Strahlende Sicherheit

3D-Scanner für die Prüfung von AKW-Behältern

  • Deckel eines AKW-Behälters mit ZiffernDeckel eines AKW-Behälters mit Ziffern
  • Deckel eines AKW-Behälters mit Ziffern
  • Der EyeScan 3D LT Scanner hat eine Höhenauflösung von drei Mikrometer
  • Screenshot eines Scans

Spaltbare Materialien werden in der EU vom ITU (Institute for Transuranium Elements) überwacht und kontrolliert. Sämtliches Material wird dabei in Behältern verschweißt, auf deren Oberseite durch Gravieren Ziffernfolgen aufgebracht werden. Die Methoden zur Gravur sind allerdings in den verschiedenen Ländern unterschiedlich, was dazu führt, dass die Ziffern auf den Verschlussdeckeln von einer Maschinengravur - mit verschiedenen Zeichensätzen - bis hin zu Hand-gravierten Zeichen ausgeführt sind. Da die Behälter aus einer nichtrostenden Stahllegierung bestehen und diese durch die Legierungsbestandteile von glänzend bis matt sein können, ist eine sichere Detektion der Zeichen mit normalen Flächen- oder Zeilenkameras nicht zu realisieren.


Der sichere Weg der Zeichenextraktion erfolgt auf Basis des EyeScan 3D LT Scanners. Ein 3D-Scanner mit einer Höhenauflösung von drei Mikrometer. Damit bilden sich - unabhängig von dem aktuellen Materialzustand - die Zeichen ausreichend als Vertiefung ab, die dann als 3D-Punktewolke in der Auswertesoftware abgelegt werden. Für die Auswertung wird die EyeVision-Software verwendet, eine grafisch programmierbare BV-Software. Für die 3D-Auswertung wurde die Schnittstelle der auf Smart Kamera Technologie basierenden EyeScan 3D LT Sensorkopfserie erweitert. Damit lassen die nun 3D-Daten als Punktewolke verarbeiten. Hierfür wurden in die Software spezielle 3D-Bildauswertebefehle integriert, damit der Anwender per Drag & Drop in der Punktewolke Vermessungen durchführen kann. Um es für gewöhnliche Standardaufgabenstellungen einfacher zu machen, wurden zusätzlich spezielle Abbildungsfunktionen implementiert, die parallel zum Einlaufen der Punktewolke diese in eine 2½D-Abbildung umwandeln.


Dem Anwender stehen also zur Auswertung neben der Punktewolke, das Graubild des 3D-Sensors und zusätzlich noch die 2½D-Abbildung zur Verfügung. Um die Punktewolke anschaulicher zu gestalten, wurde eine Punktewolkendarstellung als 3D-Raumdarstellung mit farblicher Kodierung der Höhenwerte integriert. Damit erhält der Anwender einen einfacheren Überblick über die Punktewolke im Raum, d.h. er kann diese in allen Raumachsen betrachten.

Dies erleichtert die Parametrierung der Abbildungsfilters, da nun sofort die Betrachtung der Rohdaten (Punktewolke) möglich ist.


Im vorliegenden Fall, ist die Aufgabenstellung, das automatische Lesen der Zeichen auf der Verschlussoberseite. Hierfür hat die Software ein OCR-Modul, über das die automatische Erkennung der Zeichen erfolgt und dann dem Leitrechner als String zur Verfügung gestellt wird. Die Zeichenerkennung erfolgt im 2½D-Bild. Hierfür werden nur die Punkte aus der Punktewolke geschnitten, die zur Gravur gehören. Um eine glatte Oberfläche der Zeichen zu bekommen, wird in der Punktewolke vor der 2½D-Abbildung die durch Störungen des Lasers erzeugten Fehlmessungen eliminiert. Damit entsteht ein s/w-Bild, in dem nur noch die Zeichen enthalten sind.


Für die maschinell gravierten Ziffern, konnte die im Standardumfang vorhandene Zeichenerkennung direkt verwendet werden. Das OCR-Modul verfügt über ein Teach-Modul, mit dem die unterschiedlichsten Zeichensätze antrainiert werden können. Für die hand-gravierten Zeichen war dieses Lesemodul nicht direkt einsetzbar. Hier wurde ein neuronales Netz in die Software integriert. Sinkt die Erkennungsqualität des Netzes bei einer Zeichenkette, wird dem Anwender zur Sicherheit das Originalbild auf dem Monitor angezeigt, so dass dieser die endgültige Freigabe für die Lesung gibt.


Sämtliche Daten, vom Graubild, über die 3D-Daten, über die Abbildung ins 2½D-Bild bis hin zu den gelesenen Daten werden in einer zentralen Datenbank gespeichert und für den Lebenszyklus des Behälters vorrätig gehalten. Über diese Nummer lässt sich jederzeit nachverfolgen, wo sich der entsprechende Behälter derzeit befindet.

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