DE202023000170U1 - Mobiles Oberflächen-Inspektions-System - Google Patents

Abstract

Ein mobiles Messsystem mit mehreren, auf einer Linie oder auf einer Fläche angeordneten Sensoren und Beleuchtungsmitteln unterschiedlicher Wellenlängen, die in linearen, mäanderförmigen oder anderen Formen folgenden Bewegungen Oberflächeneigenschaften einer definierten Teiloberfläche mittels elektronischer Sensoren, z. B. Kameras simultan erfassen.

Description

• Problemstellung
• Das Problem der Lagerung von radioaktiv Abfällen ist ein, insbesondere durch den Atomausstieg der Bundesrepublik Deutschland, wachsendes Problem. Erste Erfahrungen von Lagern deuten auf doch deutlich schnellere Degradationen von Container und anderen Behältern hin, die erste Undichtigkeiten aufweisen. Dieser Umstand macht es notwendig eine zeitlich engmaschige Betrachtung und Bewertung der Behälter zu realisieren. Eine sinnvolle und aussagekräftige Bewertung wird derzeitig mit Hilfe von rein manuellen, visuell durchgeführten Rundum-Begutachtungen der Aussenhaut der Behälter umgesetzt. Leider ist es hier notwendig, dass der jeweils zu betrachtende Behälter, bspw. ein Container von allen Seiten für menschliche Gutachter:innen zugänglich sein muss. Hierzu wird der jeweilige Behälter, der sich teilweise in den mehrstöckigen Stapeln in zweiter Reihe befinden kann mittels eines Fördersystems zunächst freigestellt. Dafür sind zum teil sehr aufwendige Umlagerungsvorgänge der davor und darüber befindlichen Container nötig. Neben dem erheblichen Zeit- und Personalaufwand kommt die Abnutzung des Fördermittels, in den meisten Fällen in Form eines Hallenkranes hinzu, welches im Hinblick auf die erlaubten Lastzyklen begrenzt ist und mit zunehmender Belastung zusätzliche Kosten verursacht. Ein weiterer wesentlicher Faktor ist die erhebliche Strahlenbelastung des Personals, das an Prüfung und Handhabung beteiligt ist. Laut Atomgesetz ist diese bestmöglich zu reduzieren.
• Lösung
• Der Ansatz der Lösung liegt darin die Oberflächen mit Sensoren und Kameras vollflächig zu erfassen und die Daten dann an die Gutachter:innen elektronisch zu versenden. Die Begutachtung kann dezentral erfolgen und nimmt nur die tatsächlich für die Sichtung benötigte Zeit in Anspruch, ohne dass Logistik bedingte Wartezeiten auftreten. Sollte ein Befund eine Abweichung vom Sollzustand entdecken, wird der betroffene Container dann gezielt aus dem Lager herausgezogen und dann nochmals direkt begutachtet. Hierdurch sind erhebliche Zeit- und Personalersparnisse möglich.
• Um signifikante Vorteile für eine zeitlich engmaschige Begutachtung der Containeroberflächen durchführen zu können sind einige Anforderungen zu erfüllen:
1. 1. Kein Umlagern der Container
2. 2. Einsatz von Beobachtungssystemen mit Bild oder anderen Informationen gebenden Sensoren, die
   • • vollflächig alle Seiten des Containers erfassen können
   • • die auch aus kurzen räumlichen Abständen hoch aufgelöst Zustandsinformationen aufnehmen und einem spezifischen Ort auf der Oberfläche des Containers eindeutig zuordnen können
   • • minimierte Anwesenheit der Personen im Kontrollbereich vor Ort erfordern
3. 3. Geeignete Bewegungssysteme, um alle Flächen auch von dicht stehenden Containern, allen mit getragenen Sensoren Zugang zu allen Flächen ermöglichen und die wesentlichen Anforderungen an Abstand zur Oberfläche sowie definierte Messwege zu ermöglichen.
• Die Erfindung besteht aus zwei sich ergänzenden Systemen, die es erlauben die gestellten Anforderungen zu erfüllen:
• Einem System, welches alle senkrechten Flächen des Containers erfasst → „System vertikal“ und
• Einem System, welches Boden und Dach von außen erfasst -> „System horizontal“
• „System vertikal“:
• Das System vertikal ist so ausgeführt, dass Sensoren/Kameras auf einer Art horizontal ausgerichtetem Messbalken nebeneinander angeordnet werden, so dass sich bei vertikaler Bewegung des Messbalkens alle Bereiche einer überfahrenen Fläche simultan aufgenommen werden. Die Sensoren und Kameras sind dabei so angeordnet, dass über die Breite eine lückenlose Erfassung möglich ist. Dabei ist es beim Einsatz für Container sinnvoll, dass der Messbalken die Breite der kürzesten Seite vollständig abbilden kann. Die längeren Seiten werden durch Weitersetzen des Messbalkens und wiederholts vertikales Bewegen und gleichzeitiger Erfassung der Teilfläche umgesetzt.
• Um den Messbalken horizontal zu platzieren ist ein Bewegungsmittel notwendig. Vorteilhaft ist hier die Nutzung eines vorhandenen Kranes oder anderen Bewegungsmittels. Ebenso kann das System auch manuell platziert werden. Die vertikale Bewegung erfolgt über zwei oder mehr aufwickelbare Seile, Ketten oder Gurte, die mittels einer Rolle, Spule oder anderer sinnvoller Vorrichtung auf- und abgewickelt werden können und somit bei fester Positionierung der Aufrollvorrichtung den Messbalken in seiner vertikalen Position verstellen können. Es sind aber auch telekopierende oder andere Hebemechanismen denkbar, die ein definierte Höhenpositionierung erlauben. Über die Messung der Umdrehungen des Wickelelementes lässt sich einfach die vertikale Position des Messbalkens ermitteln. Alternativ sind aber auch begleitende Messmittel zur genaueren Höhenmessung einsetzbar. Die horizontale Erfassung ist durch die Adaptierung von Messindikatoren, wie z.b. Kanten des Containers oder auch speziell angebrachte Messpunkte in Kombination mit der bekannten Position der auf dem Messbalken adaptierten Sensoren und Kameras möglich. Die Adaption von speziellen Indikatoren bspw. in Form von Aufklebern mit einer Codierung, erlaubt zudem die Identifikation des betrachteten Containers und erleichtert somit die Zuordnung.
• „System horizontal“
• Das System Dach ergänzt die Messdaten, die das „System vertikal“ von der Erfassung der senkrechten Flächen, mitbringt um die Informationen über Dach und Boden des Containers, so dass alle 6 Seiten des Containers vollflächig erfasst werden können.
• Dieses System wird als Fahrzeug ausgeführt, welches die folgenden Eigenschaften aufweist:
• Mehrachsiges Fahrzeug mit getrennt steuerbaren Antriebsrollen/-Rädern/-ketten etc. bei der durch die Erzeugung einer Differenzgeschwindigkeit zwischen linker und rechter Seite eine Lenkbewegung initiiert werden kann und das Fahrzeug auf engstem Raum wenden kann.
• Sensoren, Kameras auf Messbalken, die Boden und Dach des gleichzeitig bei einer Überfahrt simultan erfassen können. Dabei sind die Messbalken so breit, dass sie auch Randbereiche außerhalb der Achsbreite erfassen können. Es sind zudem Messbalken vorne und hinten, sowie oben und unten an dem Fahrsystem adaptiert. Auch hier kann es sinnvoll sein, Indikatoren bspw. als Aufkleber zur besseren Orientierung des Systems auf der Unterseite anzubringen.
• Beide Bewegungssysteme, „System vertikal“ und „System horizontal“, können manuell, mechanisiert oder auch autonom betrieben werden.
• Die Telekommunikation des Messsystems ist eine weitere wichtige Komponente, die bei der zeitnahen Versendung von Messdaten an die Gutachter:innen in Bereich weniger Sekunden erfolgen kann. Um von der Netzabdeckung des Mobilfunknetzes unabhängig zu sein, wird ein eigenes Funknetz aufgebaut und genutzt. Hierfür eignet sich bspw. Lorawan als ein System mit hoher Reichweite. Alternativ sind andere, bekannte Systeme bis hin zu draht- oder Glasfaserkabeln gebundenen Systemen umsetzbar.
• Bezugszeichenliste

1

Sensor / Kamera

2

Beleuchtungsmittel

3

Wickelmechanismus

4

Motor

5

Traverse

6

Seil / Kette / Gurt

7

Kranöse

8

Räder / Rollen

9

Fahrzeug

• : Frontalansicht vertikales Messystem
• : Seitenansicht horizontales Messsystem (Fahrzeug)
• : Draufsicht horizontales Messsystem (Fahrzeug)

Claims (9)

1. Ein mobiles Messsystem mit mehreren, auf einer Linie oder auf einer Fläche angeordneten Sensoren und Beleuchtungsmitteln unterschiedlicher Wellenlängen, die in linearen, mäanderförmigen oder anderen Formen folgenden Bewegungen Oberflächeneigenschaften einer definierten Teiloberfläche mittels elektronischer Sensoren, z. B. Kameras simultan erfassen.
2. Ein mobiles Messsystem nach Anspruch 1 und/oder weiteren dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren mittels eines Bewegungssystem und permanenter Detektion eine vollflächige Datenerfassung einer zu messenden Oberfläche realisiert.
3. Ein mobiles Messsystem nach Anspruch 1 und/oder weiteren dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungseinrichtungen sowohl vertikale als auch horizontale Flächen überstreichen kann.
4. Ein mobiles Messsystem nach Anspruch 1 und/oder weiteren dadurch gekennzeichnet, dass das vertikale Bewegungssystem das Messsystem über ein Wickelmechanismus erfolgt, der sich in einem an einem Fördermittel befestigten System befindet, welches die horizontale Positionierung vornimmt und mittels Rollen ein Zugmittel aufwickelt, welches zum Heben oder Senken des Messsystems führt.
5. Ein mobiles Messsystem nach Anspruch 1 und/oder weiteren dadurch gekennzeichnet, dass eine Erfassung der horizontalen Flächen oberhalb und unterhalb des Messsystems simultan beim Verfahren des Bewegungssystems erfolgt.
6. Ein mobiles Messsystem nach Anspruch 1 und/oder weiteren dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungssystem für die Messung der horizontalen Flächen als steuerbares Fahrzeug mit Ketten, Rollen oder Radantrieb ausgeführt ist, bei dem jeweils am vorderen und hinteren Ende ein Messystem an den Seiten bei Bedarf überstehend angeordnet ist.
7. Ein mobiles Messsystem nach Anspruch 1 und/oder weiteren dadurch gekennzeichnet, dass das horizontale Bewegungssystem mehrere Messsysteme simultan aufnimmt und diese sowohl nach oben und unten detektieren können, während das Bewegungssystem einer vorgegebenen Strecke folgt.
8. Ein mobiles Messsystem nach Anspruch 1 und/oder weiteren dadurch gekennzeichnet, dass das die Sensoren und Kameras in gemischter, geordneter oder ungeordneter Art und Weise auf dem Messsystem platziert sind.
9. Ein mobiles Messsystem nach Anspruch 1 und/oder weiteren dadurch gekennzeichnet, dass das das Bewegungssystem ein fliegendes System bspw. eine Drohne oder ein Wasserfahrzeug ist.

Images