Prozesssynchrone Vermessung der Ringgeometrie durch Bildverarbeitung während des Radial-Axial Ringwalzens

Das Radial-Axial Ringwalzen ist ein Massivumformverfahren zur Herstellung von nahtlosen Ringen. Trotz intensiver Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet des Radial-Axial Ringwalzens in der Vergangenheit treten dennoch häufig sogenannte Formfehler in der Endgeometrie des gewalzten Rings sowie Prozessfehler während der Walzung auf. Viele dieser Fehler erfordern eine Nachbearbeitung des Rings oder führen zu Ausschuss. Die Konsequenz hieraus sind erhöhte Kosten. Zur Vermeidung vieler dieser Fehler existieren bereits heute geeignete steuerungstechnische Ansätze. Viele dieser Ansätze bekämpfen die Fehler jedoch präventiv oder müssen vom Anlagenführer manuell eingeleitet werden. Grund hierfür ist eine fehlende Sensorik, um Formfehler schon während des Prozesses zu detektieren und entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten zu können. Das Ziel dieser Arbeit ist daher die Erweiterung der konventionellen Sensorik um die Möglichkeit der rechtzeitigen Detektion von Form- und Prozessfehlern. Der zur Erreichung dieses Ziels gewählte Lösungsansatz basiert auf der Integration eines Bildverarbeitungssystems in den Ringwalzprozess. Dabei werden Methoden beispielhaft an den Fehlern Unrundheit und Klettern entwickelt und implementiert, um die Geometrie des Rings in Form und Lage zu erfassen. Da die Ringgeometrie während des Prozesses permanenten prozessbedingten Abweichungen unterliegt, müssen diese zunächst untersucht und beschrieben werden, um während des Prozesses eine Bewertung hinsichtlich kritischer Formabweichungen vornehmen zu können. In dieser Arbeit wird ein analytischer Ansatz zur Quantifizierung dieser prozessbedingten Geometrieabweichungen verfolgt. Die Implementierung der Methoden zur Vermessung erfolgte beispielhaft an der Ringwalzanlage des Lehrstuhls für Produktionssysteme und mit einem Bildverarbeitungssystem. Mittels Walzversuchen wurde die Umsetzung verifiziert. Die analytische Bestimmung der prozessbedingten Geometrieabweichungen wurde mit realen Prozessdaten durchgeführt. Die zuvor gestellten Anforderungen hinsichtlich Geschwindigkeit und Genauigkeit konnten mit den entwickelten und implementierten Methoden erfüllt werden.