Grundlagen zur Steuerung des Radial-Axial-Ringwalzens durch den Einsatz von Bildverarbeitungssystemen

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Das zurzeit mit dem Radial-Axial-Ringwalzen herstellbare Geometriespektrum umfasst profilierte und nicht profilierte Ringe verschiedener Querschnittsformen. Die bisherige Sensorik moderner Ringwalzanlagen erfasst die Geometrie des Ringes an fünf definierten Messpunkten. Zum einen ist es dadurch nicht möglich, genaue Aussagen über die Geometrie des Ringes zwischen diesen Messpunkten zumachen. Demzufolge ist es nicht möglich, sich während des Prozesses ausbildende Formfehler wie Unrundheit zu erkennen und entsprechend zu reagieren. Zum anderen können auch sich anbahnende Prozessfehler, wie zum Beispiel das Klettern des Ringes im Radialkaliber, nicht rechtzeitig detektiert werden, wodurch es nicht möglich ist, mit einer entsprechend veränderten Walzstrategie hierauf zu reagieren. Ziel des Forschungsvorhabens ist es daher, den Einsatz eines Bildverarbeitungssystems an der Ringwalzanlage des Lehrstuhls für Produktionssysteme zu realisieren, um grundlegende Fragestellungen, wie zum Beispiel die benötigte Hardware oder die Art und Verschachtelung der Bildverarbeitungsoperatoren, aufzuwerfen und zu behandeln. In der ersten Förderphase des Forschungsvorhabens wurden dabei die messtechnischen Grundlagen behandelt, die hier beantragte zweite Förderphase zielt auf die regelungstechnische Integration des Bildverarbeitungssystems in die Prozessregelung ab.Dafür soll zunächst die Möglichkeit zur Kommunikation von Bildverarbeitungssystem und Anlagensteuerung geschaffen werden. Durch anschließende Substitution zunächst einzelner, später sämtlicher konventioneller Sensoren zur Detektion der Ringgeometrie wird dabei die momentan vorhandene Lücke in der Informationsversorgung der Anlagensteuerung über die Ringgeometrie geschlossen. Durch die Erarbeitung eines Modells zur frühzeitigen Erkennung von Prozess- und Formfehlern werden die durch das Bildverarbeitungssystem gelieferten Informationen dazu genutzt, ein automatisiertes Erkennen solcher Fehler zu ermöglichen. In Zukunft kann hierdurch die heute noch vom Anlagenführer manuelle Korrektur einzelner Prozessparameter bei ersten Anzeichen sich anbahnender Prozessfehler automatisiert werden. In einem weiteren Arbeitspaket soll ein Algorithmus entwickelt werden, welcher die in der ersten Förderphase erarbeiteten Informationen über die Profilfüllung des Ringes verarbeitet und so eine automatisierte Reaktion der Steuerung auf nicht vollständig ausgebildete Profile des Ringes ermöglicht. Die wissenschaftliche Herausforderung liegt in der Zusammenführung von Prozessgestaltung mit Hilfe der Bildinformationen und dem Ringwalzprozess, in dem zeitkritische Steuerungen notwendig sind.