EP4419882A1 - Inspektionsverfahren und inspektionseinrichtung für fahrwerke für schienenfahrzeuge - Google Patents

Inspektionsverfahren und inspektionseinrichtung für fahrwerke für schienenfahrzeuge

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Publication number
EP4419882A1
EP4419882A1 EP22839739.4A EP22839739A EP4419882A1 EP 4419882 A1 EP4419882 A1 EP 4419882A1 EP 22839739 A EP22839739 A EP 22839739A EP 4419882 A1 EP4419882 A1 EP 4419882A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
inspection
camera
test section
image content
indicator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22839739.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Friessnig
Juraj DOLLINGER-LENHARCIK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Mobility Austria GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility Austria GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Mobility Austria GmbH filed Critical Siemens Mobility Austria GmbH
Publication of EP4419882A1 publication Critical patent/EP4419882A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/08—Railway vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/08—Testing mechanical properties
    • G01M11/081—Testing mechanical properties by using a contact-less detection method, i.e. with a camera
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/50—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades
    • B61L27/57—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades for vehicles or trains, e.g. trackside supervision of train conditions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/08—Railway vehicles
    • G01M17/10—Suspensions, axles or wheels

Definitions

  • the invention relates to an automated inspection method for bogies for rail vehicles, in which manufacturing properties of a bogie are checked to ensure they conform to the production plan and/or design properties of the bogie to ensure that the design conforms to the construction plan.
  • Bogies for rail vehicles are safety-relevant products and go through a complex development and production process with strict quality specifications. For example, after a manufacturing or assembly step or during maintenance or Maintenance operations require inspections, which are often carried out by a manufacturing or maintenance staff.
  • JP 2002-87256 A for example, is known from the prior art, in which a camera-based measuring and adjustment system for a rail vehicle is shown. Cameras spaced laterally from a rail vehicle record primary and secondary springs, the lengths of which are determined using an image processing method. Any need for adjustment of the primary and secondary springs is determined on the basis of the lengths and wheel loads and instructed as maintenance instructions.
  • the mentioned approach has the disadvantage that determination and evaluation steps are focused on spring devices or that no general applicability of the measuring and adjustment system to manufacturing or design properties of a chassis is evident.
  • the invention is based on the object of specifying a flexibly adaptable inspection method with which various manufacturing or design properties of a chassis can be reliably checked.
  • this object is achieved with an inspection method according to claim 1, in which at least a first test section is defined for the undercarriage, which comprises manufacturing details to be checked and/or design details of the undercarriage or components of the undercarriage to be checked that the at least first test section at least a position of at least one first camera and/or at least one angular position of the at least first camera is assigned, that an expected first target camera image content is assigned to the at least first test section, that a first actual camera image content recorded by means of the at least first camera with regard to the at least the first test section is compared with the first target camera image content, and that a warning event is generated if at least one deviation of the first actual camera image content from the first target camera image content is evaluated as an error using a machine learning method, the method machine learning is trained at least on the basis of the first test section in at least one predefined, plan-compliant first configuration and in at least one predefined, faulty second configuration.
  • the automated inspection method according to the invention can be used, for example, in chassis production (manufacturing, assembly, intermediate and final inspections, etc.). However, it is also conceivable to use it to improve servicing and maintenance processes (in order, for example, to reliably detect deviations from planned production and/or design properties of the chassis that have arisen during operation of the chassis, e.g. damage such as cracks, etc.). Staff can be supported or relieved in this way. Inspection procedures are specified. It is also possible, for example, to use the inspection method according to the invention for employee training in order to raise awareness with regard to typical errors in chassis production and/or chassis servicing or maintenance.
  • the first target camera image content is formed on the basis of information from a parts list, a drawing or a model. This measure allows the inspection method to be linked to manufacturing and/or design data.
  • the first target camera image content can include, for example, a target number of fasteners at target positions in the first test section of the chassis (for example on an axle box).
  • the drawing can be z.
  • B. be a production or construction drawing (e.g. with surface quality specifications) .
  • the model can be a three-dimensional model from a computer-aided design (CAD) software product.
  • CAD computer-aided design
  • the first target camera image content can correspond to a camera image or a complete camera image (with all image information).
  • the first target camera image content can also only include text and/or numerical information (e.g. position information on fastening means and detailed geometric or graphic information on these fastening means, etc.).
  • the mentioned coupling means that the essential inspection content can be checked efficiently. An assessment as to whether an actual camera image corresponds to a target camera image with regard to the essential inspection contents is carried out using the machine learning method.
  • An advantageous embodiment is obtained when a plan-compliant state of the at least first test section is signaled when all manufacturing details to be checked and/or construction details of the chassis in at least the first test section or all components of the chassis to be checked in at least the first test section as be evaluated in accordance with the plan.
  • a manufacturing detail and/or design detail of the chassis to be checked in the at least first test section or a component of the chassis to be checked in the at least first test section is marked with a first indicator if it is assessed as conforming to plan, marked with a second indicator if assessed as defective, or marked with a third indicator if assessed as indeterminate and requiring review, the first indicator, the second indicator and the third indicator are designed to be distinguishable from one another. This reduces risks with regard to misinterpretation of evaluation results. Plan-compliant, faulty and indeterminable states of production details and/or design details of the chassis can be clearly distinguished from one another.
  • first indicator the second indicator and the third indicator have different colors.
  • warning event includes instructions on how to rectify the error. This measure enables a quick and targeted reaction to a warning event.
  • the instruction can, for example, a text message (eg supplemented by a graphic representation) on a
  • the first camera or its holder can be arranged immovably or at least does not have to be displaceable in all spatial directions or pivotable about all spatial axes.
  • a possible, promising field of application for the inspection process is opened up when the components of the chassis to be checked are locking means and/or fastening means.
  • the closure means can, for example, be a cover (e.g. of an axlebox bearing housing of the running gear).
  • the fastening means can, for example, be screws (e.g. for screwing a cover to the wheelset bearing housing).
  • Another promising field of application for the inspection process is opened up when manufacturing details and/or construction details of the chassis to be checked Inscriptions and/or at least one pictogram are inspected.
  • At least one inspection means carrier and at least one evaluation unit In connection with an inspection device for undercarriages for rail vehicles, set up for carrying out an inspection method according to the invention, with a track, at least one inspection means carrier and at least one evaluation unit, particularly comprehensive and meaningful evaluation results are achieved if with the at least one inspection means carrier and with the at least one evaluation unit, which is designed as a camera image evaluation unit, at least one first camera is connected as the first inspection means, the at least one inspection means carrier being designed in the form of a portal, encompassing the track.
  • a preferred solution is obtained if the first camera, which can be directed towards a first side flank of a running gear that can be arranged on the track, is connected to a first side part of the at least one inspection means carrier, a second camera as a second inspection means can be directed towards a second side flank of an undercarriage that can be arranged on the track is connected to a second side part, arranged opposite the first side part, of the at least one inspection means carrier, a third camera as a third inspection means that can be aimed at an upper side of a chassis that can be arranged on the track is connected to an upper part of the at least one inspection means carrier, and a fourth camera as the fourth inspection means is connected to a lower part of the at least one inspection means carrier so that it can be directed towards an underside of a running gear that can be arranged on the track. It is favorable if a conveying device is arranged for moving an undercarriage that can be arranged on the track.
  • the chassis can be moved relative to the inspection means carrier during an inspection or between individual inspection steps.
  • a conveyor device for example, a towing device with a drive, with which the chassis can be coupled, etc. be provided .
  • the at least one inspection means carrier is movably mounted relative to the track.
  • Fig. 1 A flowchart of an exemplary embodiment variant of an inspection method according to the invention
  • Fig. 2 A side view of an exemplary first embodiment variant of an inspection device according to the invention, which shows a side view,
  • FIG. 3 A side view of an exemplary second embodiment variant of an inspection device according to the invention, which shows an inspection means carrier in a front view,
  • Fig. 4 A display of an evaluation unit of an inspection device according to the invention with an exemplary first evaluation result based on an inspection method according to the invention
  • FIG. 5 A display of an evaluation unit of an inspection device according to the invention with an exemplary second evaluation result based on an inspection method according to the invention.
  • Fig. 1 shows a flowchart for an exemplary embodiment variant of an automated inspection method for rail vehicles according to the invention, in which manufacturing properties of a chassis 1, as shown by way of example in Fig. 2, are checked for production plan-compliant and design properties of the chassis 1 for construction plan-compliant execution. It is checked, for example, whether fasteners (e.g. screws) are correctly tightened at their assembly positions, whether closure means (e.g. a cover 2 shown for example in Fig. 2) are present and correctly arranged, whether a pictogram 3, as shown by way of example in Fig. 4 and Fig. 5, or labels are attached in accordance with the plan, or whether surfaces are free of damage, etc.
  • fasteners e.g. screws
  • closure means e.g. a cover 2 shown for example in Fig. 2
  • pictogram 3 as shown by way of example in Fig
  • a first test section 4 and a second test section 5 are defined for the chassis 1 (test section definition 6), which include manufacturing details and design details of the chassis 1 to be tested and components of the chassis 1 to be tested.
  • the first test section 4 and the second test section 5 are locally offset from each other.
  • the first test section 4 virtually encloses an axle box 7 of the running gear 1, the second test section 5 an oscillating arm 8 of an axle guide device of the running gear 1.
  • the first test section 4 and the second test section 5 are assigned positions and angular positions of cameras, as shown by way of example in FIG. 3 (position and position definition 9).
  • the positions are set or reached during a measurement process by moving the chassis 1 on a track 10, as shown by way of example in FIG , and at a second position, which coincides with the second test section 5 is correlated, stopped and locked.
  • the first test section 4 is given an expected first desired camera image content 11, as is shown in FIG. 5 is shown, assigned to the second test section 5, a second target camera image content (target content definition 12).
  • the first target camera image content 11 and the second target camera image content are formed on the basis of information from a parts list, a drawing or a model. From this it is derived, for example, at which positions of the chassis 1 screws of which type must be arranged.
  • the parts list, drawing or model is in electronic form in an example shown in FIG. 2 implemented evaluation unit 13 shown.
  • test section definition 6 the position and location definition 9 and the target content definition 12 are completed, the angular positions of the cameras are set and then the chassis 1 is moved into the first position (first adjustment 14).
  • a first measurement 16 is then carried out, in which the first test section 4 on the chassis 1 is photographed using the cameras.
  • the chassis 1 is then moved further into the second position (second adjustment 15 ).
  • a second measurement 17 is carried out in the second position, in which the cameras are used to photograph the second test section 5 on the chassis 1 .
  • the chassis 1 is thus moved in several steps and then stopped again.
  • the cameras it is also conceivable for the cameras to be moved during the inspection in addition to setting the angular positions.
  • a movable inspection means carrier 18 can be provided for the cameras, as is shown in FIG. 2 is shown.
  • Image data are transmitted to the evaluation unit 13 .
  • the evaluation unit 13 compares a first actual camera image content 19 recorded by the cameras with regard to the at least first test section 4 with the first target camera image content 11, and a recorded second actual camera image content 20 with regard to the second test section 5 with the second target -Camera image content (comparison 21).
  • an evaluation 22 is used to check whether these deviations are require warning event .
  • the evaluation 22 is carried out using a machine learning method, which is trained using predefined, plan-compliant first configurations of the first test section 4 and the second test section 5 and using predefined, faulty second configurations of the first test section 4 and the second test section 5 .
  • a program for image processing is implemented in the evaluation unit 13 .
  • a recognition of a missing screw in the first test section 4 is trained, for example, by evaluating the brightness, contrast and/or color of screw heads and boreholes in a plan view.
  • An area with a particularly low level of brightness or with a special course of brightness from a bright first area to a dark second area is interpreted, for example, as an open drill hole, as a result of which a missing screw is detected.
  • Outline gradients are recognized on the basis of gradients of differences in brightness, contrast and/or color.
  • a circular outline indicates an open one Close the drill hole while interpreting a polygonal outline as a screw head.
  • the detection of missing screws is not limited to a specific position on the chassis 1 . Rather, the machine learning method learns general patterns or Regularities of places with missing screws.
  • a statistical model based on training data is formed in the evaluation unit 13 . Probability values are assigned to characteristic values for brightness, contrast and/or color as well as for brightness, contrast and/or color differences. A low brightness value on a surface together with a jump in brightness in a circular section, for example, correlates with a high probability that a screw is missing.
  • the machine learning method described is of course not only used for screws, but also, for example, for checking locks, the presence of labels and for detecting structural damage (e.g. a crack 23 shown as an example in Fig. 2) of the chassis 1 Etc . applied .
  • the first actual camera image content 19 and the second actual camera image content 20 are evaluated with regard to their values for brightness, contrast and/or color and for brightness, contrast and/or color differences.
  • Corresponding probabilities for a lack of fasteners, the pictogram 3, inscriptions or the presence of damage, etc. are determined on the basis of the statistical model in the evaluation unit 13 .
  • the machine learning method and the statistical model are continuously improved by continuously adapting the second configurations using actual camera image contents that have been recorded and assessed as faulty. Training data are thus also formed continuously when the inspection method is used, which after their formation flow directly into the evaluation of 22 new inspection scenarios.
  • Plan-compliant states of the first test section 4 and the second test section 5 are signaled when all manufacturing details to be checked and/or design details of the chassis 1 in the first test section 4 and in the second test section 5 or all components of the chassis 1 to be checked be assessed as plan-compliant in the first test section 4 and in the second test section 5 .
  • the warning event is formed (warning event formation 24) if deviations of the first actual camera image content 19 from the first target camera image content 11 and/or the second actual camera image content 20 from the second target camera image content using the machine learning method as an error be evaluated (if, for example, in the first test section 4 instead of four screws are detected with a probability of more than 75%, etc . ) .
  • first actual camera image content 19 and in the second actual camera image content 20 manufacturing details to be checked and design details to be checked of the chassis 1 in the first test section 4 and in the second test section 5 or a component of the chassis 1 to be checked are shown in the first test section 4 or .
  • in the second test section 5 marked with a first indicator 25 if it is judged as conforming to plan, marked with a second indicator 26 if judged as faulty or marked with a third indicator 27 if judged as indeterminable and requiring re-examination , wherein the first indicator 25, the second indicator 26 and the third indicator 27 shown in FIG. 4 are shown are designed to be distinguishable from one another.
  • the first indicator 25, the second indicator 26 and the third indicator 27, which together with the first I st Camera image content 19 and the second actual camera image content 20 on a display 28 of the evaluation unit 13, as shown by way of example in FIG. 4 are shown, different colors on .
  • this includes the second indicator 26 or the third indicator 27 as well as an instruction to correct the error.
  • a text field appears on the display 28 which instructs that a screw of a certain type is to be added at a certain position. In this case, reference is made to a specific position number of the electronic parts list stored in the evaluation unit 13 .
  • Fig. 2 is a side elevation of an exemplary first embodiment variant of an inspection device according to the invention as a side view.
  • the inspection device is designed to carry out an inspection method, as is exemplified in connection with FIG. 1 is described . It comprises a track 10 , an inspection means carrier 18 , an evaluation unit 13 embodied as a camera image evaluation unit and a conveyor device 29 for moving an undercarriage 1 of a rail vehicle arranged on the track 10 .
  • non-visible cameras connected, as for example in Fig. 3 are shown. These cameras are connected to a cable 30 via which they are connected to the evaluation unit 13 . The cameras are supplied with electricity via the cable 30 and a signal line is established between the cameras and the evaluation unit 13 .
  • the evaluation unit 13 is designed as an industrial computer with a powerful processor suitable for image processing.
  • the evaluation unit 13 is arranged in the immediate vicinity of the inspection means carrier 18 and it takes place decentralized data processing at the edge of an industrial computer network (edge computing). According to the invention, however, it is also conceivable to arrange the evaluation unit 13 far away from the inspection means carrier 18, to provide a radio link between the cameras and the evaluation unit 13 and/or to store computing processes in a computer cloud (cloud computing), etc.
  • the inspection means carrier 18 is portal-shaped, the track 10 encompassing fend formed. It has a set of rollers on each side of the track 10 , as a result of which the inspection means carrier 18 is movably mounted relative to the track 10 .
  • the roller set arranged on the 2 visible side has a first roller 31 and a second roller 32 .
  • the chassis 1 is coupled to the conveying device 29 via a traction cable 33 .
  • the conveying device 29 has an electric conveying drive 34 , via which the traction cable 33 is wound up and the running gear 1 is pulled in the process.
  • the relative positions between the chassis 1 and the inspection means carrier 18 are adjusted by means of the conveyor device 29 and/or the movable inspection means carrier 18, as a result of which the cameras for inspecting the chassis 1 are aimed precisely at a first inspection section 4, which comprises an axle box 7 with a cover 2 of the chassis 1 bounds, and a second test section 5, which bounds a swing arm 8 of a wheelset guide device of the running gear 1, can be aligned on the running gear 1.
  • a first actual camera image content 19 is recorded via the first test section 4
  • a second actual camera image content 20 is recorded via the second test section 5 .
  • the first test section 4 is checked for the presence of a first screw 35, a second screw 36 and, in FIG. 2 non-visible additional screws checked.
  • a crack 23 is detected and evaluated by means of the inspection method.
  • Fig. 3 discloses a side view of an exemplary second embodiment variant of an inspection device according to the invention, which shows an inspection means carrier 18 in a front view.
  • the inspection means carrier 18 is portal-shaped, designed to encompass a track 10 of the inspection device.
  • a chassis 1 can be arranged on the track 10 for inspection purposes, as is shown by way of example in FIG. 2 is shown.
  • a first camera 39 , a second camera 40 , a third camera 41 , a fourth camera 42 , a fifth camera 43 and a sixth camera 44 are connected to the inspection means carrier 18 in a ball-jointed and thus pivotable manner.
  • the angular positions of the first camera 39 and the additional cameras can therefore be adjusted.
  • the first camera 39 which can be directed as the first inspection means to a first side flank of the chassis 1, is connected to a first side part 45 of the inspection means carrier 18, the second camera 40, which can be directed as the second inspection means to a second side flank of the chassis 1, is connected to the first side part 45 oppositely arranged second side part 46 of the inspection means carrier 18, the third camera 41, which can be directed as a third inspection means towards an upper side of the chassis 1, with an upper part 47 of the inspection means carrier 18 and the fourth camera 42, which can be directed as a fourth inspection means towards an underside of the chassis 1, with a lower part 48 of the inspection means carrier 18 .
  • the fifth camera 43 pivoted downwards, is connected to the first side part 45 , the sixth camera 44 , also pivoted downwards, to the second side part 46 .
  • the first camera 39 and the other cameras are designed as robust industrial digital cameras and have lighting units in order to illuminate the corresponding inspection areas of the running gear 1 (e.g. the first side flank) and to achieve a consistently high image quality.
  • FIG. 4 shows a display 28 of an evaluation unit 13 of an inspection device according to the invention with an exemplary evaluation result based on an inspection method according to the invention.
  • the display 28 shows a first actual camera image content 19 of a first test section 4 of a chassis 1, as is shown, for example, in FIG. 2 is shown.
  • a wheel set bearing housing 7 can be seen, in which a cover 2 is fastened by means of a first screw 35 , a second screw 36 and a third screw 37 .
  • a cover 2 is fastened by means of a first screw 35 , a second screw 36 and a third screw 37 .
  • the first screw 35 and the other screws, a pictogram 3 and a lettering 49 are checked for correct execution.
  • the first screw 35 has been executed correctly, its first state, which conforms to the plan, is indicated by means of a first indicator 25 .
  • the first indicator 25 is designed as a green tick symbol.
  • a second indicator 26 is arranged in the area of an opening 50 and marks a faulty second state as a warning event.
  • the second indicator 26 is designed as a red X symbol.
  • the second screw 36 is located in its correct position, but rotated. It is evaluated as being indeterminable and requiring a review, marked with a third indicator 27 which is in the form of a yellow question mark symbol and also symbolizes a warning event. The verification shows that the second screw 36 needs to be retightened.
  • the third screw 37 , the pictogram 3 and the lettering 49 are executed correctly and are therefore marked with further indicators designed as green tick symbols.
  • Fig. 5 shows a display 28 of an evaluation unit 13 of an inspection device according to the invention with an exemplary evaluation result based on an inspection method according to the invention.
  • the display 28 shows a first actual camera image content 19 of a first test section 4 of a chassis 1, as is shown, for example, in FIG. 2 is shown.
  • This first actual camera image content 19 corresponds to a first target camera image content 11 with which the first actual camera image content 19 as in connection with FIG. 1 described during the inspection process.
  • a wheel set bearing housing 7 can be seen, in which a cover 2 is fastened by means of a first screw 35 , a second screw 36 , a third screw 37 and a fourth screw 38 .
  • the first screw 35 , the second screw 36 , the third screw 37 and the fourth screw 38 as well as the pictogram 3 and the lettering 49 are correct.
  • a first indicator 25 as well as further indicators, which indicate correct execution of the first screw 35, the further screws, the pictogram 3 and the lettering 49, are designed as green tick symbols. Since all manufacturing details and construction details or all components of the chassis 1 in the first test section 4 are rated as plan-compliant, a plan-compliant state of the first test section 4 is signaled. A warning event is therefore not formed.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein automatisiertes Inspektionsverfahren für Fahrwerke für Schienenfahrzeuge, bei welchem Eigenschaften eines Fahrwerks (1) auf plankonforme Ausführung geprüft werden. Es wird vorgeschlagen, dass zumindest ein erster Prüfabschnitt (4) definiert wird, welcher zu prüfende Fertigungsdetails oder/und Konstruktionsdetails oder zu prüfende Komponenten des Fahrwerks (1) umfasst, dass dem zumindest ersten Prüfabschnitt (4) zumindest eine Position zumindest einer ersten Kamera (39) oder/und zumindest eine Winkellage der zumindest ersten Kamera (39) zugeordnet wird, dass dem zumindest ersten Prüfabschnitt (4) ein zu erwartender erster Soll-Kamerabildinhalt (11) zugeordnet wird, dass ein erfasster erster Ist-Kamerabildinhalt (19) mit dem ersten Soll-Kamerabildinhalt (11) verglichen wird, und dass ein Warnereignis dann gebildet wird, wenn zumindest eine Abweichung des ersten Ist-Kamerabildinhalts (19) von dem ersten Soll-Kamerabildinhalt (11) mittels einer Methode maschinellen Lernens als Fehler bewertet wird. Dadurch wird ein hohes Qualitätsniveau bei Fahrwerksinspektionen erreicht.

Description

Inspektionsverfahren und Inspektionseinrichtung für Fahrwerke für Schienenfahrzeuge
Die Erfindung betri f ft ein automatisiertes Inspektionsverfahren für Fahrwerke für Schienenfahrzeuge , bei welchem Fertigungseigenschaften eines Fahrwerks auf fertigungsplankonforme oder/und Konstruktionseigenschaften des Fahrwerks auf konstruktionsplankonforme Aus führung geprüft werden .
Fahrwerke für Schienenfahrzeuge sind sicherheitsrelevante Produkte und durchlaufen einen aufwendigen Entwicklungs- und Fertigungsprozess mit strengen Qualitätsvorgaben . Es sind beispielsweise nach einem Fertigungs- oder Montageschritt oder auch bei Wartungs- bzw . Instandhaltungsvorgängen Inspektionen erforderlich, welche häufig von einem Fertigungs- oder Wartungspersonal durchgeführt werden .
Fehler, z . B . ein Übersehen von fehlenden Befestigungsmitteln, können schwere Auswirkungen auf die Sicherheit eines Schienenfahrzeugs haben .
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die JP 2002- 87256 A bekannt , in welcher ein kamerabasierendes Mess- und Justagesystem für ein Schienenfahrzeug gezeigt ist . Seitlich von einem Schienenfahrzeug beabstandete Kameras erfassen dabei Primär- und Sekundärf edern, deren Längen mittels einer Bildverarbeitungsmethode ermittelt werden . Ein etwaiger Justagebedarf der Primär- und Sekundärf edern wird auf Grundlage der Längen sowie auf Grundlage von Radlasten bestimmt und als Wartungsanweisung instruiert .
Der genannte Ansatz weist in seiner bekannten Form den Nachteil auf , dass Ermittlungs- und Bewertungsschritte auf Federvorrichtungen fokussiert sind bzw . dass keine allgemeine Anwendbarkeit des Mess- und Justagesystems auf Fertigungsoder Konstruktionseigenschaften eines Fahrwerks ersichtlich ist . Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , ein flexibel anpassbares Inspektionsverfahren anzugeben, mit welchem verschiedene Fertigungs- oder Konstruktionseigenschaften eines Fahrwerks zuverlässig geprüft werden können .
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst mit einem Inspektionsverfahren nach Anspruch 1 , bei dem für das Fahrwerk zumindest ein erster Prüf abschnitt definiert wird, welcher zu prüfende Fertigungsdetails oder/und Konstruktionsdetails des Fahrwerks oder zu prüfende Komponenten des Fahrwerks umfasst , dass dem zumindest ersten Prüf abschnitt zumindest eine Position zumindest einer ersten Kamera oder/und zumindest eine Winkellage der zumindest ersten Kamera zugeordnet wird, dass dem zumindest ersten Prüf abschnitt ein zu erwartender erster Soll-Kamerabildinhalt zugeordnet wird, dass ein mittels der zumindest ersten Kamera erfasster erster I st-Kamerabildinhalt bezüglich des zumindest ersten Prüf abschnitts mit dem ersten Soll-Kamerabildinhalt verglichen wird, und dass ein Warnereignis dann gebildet wird, wenn zumindest eine Abweichung des ersten I st- Kamerabildinhalts von dem ersten Soll-Kamerabildinhalt mittels einer Methode maschinellen Lernens als Fehler bewertet wird, wobei die Methode maschinellen Lernens zumindest auf Grundlage des ersten Prüf abschnitts in zumindest einer vordefinierten, plankonformen ersten Konfiguration und in zumindest einer vordefinierten, fehlerhaften zweiten Konfiguration trainiert wird .
Durch diese Maßnahme wird ein hohes Qualitäts- , Sicherheitsund Produktivitätsniveau bei Fahrwerksinspektionen erzielt . Fehler (beispielsweise bei einem Montageschritt des Fahrwerks vergessene Schrauben, fehlende Piktogramme , Risse oder Kratzer etc . ) werden zuverlässig erkannt . Aufgrund der Methode maschinellen Lernens werden verschiedene Muster bzw . Gesetzmäßigkeiten in Lerndaten ( z . B . ein Aussehen eines Schraubenkopfes im Vergleich zu einer of fenen Bohrung oder eine Helligkeit einer Fahrwerksteil fläche bei Vorhandensein eines Piktogramms im Vergleich zu einer lackierten Fläche etc.) erkannt und können reproduziert werden. Dabei erweist sich eine Anwendbarkeit erkannter Muster und Gesetzmäßigkeiten auf neue Gegebenheiten (z.B. einen neuen Fahrwerkstyp, welcher im Bereich eines Radsatzlagergehäuses ein von einem bereits inspizierten Fahrwerk abweichendes Bohrbild aufweist etc.) als besonders günstig.
Das erfindungsgemäße automatisierte Inspektionsverfahren kann beispielsweise in einer Fahrwerksproduktion (Fertigung, Montage, Zwischen- und Endkontrollen etc.) angewendet werden. Es ist jedoch auch denkbar, Wartungs- und Instandhaltungsvorgänge damit zu verbessern (um beispielsweise im Betrieb des Fahrwerks entstandene Abweichungen von planmäßigen Fertigungs- oder/und Konstruktionseigenschaften des Fahrwerks, z.B. Schäden wie Risse etc., zuverlässig zu erkennen) . Personal kann dadurch unterstützt bzw. entlastet werden. Inspektionsvorgänge werden präzisiert. Es ist z.B. auch möglich, das erfindungsgemäße Inspektionsverfahren zur Mitarbeiterschulung einzusetzen, um in Bezug auf typische Fehler in einer Fahrwerksproduktion und/oder Fahrwerkswartung bzw. -Instandhaltung zu sensibilisieren.
Es ist beispielsweise auch denkbar, Inspektionsvorgänge und - Ergebnisse (z.B. detektierte und bewertete Fehler oder fehlerfreie Zustände) z.B. zur weiteren Auswertung, zur Dokumentation oder zur Bildung von Statistiken etc. unmittelbar zu speichern.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Inspektionsverfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Eine vorteilhafte Lösung erhält man beispielsweise, wenn die zumindest eine fehlerhafte zweite Konfiguration mittels erfasster und als fehlerhaft bewerteter Ist-Kamerabildinhalte laufend angepasst wird.
Dadurch wird eine kontinuierliche Verbesserung einer Bewertungsqualität des Inspektionsverfahrens erreicht. Weiterhin ist es günstig, wenn der erste Soll- Kamerabildinhalt auf Grundlage von Informationen aus einer Stückliste , einer Zeichnung oder einem Modell gebildet wird . Durch diese Maßnahme wird eine Kopplung des Inspektionsverfahrens mit Fertigungs- oder/und Konstruktionsdaten erreicht . Der erste Soll-Kamerabildinhalt kann beispielsweise eine Soll-Anzahl an Befestigungsmitteln an Soll-Positionen in dem ersten Prüf abschnitt des Fahrwerks (beispielsweise an einem Radsatzlagergehäuse ) umfassen . Bei der Zeichnung kann es sich z . B . um eine Fertigungs- oder Konstruktions zeichnung (beispielsweise mit Oberflächengütevorgaben) handeln . Das Modell kann beispielsweise ein dreidimensionales Modell aus einem Computer-Aided Design ( CAD) - Softwareprodukt sein .
Es ist nicht zwingend erforderlich, dass der erste Soll- Kamerabildinhalt einem Kamerabild oder einem kompletten Kamerabild (mit sämtlichen Bildinformationen) entspricht . Der erste Soll-Kamerabildinhalt kann auch lediglich Text- oder/und Zahlenangaben umfassen ( z . B . Positionsangaben von Befestigungsmitteln und geometrische bzw . grafische Detailangaben zu diesen Befestigungsmitteln usw . ) . Durch die genannte Kopplung wird erreicht , dass die wesentlichen Inspektionsinhalte ef fi zient abgeprüft werden können . Eine Bewertung, ob ein I st-Kamerabild in Bezug auf die wesentlichen Inspektionsinhalte einem Soll-Kamerabild entspricht , wird unter Einsatz der Methode maschinellen Lernens vorgenommen .
Eine vorteilhafte Ausgestaltung erhält man, wenn ein plankonformer Zustand des zumindest ersten Prüf abschnitts dann signalisiert wird, wenn alle zu prüfenden Fertigungsdetails oder/und Konstruktionsdetails des Fahrwerks in dem zumindest ersten Prüf abschnitt oder alle zu prüfenden Komponenten des Fahrwerks in dem zumindest ersten Prüf abschnitt als plankonform bewertet werden .
Durch diese Maßnahme wird sichergestellt , dass kein als fehlerhaft oder unbestimmbar bewertetes Fertigungsdetail oder/und Konstruktionsdetail des Fahrwerks unberücksichtigt bleibt .
Hil freich ist es , wenn in dem ersten I st-Kamerabildinhalt ein zu prüfendes Fertigungsdetail oder/und Konstruktionsdetail des Fahrwerks in dem zumindest ersten Prüf abschnitt oder eine zu prüfende Komponente des Fahrwerks in dem zumindest ersten Prüf abschnitt mit einem ersten Indikator markiert wird, wenn sie als plankonform bewertet wird, mit einem zweiten Indikator markiert wird, wenn sie als fehlerhaft bewertet wird oder mit einem dritten Indikator markiert wird, wenn sie als unbestimmbar und eine Nachprüfung erfordernd bewertet wird, wobei der erste Indikator, der zweite Indikator und der dritte Indikator voneinander unterscheidbar ausgeführt sind . Dadurch werden Risiken im Hinblick auf eine Fehlinterpretation von Bewertungsergebnissen reduziert . Plankonforme , fehlerhafte und unbestimmbare Zustände von Fertigungsdetails oder/und Konstruktionsdetails des Fahrwerks sind klar voneinander unterscheidbar .
Darüber hinaus ist es beispielsweise möglich, dass unbestimmbare Zustände nach der Nachprüfung durch menschlichen Eingri f f in das Inspektionsverfahren als plankonform oder fehlerbehaftet bewertet werden, wodurch eine fehlersicherheitssteigernde Redundanz erzielt wird .
Günstig ist es ferner, wenn der erste Indikator, der zweite Indikator und der dritte Indikator unterschiedliche Farben aufweisen .
Dadurch wird eine klare Kennzeichnung von plankonformen, fehlerhaften und unbestimmbaren Zuständen von Fertigungsdetails oder/und Konstruktionsdetails des Fahrwerks erreicht . Beispielsweise können zur Kennzeichnung Ampel farben eingesetzt sein, z . B . kann ein plankonformer Zustand grün, ein fehlerhafter Zustand rot und ein unbestimmbarer Zustand gelb markiert sein . Eine vorteilhafte Lösung wird erreicht, wenn das Warnereignis eine Handlungsanweisung zur Behebung des Fehlers umfasst. Durch diese Maßnahme wird eine rasche und zielgerichtete Reaktion auf ein Warnereignis ermöglicht. Die Handlungsanweisung kann beispielsweise eine Textnachricht (z.B. ergänzt durch eine grafische Darstellung) auf einer
Anzeige sein.
Zur effizienten Durchführung des Inspektionsverfahrens kann es hilfreich sein, wenn während einer Inspektion das Fahrwerk bewegt wird.
Ist eine Vielzahl von Prüf abschnitten des Fahrwerks vorgesehen, so lassen sich diese durch diese Maßnahme effizient untersuchen. Die erste Kamera bzw. ihre Halterung kann unbeweglich angeordnet sein oder muss zumindest nicht in alle Raumrichtungen verschieblich bzw. nicht um alle Raumachsen schwenkbar sein.
Es kann jedoch auch günstig sein, beispielsweise bei stark begrenzten Platzverhältnissen, wenn während einer Inspektion die zumindest erste Kamera bewegt wird.
Dadurch kann das Fahrwerk während der Inspektion im Stillstand verbleiben.
Ein mögliches, erfolgsversprechendes Einsatzfeld für das Inspektionsverfahren wird erschlossen, wenn als zu prüfende Komponenten des Fahrwerks Verschlussmittel oder/und Befestigungsmittel inspiziert werden.
Bei den Verschlussmitteln kann es sich beispielsweise um Deckel (z.B. eines Radsatzlagergehäuses des Fahrwerks) handeln. Die Befestigungsmittel können beispielsweise Schrauben (z.B. zur Verschraubung eines Deckels mit dem Radsatzlagergehäuse) sein.
Ein weiteres erfolgsversprechendes Einsatzfeld für das Inspektionsverfahren wird erschlossen, wenn als zu prüfende Fertigungsdetails oder/und Konstruktionsdetails des Fahrwerks Beschri ftungen oder/und zumindest ein Piktogramm inspi ziert werden .
Im Zusammenhang mit einer Inspektionseinrichtung für Fahrwerke für Schienenfahrzeuge , eingerichtet zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Inspektionsverfahrens , mit einem Gleis , zumindest einem Inspektionsmittelträger und zumindest einer Auswerteeinheit , erreicht man besonders umfangreiche und aussagekräftige Bewertungsergebnisse , wenn mit dem zumindest einen Inspektionsmittelträger und mit der zumindest einen Auswerteeinheit , welche als Kamerabildauswerteeinheit ausgeführt ist , zumindest eine erste Kamera als erstes Inspektionsmittel verbunden ist , wobei der zumindest eine Inspektionsmittelträger portal förmig, das Gleis umgrei fend, ausgebildet ist .
Dadurch kann ein zu überprüfendes Fahrwerk an mehreren Seiten inspi ziert werden .
Im Zusammenhang mit einer Inspektion des Fahrwerks an mehreren Seiten erhält man eine Vorzugslösung, wenn die erste Kamera richtbar auf eine erste Seitenflanke eines auf dem Gleis anordenbaren Fahrwerks mit einem ersten Seitenteil des zumindest einen Inspektionsmittelträgers verbunden ist , eine zweite Kamera als zweites Inspektionsmittel richtbar auf eine zweite Seitenflanke eines auf dem Gleis anordenbaren Fahrwerks mit einem dem ersten Seitenteil gegenüberliegend angeordneten zweiten Seitenteil des zumindest einen Inspektionsmittelträgers verbunden ist , eine dritte Kamera als drittes Inspektionsmittel richtbar auf eine Oberseite eines auf dem Gleis anordenbaren Fahrwerks mit einem Oberteil des zumindest einen Inspektionsmittelträgers verbunden ist , und eine vierte Kamera als viertes Inspektionsmittel richtbar auf eine Unterseite eines auf dem Gleis anordenbaren Fahrwerks mit einem Unterteil des zumindest einen Inspektionsmittelträgers verbunden ist . Günstig ist es , wenn eine Fördervorrichtung zum Bewegen eines auf dem Gleis anordenbaren Fahrwerks angeordnet ist .
Dadurch kann das Fahrwerk während einer Inspektion oder zwischen einzelnen Inspektionsschritten relativ zu dem Inspektionsmittelträger bewegt werden . Als Fördervorrichtung kann beispielsweise eine Schleppvorrichtung mit Antrieb, mit welcher das Fahrwerk koppelbar ist , etc . vorgesehen sein .
Im Zusammenhang mit einer Relativbeweglichkeit zwischen dem Inspektionsmittelträger und dem Fahrwerk kann es auch hil freich sein, wenn der zumindest eine Inspektionsmittelträger relativ zu dem Gleis beweglich gelagert ist .
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Aus führungsbeispielen näher erläutert .
Es zeigen beispielhaft :
Fig . 1 : Ein Flussdiagramm einer beispielhaften Aus führungsvariante eines erfindungsgemäßen Inspekt ions verfahrens ,
Fig . 2 : Einen Seitenriss einer beispielhaften ersten Aus führungsvariante einer erfindungsgemäßen Inspektionseinrichtung, welche eine Seitenansicht zeigt ,
Fig . 3 : Einen Seitenriss einer beispielhaften zweiten Aus führungsvariante einer erfindungsgemäßen Inspektionseinrichtung, welche einen Inspektionsmittelträger in Vorderansicht zeigt ,
Fig . 4 : Eine Anzeige einer Auswerteinheit einer erfindungsgemäßen Inspektionseinrichtung mit einem beispielhaften ersten Auswerteergebnis auf Grundlage eines erfindungsgemäßen Inspektionsverfahrens , und
Fig . 5 : Eine Anzeige einer Auswerteeinheit einer erfindungsgemäßen Inspektionseinrichtung mit einem beispielhaften zweiten Auswerteergebnis auf Grundlage eines erfindungsgemäßen Inspektionsverfahrens . Fig. 1 zeigt ein Flussdiagramm zu einer beispielhaften Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen, automatisierten Inspektionsverfahrens für Schienenfahrzeuge, bei welchem Fertigungseigenschaften eines Fahrwerks 1, wie es beispielhaft in Fig. 2 gezeigt ist, auf fertigungsplankonforme und Konstruktionseigenschaften des Fahrwerks 1 auf konstruktionsplankonforme Ausführung geprüft werden. Dabei wird beispielsweise geprüft, ob Befestigungsmittel (z.B. Schrauben) an ihren Montagepositionen korrekt angezogen sind, ob Verschlussmittel (z.B. ein beispielsweise in Fig. 2 gezeigter Deckel 2) vorhanden und korrekt angeordnet sind, ob ein Piktogramm 3, wie beispielhaft in Fig. 4 und Fig. 5 dargestellt, oder Beschriftungen plankonform angebracht sind, oder ob Oberflächen frei von Schäden sind etc.
Für das Fahrwerk 1 werden ein erster Prüf abschnitt 4 und ein zweiter Prüf abschnitt 5 definiert (Prüfabschnittsdefinition 6) , welche zu prüfende Fertigungsdetails und Konstruktionsdetails des Fahrwerks 1 und zu prüfende Komponenten des Fahrwerks 1 umfassen. Der erste Prüf abschnitt 4 und der zweite Prüf abschnitt 5 sind örtlich voneinander versetzt. Der erste Prüf abschnitt 4 umgrenzt virtuell ein Radsatzlagergehäuse 7 des Fahrwerks 1, der zweite Prüf abschnitt 5 einen Schwingarm 8 einer Radsatzführungsvorrichtung des Fahrwerks 1.
Dem ersten Prüf abschnitt 4 und dem zweiten Prüf abschnitt 5 werden Positionen und Winkellagen von Kameras, wie sie beispielhaft in Fig. 3 dargestellt sind, zugeordnet (Positions- und Lagedefinition 9) . Die Positionen werden während eines Messvorgangs eingestellt bzw. erreicht, indem das Fahrwerk 1 auf einem Gleis 10, wie es beispielhaft in Fig. 2 gezeigt ist, relativ zu den Kameras bewegt wird und an einer ersten Position, welche mit dem ersten Prüf abschnitt 4 korreliert, und an einer zweiten Position, welche mit dem zweiten Prüf abschnitt 5 korreliert , gestoppt und arretiert wird .
Dem ersten Prüf abschnitt 4 wird ein zu erwartender erster Soll-Kamerabildinhalt 11 , wie er beispielhaft in Fig . 5 gezeigt ist , zugeordnet , dem zweiten Prüf abschnitt 5 ein zweiter Soll-Kamerabildinhalt ( Soll- Inhaltsdef inition 12 ) . Der erste Soll-Kamerabildinhalt 11 und der zweite Soll- Kamerabildinhalt werden auf Grundlage von Informationen aus einer Stückliste , einer Zeichnung oder einem Modell gebildet . Daraus wird beispielsweise abgeleitet , an welchen Positionen des Fahrwerks 1 Schrauben welchen Typs angeordnet sein müssen . Die Stückliste , die Zeichnung oder das Modell sind in elektronischer Form in einer beispielhaft in Fig . 2 gezeigten Auswerteeinheit 13 implementiert .
Sind die Prüfabschnittsdefinition 6 , die Positions- und Lagedefinition 9 und die Soll- Inhaltsdef inition 12 abgeschlossen, so werden Winkellagen der Kameras eingestellt und anschließend das Fahrwerk 1 in die erste Position bewegt ( erste Justage 14 ) .
Dann wird eine erste Messung 16 durchgeführt , bei welcher der erste Prüf abschnitt 4 an dem Fahrwerk 1 mittels der Kameras fotografiert wird .
Anschließend wird das Fahrwerk 1 in die zweite Position weiterbewegt ( zweite Justage 15 ) . In der zweiten Position wird eine zweite Messung 17 durchgeführt , bei der mittels der Kameras der zweite Prüf abschnitt 5 an dem Fahrwerk 1 fotografiert wird .
Während einer Inspektion wird also das Fahrwerk 1 in mehreren Schritten bewegt und wieder angehalten .
Erfindungsgemäß ist es j edoch auch denkbar, dass , über eine Einstellung von Winkellagen hinaus , die Kameras während der Inspektion bewegt werden . Hierzu kann für die Kameras beispielsweise ein beweglicher Inspektionsmittelträger 18 vorgesehen sein, wie er in Fig . 2 dargestellt ist . Bilddaten werden an die Auswerteeinheit 13 übertragen . Mittels der Auswerteeinheit 13 wird ein mittels der Kameras erfasster erster I st-Kamerabildinhalt 19 bezüglich des zumindest ersten Prüf abschnitts 4 mit dem ersten Soll- Kamerabildinhalt 11 verglichen, ein erfasster zweiter I st- Kamerabildinhalt 20 bezüglich des zweiten Prüf abschnitts 5 mit dem zweiten Soll-Kamerabildinhalt (Vergleich 21 ) .
Werden mittels des Vergleichs 21 Abweichungen zwischen dem ersten I st-Kamerabildinhalt 19 und dem ersten Soll- Kamerabildinhalt 11 und/oder dem zweiten I st-Kamerabildinhalt 20 und dem zweiten Soll-Kamerabildinhalt detektiert , so wird mittels einer Bewertung 22 geprüft ob diese Abweichungen ein Warnereignis erfordern .
Die Bewertung 22 wird mittels einer Methode maschinellen Lernens durchgeführt , welche anhand vordefinierter, plankonformer erster Konfigurationen des ersten Prüf abschnitts 4 und des zweiten Prüf abschnitts 5 sowie anhand vordefinierter, fehlerhafter zweiter Konfigurationen des ersten Prüf abschnitts 4 und des zweiten Prüf abschnitts 5 trainiert wird .
Hierzu ist in der Auswerteeinheit 13 ein Programm zur Bildverarbeitung implementiert . Eine Erkennung eines Fehlens einer Schraube in dem ersten Prüf abschnitt 4 wird beispielsweise trainiert , indem Helligkeiten, Kontraste und/oder Farben von Schraubenköpfen und Bohrlöchern in Draufsicht ausgewertet werden . Ein Bereich mit besonders geringer Helligkeit oder mit einem speziellen Helligkeitsverlauf von einem hellen ersten Bereich in einen dunklen zweiten Bereich wird beispielsweise als of fenes Bohrloch interpretiert , wodurch eine fehlende Schraube detektiert wird .
Anhand von Verläufen von Helligkeits- , Kontrast- und/oder Farbunterschieden werden Umrissverläufe erkannt . Ein kreisrunder Umriss lässt beispielsweise auf ein of fenes Bohrloch schließen, während ein polygonzugartiger Umriss als Schraubenkopf interpretiert wird .
Die Erkennung fehlender Schrauben ist nicht auf eine bestimmte Position an dem Fahrwerk 1 begrenzt . Die Methode maschinellen Lernens lernt vielmehr allgemeine Muster bzw . Gesetzmäßigkeiten von Stellen mit fehlenden Schrauben . Es wird in der Auswerteeinheit 13 ein statistisches Modell gebildet , welches auf Trainingsdaten basiert . Charakteristischen Werten für Helligkeiten, Kontraste und/oder Farben sowie für Helligkeits- , Kontrast- und/oder Farbunterschiede werden Wahrscheinlichkeitswerte zugeordnet . Ein geringer Helligkeitswert an einer Oberfläche zusammen mit einem Helligkeitssprung in einem kreis förmigen Abschnitt korreliert beispielsweise mit einer hohen Wahrscheinlichkeit für das Fehlen einer Schraube .
Die beschriebene Methode maschinellen Lernens wird selbstverständlich nicht nur auf Schrauben, sondern beispielsweise auch auf eine Überprüfung von Verschlüssen, ein Vorhandensein von Beschri ftungen und zur Erkennung von strukturellen Schäden ( z . B . eines beispielhaft in Fig . 2 gezeigten Risses 23 ) des Fahrwerks 1 etc . angewendet . Der erste I st-Kamerabildinhalt 19 und der zweite I st- Kamerabildinhalt 20 werden im Hinblick auf deren Werte für Helligkeiten, Kontraste und/oder Farben sowie für Helligkeits- , Kontrast- und/oder Farbunterschiede ausgewertet . Entsprechende Wahrscheinlichkeiten für ein Fehlen von Befestigungsmitteln, des Piktogramms 3 , Beschri ftungen oder ein Vorhandensein von Schäden etc . werden auf Grundlage des statistischen Modells in der Auswerteeinheit 13 ermittelt .
Die Methode maschinellen Lernens und das statistische Modell werden kontinuierlich verbessert , indem die zweiten Konfigurationen mittels erfasster und als fehlerhaft bewerteter I st-Kamerabildinhalte laufend angepasst werden . Es werden also auch im Einsatz des Inspektionsverfahrens laufend Trainingsdaten gebildet , welche nach deren Bildung unmittelbar in die Bewertung 22 neuer Inspektionss zenarien miteinfließen .
Plankonforme Zustände des ersten Prüf abschnitts 4 und des zweiten Prüf abschnitts 5 werden dann signalisiert , wenn alle zu prüfenden Fertigungsdetails oder/und Konstruktionsdetails des Fahrwerks 1 in dem ersten Prüf abschnitt 4 und in dem zweiten Prüf abschnitt 5 oder alle zu prüfenden Komponenten des Fahrwerks 1 in dem ersten Prüf abschnitt 4 und in dem zweiten Prüf abschnitt 5 als plankonform bewertet werden .
Das Warnereignis wird hingegen dann gebildet (Warnereignisbildung 24 ) , wenn Abweichungen des ersten I st- Kamerabildinhalts 19 von dem ersten Soll-Kamerabildinhalt 11 und/oder des zweiten I st-Kamerabildinhalts 20 von dem zweiten Soll-Kamerabildinhalt mittels der Methode maschinellen Lernens als Fehler bewertet werden (wenn beispielsweise in dem ersten Prüf abschnitt 4 statt vier Schrauben mit einer Wahrscheinlichkeit von mehr als 75 % nur drei Schrauben erkannt werden etc . ) .
In dem ersten I st-Kamerabildinhalt 19 und in dem zweiten I st- Kamerabildinhalt 20 werden zu prüfende Fertigungsdetails und zu prüfende Konstruktionsdetails des Fahrwerks 1 in dem ersten Prüf abschnitt 4 und in dem zweiten Prüf abschnitt 5 oder eine zu prüfende Komponente des Fahrwerks 1 in dem ersten Prüf abschnitt 4 bzw . in dem zweiten Prüf abschnitt 5 mit einem ersten Indikator 25 markiert , wenn sie als plankonform bewertet wird, mit einem zweiten Indikator 26 markiert , wenn sie als fehlerhaft bewertet wird oder mit einem dritten Indikator 27 markiert , wenn sie als unbestimmbar und eine Nachprüfung erfordernd bewertet wird, wobei der erste Indikator 25 , der zweite Indikator 26 und der dritte Indikator 27 , welche in Fig . 4 gezeigt sind, voneinander unterscheidbar ausgeführt sind . Hierzu weisen der erste Indikator 25 , der zweite Indikator 26 und der dritte Indikator 27 , welche zusammen mit dem ersten I st- Kamerabildinhalt 19 und dem zweiten I st-Kamerabildinhalt 20 auf einer Anzeige 28 der Auswerteeinheit 13 , wie sie beispielhaft in Fig . 4 gezeigt ist , dargestellt werden, unterschiedliche Farben auf .
Wird ein Warnereignis gebildet , so umfasst dieses den zweiten Indikator 26 oder den dritten Indikator 27 sowie eine Handlungsanweisung zur Behebung des Fehlers . Beispielsweise erscheint auf der Anzeige 28 ein Textfeld, welches instruiert , dass eine Schraube eines bestimmten Typs an einer bestimmten Position zu ergänzen ist . Hierbei wird auf eine bestimmte Positionsnummer der in der Auswerteeinheit 13 gespeicherten elektronischen Stückliste verwiesen .
In Fig . 2 ist ein Seitenriss einer beispielhaften ersten Aus führungsvariante einer erfindungsgemäßen Inspektionseinrichtung als Seitenansicht of fenbart .
Die Inspektionseinrichtung ist zur Durchführung eines Inspektionsverfahrens , wie es beispielhaft im Zusammenhang mit Fig . 1 beschrieben ist , eingerichtet . Sie umfasst ein Gleis 10 , einen Inspektionsmittelträger 18 , eine als Kamerabildauswerteeinheit ausgeführte Auswerteeinheit 13 sowie eine Fördervorrichtung 29 zum Bewegen eines auf dem Gleis 10 angeordneten Fahrwerks 1 eines Schienenfahrzeugs .
Mit dem Inspektionsmittelträger 18 sind in Fig . 2 nicht sichtbare Kameras verbunden, wie sie beispielsweise in Fig . 3 dargestellt sind . Diese Kameras sind an ein Kabel 30 angebunden, über welches sie mit der Auswerteeinheit 13 verbunden sind . Über das Kabel 30 sind die Kameras mit Elektri zität versorgt und es erfolgt darüber eine Signalleitung zwischen den Kameras und der Auswerteeinheit 13 .
Die Auswerteeinheit 13 ist als Industrierechner mit einem zur Bildverarbeitung geeigneten, leistungs fähigen Prozessor ausgebildet . Die Auswerteeinheit 13 ist in unmittelbarer Nähe des Inspektionsmittelträgers 18 angeordnet und es erfolgt eine dezentrale Datenverarbeitung am Rand eines Industrierechnernetzwerks (Edge Computing) . Erfindungsgemäß ist es j edoch auch vorstellbar, die Auswerteeinheit 13 weit entfernt von dem Inspektionsmittelträger 18 anzuordnen, eine Funkverbindung zwischen den Kameras und der Auswerteeinheit 13 vorzusehen und/oder Rechenprozesse in eine Rechnerwolke (Cloud Computing) aus zulagern etc .
Der Inspektionsmittelträger 18 ist portal förmig, das Gleis 10 umgrei fend, ausgebildet . Er weist auf j eder Seite des Gleises 10 einen Rollensatz auf , wodurch der Inspektionsmittelträger 18 relativ zu dem Gleis 10 beweglich gelagert ist . Jener auf der in Fig . 2 sichtbaren Seite angeordnete Rollensatz weist eine erste Rolle 31 und eine zweite Rolle 32 auf .
Das Fahrwerk 1 ist über ein Zugseil 33 mit der Fördervorrichtung 29 gekoppelt . Die Fördervorrichtung 29 weist einen elektrischen Förderantrieb 34 auf , über welchen das Zugseil 33 aufgewickelt und dabei das Fahrwerk 1 gezogen wird .
Mittels der Fördervorrichtung 29 und/oder des beweglichen Inspektionsmittelträgers 18 werden Relativpositionen zwischen dem Fahrwerk 1 und dem Inspektionsmittelträger 18 eingestellt , wodurch die Kameras zur Inspektion des Fahrwerks 1 zielgenau auf einen ersten Prüf abschnitt 4 , welcher ein Radsatzlagergehäuse 7 mit einem Deckel 2 des Fahrwerks 1 umgrenzt , und einen zweiten Prüf abschnitt 5 , welcher einen Schwingarm 8 einer Radsatz führungsvorrichtung des Fahrwerks 1 umgrenzt , an dem Fahrwerk 1 ausgerichtet werden können . Über den ersten Prüf abschnitt 4 wird ein erster I st- Kamerabildinhalt 19 erfasst , über den zweiten Prüf abschnitt 5 ein zweiter I st-Kamerabildinhalt 20 .
Der erste Prüf abschnitt 4 wird auf ein Vorhandensein einer ersten Schraube 35 , einer zweiten Schraube 36 sowie in Fig . 2 nicht sichtbarer weiterer Schrauben geprüft . In dem zweiten Prüf abschnitt 5 wird mittels des Inspektionsverfahrens ein Riss 23 detektiert und bewertet .
Fig . 3 of fenbart einen Seitenriss einer beispielhaften zweiten Aus führungsvariante einer erfindungsgemäßen Inspektionseinrichtung, welche einen Inspektionsmittelträger 18 in Vorderansicht zeigt .
Der Inspektionsmittelträger 18 ist portal förmig, ein Gleis 10 der Inspektionseinrichtung umgrei fend ausgebildet . Auf dem Gleis 10 kann zur Inspektion ein Fahrwerk 1 angeordnet sein, wie es beispielhaft in Fig . 2 gezeigt ist .
Mit dem Inspektionsmittelträger 18 sind kugelgelenkig und somit schwenkbar eine erste Kamera 39 , eine zweite Kamera 40 , eine dritte Kamera 41 , eine vierte Kamera 42 , eine fünfte Kamera 43 und eine sechste Kamera 44 verbunden . Winkellagen der ersten Kamera 39 und der weiteren Kameras sind daher einstellbar .
Die erste Kamera 39 ist , als erstes Inspektionsmittel auf eine erste Seitenflanke des Fahrwerks 1 richtbar, mit einem ersten Seitenteil 45 des Inspektionsmittelträgers 18 verbunden, die zweite Kamera 40 , als zweites Inspektionsmittel auf eine zweite Seitenflanke des Fahrwerks 1 richtbar, mit einem dem ersten Seitenteil 45 gegenüberliegend angeordneten zweiten Seitenteil 46 des Inspektionsmittelträgers 18 , die dritte Kamera 41 , als drittes Inspektionsmittel auf eine Oberseite des Fahrwerks 1 richtbar, mit einem Oberteil 47 des Inspektionsmittelträgers 18 und die vierte Kamera 42 , als viertes Inspektionsmittel auf eine Unterseite des Fahrwerks 1 richtbar, mit einem Unterteil 48 des Inspektionsmittelträgers 18 .
Die fünfte Kamera 43 ist , nach unten geschwenkt , mit dem ersten Seitenteil 45 verbunden, die sechste Kamera 44 , ebenfalls nach unten geschwenkt , mit dem zweiten Seitenteil 46 . Die erste Kamera 39 sowie die weiteren Kameras sind als robuste Industrie-Digitalkameras ausgeführt und weisen Beleuchtungseinheiten auf , um entsprechende Inspektionsbereiche des Fahrwerks 1 ( z . B . die erste Seitenflanke ) aus zuleuchten und eine gleichbleibend hohe Bildqualität zu erzielen .
In Fig . 4 ist eine Anzeige 28 einer Auswerteinheit 13 einer erfindungsgemäßen Inspektionseinrichtung mit einem beispielhaften Auswerteergebnis auf Grundlage eines erfindungsgemäßen Inspektionsverfahrens dargestellt .
Die Anzeige 28 zeigt einen ersten I st-Kamerabildinhalt 19 eines ersten Prüf abschnitts 4 eines Fahrwerks 1 , wie es beispielsweise in Fig . 2 dargestellt ist .
Es ist ein Radsatzlagergehäuse 7 sichtbar, bei welchem ein Deckel 2 mittels einer ersten Schraube 35 , einer zweiten Schraube 36 und einer dritten Schraube 37 befestigt ist . Mittels einer im Zusammenhang mit Fig . 1 beschriebenen Bewertung 22 sind die erste Schraube 35 und die weiteren Schrauben, ein Piktogramm 3 sowie ein Schri ftzug 49 auf korrekte Aus führung geprüft .
Die erste Schraube 35 ist korrekt ausgeführt , ihr plankonformer erster Zustand ist mittels eines ersten Indikators 25 angezeigt . Der erste Indikator 25 ist als grünes Hakensymbol ausgeführt .
Eine weitere Schraube in einem unteren Bereich des Deckels 2 wird als fehlend erkannt . Im Bereich einer Öf fnung 50 ist ein zweiter Indikator 26 angeordnet , welcher als Warnereignis einen fehlerhaften zweiten Zustand markiert . Der zweite Indikator 26 ist als rotes X-Symbol ausgebildet .
Die zweite Schraube 36 ist an ihrer korrekten Position angeordnet , j edoch verdreht . Sie ist , als unbestimmbar und eine Nachprüfung erfordernd bewertet , mit einem dritten Indikator 27 , der als gelbes Fragezeichensymbol ausgebildet ist und ebenfalls ein Warnereignis symbolisiert , markiert . Die Nachprüfung zeigt , dass ein Nachziehen der zweiten Schraube 36 erforderlich ist .
Die dritte Schraube 37 , das Piktogramm 3 und der Schri ftzug 49 sind korrekt ausgeführt und daher mit als grüne Hakensymbole ausgeführten weiteren Indikatoren markiert .
In Fig . 5 ist eine Anzeige 28 einer Auswerteinheit 13 einer erfindungsgemäßen Inspektionseinrichtung mit einem beispielhaften Auswerteergebnis auf Grundlage eines erfindungsgemäßen Inspektionsverfahrens of fenbart .
Die Anzeige 28 zeigt einen ersten I st-Kamerabildinhalt 19 eines ersten Prüf abschnitts 4 eines Fahrwerks 1 , wie es beispielsweise in Fig . 2 dargestellt ist . Dieser erste I st- Kamerabildinhalt 19 entspricht einem ersten Soll- Kamerabildinhalt 11 mit welchem der erste I st- Kamerabildinhalt 19 wie im Zusammenhang mit Fig . 1 beschrieben während des Inspektionsverfahrens verglichen wird .
Es ist ein Radsatzlagergehäuse 7 sichtbar, bei welchem ein Deckel 2 mittels einer ersten Schraube 35 , einer zweiten Schraube 36 , einer dritten Schraube 37 und einer vierten Schraube 38 befestigt ist .
Mittels einer im Zusammenhang mit Fig . 1 beschriebenen Bewertung 22 sind die erste Schraube 35 und die weiteren Schrauben, ein Piktogramm 3 sowie ein Schri ftzug 49 auf korrekte Aus führung geprüft .
Die erste Schraube 35 , die zweite Schraube 36 , die dritte Schraube 37 und die vierte Schraube 38 sowie das Piktogramm 3 und der Schri ftzug 49 sind korrekt ausgeführt . Ein erster Indikator 25 sowie weitere Indikatoren, welche eine korrekte Aus führung der ersten Schraube 35 , der weiteren Schrauben, des Piktogramms 3 und des Schri ftzugs 49 anzeigen, sind als grüne Hakensymbole ausgeführt . Da somit alle zu prüfenden Fertigungsdetails und Konstruktionsdetails bzw . alle Komponenten des Fahrwerks 1 in dem ersten Prüf abschnitt 4 als plankonform bewertet sind, wird ein plankonformer Zustand des ersten Prüf abschnitts 4 signalisiert . Ein Warnereignis wird deshalb nicht gebildet .
Liste der Bezeichnungen
1 Fahrwerk
2 Deckel
3 Piktogramm
4 Erster Prüf abschnitt
5 Zweiter Prüf abschnitt
6 Prüfabschnittsdefinition
7 Radsatzlagergehäuse
8 Schwingarm
9 Positions- und Lagedefinition
10 Gleis
11 Erster Soll-Kamerabildinhalt
12 Soll- Inhaltsdef inition
13 Auswerteeinheit
14 Erste Justage
15 Zweite Justage
16 Erste Messung
17 Zweite Messung
18 Inspektionsmittelträger
19 Erster I st-Kamerabildinhalt
20 Zweiter I st-Kamerabildinhalt
21 Vergleich
22 Bewertung
23 Riss
24 Warnereignisbildung
25 Erster Indikator
26 Zweiter Indikator
27 Dritter Indikator
28 Anzeige
29 Fördervorrichtung
30 Kabel
31 Erste Rolle
32 Zweite Rolle
33 Zugseil
34 Förderantrieb
35 Erste Schraube 36 Zweite Schraube
37 Dritte Schraube
38 Vierte Schraube
39 Erste Kamera
40 Zweite Kamera
41 Dritte Kamera
42 Vierte Kamera
43 Fünfte Kamera
44 Sechste Kamera
45 Erstes Seitenteil
46 Zweites Seitenteil
47 Oberteil
48 Unterteil
49 Schri ftzug
50 Öf fnung

Claims

Patentansprüche
1. Automatisiertes Inspektionsverfahren für Fahrwerke für Schienenfahrzeuge, bei welchem Fertigungseigenschaften eines Fahrwerks (1) auf fertigungsplankonforme oder/und Konstruktionseigenschaften des Fahrwerks (1) auf konstruktionsplankonforme Ausführung geprüft werden, dadurch gekennzeichnet, dass für das Fahrwerk (1) zumindest ein erster Prüf abschnitt (4) definiert wird, welcher zu prüfende Fertigungsdetails oder/und Konstruktionsdetails des Fahrwerks (1) oder zu prüfende Komponenten des Fahrwerks (1) umfasst, dass dem zumindest ersten Prüf abschnitt (4) zumindest eine Position zumindest einer ersten Kamera (39) oder/und zumindest eine Winkellage der zumindest ersten Kamera (39) zugeordnet wird, dass dem zumindest ersten Prüf abschnitt (4) ein zu erwartender erster Soll-Kamerabildinhalt (11) zugeordnet wird, dass ein mittels der zumindest ersten Kamera (39) erfasster erster Ist-Kamerabildinhalt (19) bezüglich des zumindest ersten Prüf abschnitts (4) mit dem ersten Soll- Kamerabildinhalt (11) verglichen wird, und dass ein Warnereignis dann gebildet wird, wenn zumindest eine Abweichung des ersten Ist-Kamerabildinhalts (19) von dem ersten Soll-Kamerabildinhalt (11) mittels einer Methode maschinellen Lernens als Fehler bewertet wird, wobei die Methode maschinellen Lernens zumindest auf Grundlage des ersten Prüf abschnitts (4) in zumindest einer vordefinierten, plankonformen ersten Konfiguration und in zumindest einer vordefinierten, fehlerhaften zweiten Konfiguration trainiert wird .
2. Automatisiertes Inspektionsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine fehlerhafte zweite Konfiguration mittels erfasster und als fehlerhaft bewerteter Ist-Kamerabildinhalte laufend angepasst wird.
3. Automatisiertes Inspektionsverfahren nach Anspruch 1 oder
2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Soll-
23 Kamerabildinhalt (11) auf Grundlage von Informationen aus einer Stückliste, einer Zeichnung oder einem Modell gebildet wird .
4. Automatisiertes Inspektionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein plankonformer Zustand des zumindest ersten Prüf abschnitts (4) dann signalisiert wird, wenn alle zu prüfenden Fertigungsdetails oder/und Konstruktionsdetails des Fahrwerks (1) in dem zumindest ersten Prüf abschnitt (4) oder alle zu prüfenden Komponenten des Fahrwerks (1) in dem zumindest ersten Prüf abschnitt (4) als plankonform bewertet werden.
5. Automatisiertes Inspektionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Ist-Kamerabildinhalt (19) ein zu prüfendes Fertigungsdetail oder/und Konstruktionsdetail des Fahrwerks (1) in dem zumindest ersten Prüf abschnitt (4) oder eine zu prüfende Komponente des Fahrwerks (1) in dem zumindest ersten
Prüf abschnitt (4) mit einem ersten Indikator (25) markiert wird, wenn sie als plankonform bewertet wird, mit einem zweiten Indikator (26) markiert wird, wenn sie als fehlerhaft bewertet wird oder mit einem dritten Indikator (27) markiert wird, wenn sie als unbestimmbar und eine Nachprüfung erfordernd bewertet wird, wobei der erste Indikator (25) , der zweite Indikator (26) und der dritte Indikator (27) voneinander unterscheidbar ausgeführt sind.
6. Automatisiertes Inspektionsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Indikator (25) , der zweite Indikator (26) und der dritte Indikator (27) unterschiedliche Farben aufweisen.
7. Automatisiertes Inspektionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Warnereignis eine Handlungsanweisung zur Behebung des Fehlers umfasst .
8. Automatisiertes Inspektionsverfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Inspektion das Fahrwerk (1) bewegt wird.
9. Automatisiertes Inspektionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Inspektion die zumindest erste Kamera (39) bewegt wird.
10. Automatisiertes Inspektionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als zu prüfende Komponenten des Fahrwerks (1) Verschlussmittel oder/und Befestigungsmittel inspiziert werden.
11. Automatisiertes Inspektionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als zu prüfende Fertigungsdetails oder/und Konstruktionsdetails des Fahrwerks (1) Beschriftungen oder/und zumindest ein Piktogramm (3) inspiziert werden.
12. Inspektionseinrichtung für Fahrwerke für Schienenfahrzeuge, eingerichtet zur Durchführung eines Inspektionsverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einem Gleis (10) , zumindest einem Inspektionsmittelträger (18) und zumindest einer Auswerteeinheit (13) , dadurch gekennzeichnet, dass mit dem zumindest einen Inspektionsmittelträger (18) und mit der zumindest einen Auswerteeinheit (13) , welche als Kamerabildauswerteeinheit ausgeführt ist, zumindest eine erste Kamera (39) als erstes Inspektionsmittel verbunden ist, wobei der zumindest eine Inspektionsmittelträger (18) portalförmig, das Gleis (10) umgreifend, ausgebildet ist.
13. Inspektionseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kamera (39) richtbar auf eine erste Seitenflanke eines auf dem Gleis (10) anordenbaren Fahrwerks (1) mit einem ersten Seitenteil (45) des zumindest einen Inspektionsmittelträgers (18) verbunden ist, eine zweite Kamera (40) als zweites Inspektionsmittel richtbar auf eine zweite Seitenflanke eines auf dem Gleis (10) anordenbaren Fahrwerks (1) mit einem dem ersten Seitenteil (45) gegenüberliegend angeordneten zweiten Seitenteil (46) des zumindest einen Inspektionsmittelträgers (18) verbunden ist, eine dritte Kamera (41) als drittes Inspektionsmittel richtbar auf eine Oberseite eines auf dem Gleis (10) anordenbaren Fahrwerks (1) mit einem Oberteil (47) des zumindest einen Inspektionsmittelträgers (18) verbunden ist, und eine vierte Kamera (42) als viertes Inspektionsmittel richtbar auf eine Unterseite eines auf dem Gleis (10) anordenbaren Fahrwerks (1) mit einem Unterteil (48) des zumindest einen Inspektionsmittelträgers (18) verbunden ist.
14. Inspektionseinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fördervorrichtung (29) zum Bewegen eines auf dem Gleis (10) anordenbaren Fahrwerks (1) angeordnet ist.
15. Inspektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Inspektionsmittelträger (18) relativ zu dem Gleis (10) beweglich gelagert ist.
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