material thickness according to one of the preceding claims, characterized in that the optical marker ( 8th ) has a plurality of optically detectable points which are fixed to the ultrasonic measuring head ( 4 ) are connected. Messsystem zur Materialdickenmessung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den mehreren optisch detektierbaren Punkte um LED's handelt.Measuring system for measuring material thickness according to claim 5, characterized in that it is at the several optically detectable points to LED's acts. Messsystem zur Materialdickenmessung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Steuerungs- und Auswertungseinheit (3) bereitgestellten kombinierten Datensätze mit Soll-Daten eines CAD-Modells eines Prüflings verglichen und in einer dreidimensionale Abbildung des Prüflings unter Darstellung der Abweichung von den Soll-Daten auf einem Display (12) visualisierbar sind.Measuring system for measuring the material thickness according to one of claims 1 to 4, characterized in that the of the control and evaluation unit ( 3 ) compared with target data of a CAD model of a test specimen and in a three-dimensional image of the test specimen showing the deviation from the target data on a display ( 12 ) are visualizable.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104897088A (en) * 2015-06-05 2015-09-09 重庆交通大学 Ultrasonic measuring method for variation of relative displacement of large structure
CN105676807A (en) * 2015-12-29 2016-06-15 中国石油化工股份有限公司 Optimization system and optimization method for refining device equipment integrity operation window
EP3309504A1 (en) * 2016-10-13 2018-04-18 General Electric Company System and method for measurement based quality inspection
CN113175870A (en) * 2021-04-23 2021-07-27 天津大学 Global calibration target and calibration method for global calibration of multi-view vision sensor

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015211025B4 (en) 2015-06-16 2020-09-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method for the monitored, spatially resolved inspection of a three-dimensional object
DE102018203890B4 (en) * 2018-03-14 2020-07-09 Gerd Bodner Device and method for supporting the evaluation of an ultrasound-based examination
DE102020204605A1 (en) 2020-04-09 2021-10-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Process for the visual representation of test information
DE102021102861A1 (en) 2021-02-08 2022-08-11 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Methods for collecting and/or providing measurement data and/or simulation data; database setup

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3406212A1 (en) * 1984-02-21 1985-08-29 Travenol GmbH, 8000 München Method and device for measuring the shape of a surface

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3406212A1 (en) * 1984-02-21 1985-08-29 Travenol GmbH, 8000 München Method and device for measuring the shape of a surface

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104897088A (en) * 2015-06-05 2015-09-09 重庆交通大学 Ultrasonic measuring method for variation of relative displacement of large structure
CN105676807A (en) * 2015-12-29 2016-06-15 中国石油化工股份有限公司 Optimization system and optimization method for refining device equipment integrity operation window
EP3309504A1 (en) * 2016-10-13 2018-04-18 General Electric Company System and method for measurement based quality inspection
CN113175870A (en) * 2021-04-23 2021-07-27 天津大学 Global calibration target and calibration method for global calibration of multi-view vision sensor

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