Maschinenwartung
Mit künstlicher Intelligenz dem Verschleiß auf der Spur
Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben ein System zur vollautomatischen Überwachung von Kugelgewindetrieben in Werkzeugmaschinen entwickelt. Dabei kommt eine direkt in die Mutter des Kugelgewindetriebs integrierte Kamera zum Einsatz. Eine künstliche Intelligenz (KI) überwacht dabei auf Basis der dabei erzeugten Bilddaten kontinuierlich den Verschleiß.
Bild: Karlsruher Institut für Technologie

Die Wartung und der rechtzeitige Tausch von defekten Bauteilen in Werkzeugmaschinen ist ein wichtiger Bestandteil des Produktionsprozesses beim Maschinenbau. Bei Kugelgewindetrieben, wie sie etwa in Drehmaschinen zur Präzisionsführung bei der Herstellung von zylindrischen Bauteilen zum Einsatz kommen, wird der Verschleiß bislang manuell festgestellt. „Die Wartung ist deshalb mit Montagearbeiten verbunden. Die Maschine steht dann erst einmal still“, sagt Professor Jürgen Fleischer vom Institut für Produktionstechnik (wbk) des KIT. „Unser Ansatz basiert dagegen auf der Integration eines intelligenten Kamerasystems direkt in den Kugelgewindetrieb. So kann ein Anwender den Zustand der Spindel kontinuierlich überwachen. Besteht Handlungsbedarf, wird er automatisch informiert.“

KI wertet Bilddaten aus

Das neue System besteht aus einer an der Mutter des Kugelgewindetriebes angebrachten Kamera mit Beleuchtung, die mit einer KI zur Auswertung der Bilddaten kombiniert ist. Während der Bewegung der Mutter auf der Spindel macht sie von jedem Spindelabschnitt Einzelaufnahmen. Dadurch wird jeweils die gesamte Oberfläche der Spindel analysiert.

Präsentation auf der Hannover Messe

Die Kombination von Bilddaten aus dem laufenden Betrieb mit Methoden des maschinellen Lernens ermöglicht Anwendern des Systems eine direkte Bewertung des Zustands der Spindeloberfläche. „Wir haben unseren Algorithmus mit tausenden Aufnahmen trainiert, sodass er nun souverän zwischen Spindeln mit und solchen ohne Defekt unterscheiden kann“, so Tobias Schlagenhauf vom wbk, der an der Entwicklung des Systems mitgearbeitet hat. „Durch eine weitere Auswertung der Bilddaten lässt sich der Verschleiß außerdem genau quantifizieren und interpretieren. So können wir unterscheiden, ob es sich bei einer Verfärbung einfach nur um Schmutz oder aber um schädlichen Lochfraß handelt.“ Beim Training der KI wurden alle denkbaren Formen einer visuell sichtbaren Degeneration berücksichtigt und die Funktionalität des Algorithmus mit neuen, vom Modell noch nie gesehenen Bilddaten validiert. Der Algorithmus eignet sich für alle Anwendungsfälle, bei denen bildbasiert Defekte auf der Oberfläche einer Spindel identifiziert werden sollen und lässt sich auch auf andere Anwendungsfälle übertragen. Das System soll auf der diesjährigen Hannover Messe präsentiert werden.

Das könnte Sie auch Interessieren

Bild: Smartblick
Bild: Smartblick
Software für KI-gestützte Maschinendatenanalyse

Software für KI-gestützte Maschinendatenanalyse

Mit einer neuen Software für die KI-gestützte Maschinendatenanalyse kann die unkomplizierte Produktionsplanung und -optimierung auch für kleine und mittlere Fertigungsunternehmen Realität werden. Agile Prozesse sind für die Verantwortlichen auf dem Shopfloor mittlerweile entscheidend für die Produktivität. Die Corona-Pandemie und der Krieg in der Ukraine zeigen deutlich, wie schnell sich ein Produktionsunternehmen auf neue Rahmenbedingungen einstellen muss. Nahezu unerlässlich dafür sind Software-Tools, die dabei unterstützen, den Ist-Zustand der Maschinen auszuwerten, in Echtzeit Störungen in der Produktion aufzuspüren sowie Potentiale für Optimierungen zu erkennen. Um informierte strategische Entscheidungen zu treffen, müssen alle zur Verfügung stehenden Daten des Maschinenparks und der Prozesse ausgewertet werden.

Bild: ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
Bild: ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG
Retrofit-Event rund um effiziente Gebäudetechnik

Retrofit-Event rund um effiziente Gebäudetechnik

Das RLT-Event Retrofitvesper von EBM-papst geht in eine neue, vierte Runde. Passend zur Nummerierung 4.0 nehmen die Experten das Publikum mit in die Welt der fortschrittlichen Gebäudetechnik und -automation, die effizient für beste Raumluftqualität sorgt und sofort alle wichtigen Daten und Energiebilanzen darstellt. Das Event findet am 30. September 2022 auf der digitalen Eventplattform von EBM-papst statt.

Bild: Indu-Sol GmbH
Bild: Indu-Sol GmbH
Verschleiß dauerhaft überwachen, Schäden frühzeitig erkennen

Verschleiß dauerhaft überwachen, Schäden frühzeitig erkennen

Nicht nur Motoren und Pumpen sind in Produktionsanlagen dem Verschleiß unterworfen, sondern auch die Datenleitungen der Maschinen- und Anlagennetzwerke einschließlich der Kabel und Stecker. Dauernde Wechselbiegebeanspruchungen, Erschütterungen sowie Oxidation und Korrosion lassen der Alterung und dem Verschleiß ungehinderten Lauf. Doch während der mechanische Verschleiß mit den Sinnesorganen analog wahrnehmbar ist, macht sich der Verschleiß einer Datenleitung erst im Extremfall bemerkbar: dem Ausfall. Um dem entgegenzuwirken, sind intelligente managed Switches vonnöten, mit denen der physikalische Zustand der Datenleitung digitalisiert und somit sichtbar wird.

Bild: ©Chlorophylle/stock.adobe.com
Bild: ©Chlorophylle/stock.adobe.com
Steigendes Interesse an Ersatzteilmanagement auf Knopfdruck

Steigendes Interesse an Ersatzteilmanagement auf Knopfdruck

Volle Auftragsbücher und dennoch Sorgenfalten im mittelständischen Maschinen- und Anlagenbau aufgrund brüchiger Lieferketten, dazu Entlassungswellen und zunehmende Zurückhaltung bei Investitionen in junge Technologieunternehmen: Der Wind wird rauer. Zugleich aber zeigen vor allem junge B2B-Plattformanbieter wie PartsCloud auch in der Krise ein robustes Wachstum, da sie viele der aktuell im Fokus stehenden Herausforderungen adressieren.