Fraunhofer-Gesellschaft

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Entwicklung einer Softwareplattform zur ultraschallgestützten Bestimmung von Materialspannungen am Beispiel einer industriellen Schraubersteuerung

 
: Müller, Tobias
: Esch, Markus; Wern, Harald; Becker, Michael M.; Ganster, Michael

Saarbrücken, 2019, 83 pp.
Saarbrücken, Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes, Master Thesis, 2019
German
Master Thesis
Fraunhofer IZFP ()
Materialspannungsmessung; Softwarearchitektur; Schrauben

Abstract
In der zerstörungsfreien Prüfung kann die Spannung eines Materials mithilfe von Ultraschall ermittelt werden. Dazu wird zunächst die Ultraschalllaufzeit im Material ermittelt und auf Grundlage des akusto-elastischen Effekts die Spannung bestimmt. Diese kann für unterschiedliche Prozesse verwendet werden, zum Beispiel bei der Qualitätsprüfung von Bahnrädern oder der Steuerung von Verschraubungsvorgängen. Das Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren hat bereits mehrere Prüfsysteme entwickelt, welche eine Materialspannungsmessung mittels Ultraschall durchführen [Sch00]. Einige dieser Systeme stehen vor dem Ende ihres Software-Lebenszyklus, wodurch die Pflege und Wartung stetig schwieriger wird. Zudem wurden Algorithmen und Technologien dieser Softwaresysteme stark miteinander gekoppelt, was sich negativ auf die Nachvollziehbarkeit, Wartbarkeit und Wiederverwendbarkeit auswirkt. Daher ist geplant, diese Prüfsysteme mittel- bis langfristig zu ersetzen. Im Rahmen dieser Arbeit sollen die Anforderungen an eine Softwareplattform ermittelt werden, welche die Basis für neue ultraschallgestützte Softwaresysteme mit Eigenspannungsberechnung bieten soll. Dazu werden die Legacy-Systeme analysiert und den bereits existierenden Anforderungen an eine industrielle Schraubersteuerung zugeführt. Dank ähnlicher Methodik der Legacy-Systeme soll eine gemeinsame Plattform geschaffen werden, wodurch die Etablierung einer Software-Produktlinie möglich ist [Her15]. Somit soll es in Zukunft möglich sein, auf Basis der Plattform die Legacy-Systeme neu zu realisieren. Module, welche kundenorientiert realisiert werden, können aufgrund der gemeinsamen Basis in bestehenden und zukünftigen Lösungen genutzt werden. Zusätzlich reduziert sich die Entwicklungszeit weiterer Anwendungen und kundenspezifischer Software-Lösungen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, eine Architektur zu entwickeln, welche den Anforderungen an eine Softwareplattform zur ultraschallgestützten Bestimmung von Materialspannungen gerecht wird. Ein weiteres Ziel stellt die Entwicklung eines Demonstrators dar, welcher einstufige Verschraubungsprozesse steuern kann, indem er Laufzeitänderungen in der Schraube während des Prozesses ermittelt, darüber die Vorspannkraft bestimmt und beim Erreichen der Zielvorspannkraft die Verschraubung beendet.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-534765.html