DGZfP-JAHRESTAGUNG 2002

ZfP in Anwendung, Entwicklung und Forschung

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Umwandlung und Interpretation von Ultraschall-Messdaten im standardisierten Datenformat "ZEUS" mittels des Auswerte- und Datenanalyse- Softwarepakets "USDB"

Kammler, Frank, O&B Meß- und Prüftechnik GmbH, Hannover;
Börner, Stephan, O&B Meß- und Prüftechnik GmbH, Hamburg;
Kontakt: F. Kammler

Um die Interpretation von Messdaten unterschiedlicher ZfP-Gerätesysteme zu erleichtern, wurde ein standardisiertes Datenformat entwickelt. Der Aufbau einer einheitlichen Datenstruktur zur Speicherung von Messdaten in der zerstörungsfreien Prüfung ermöglicht, daß die Daten unterschiedlicher ZfP-Gerätessysteme gelesen und zur Darstellung, Auswertung und Protokollierung weiter verwendet werden können. Dazu werden alle Informationen, die zur Erzeugung der Messdaten beitragen, alle Informationen, die die Messdaten-Struktur beschreiben und alle Daten, die zu einer lückenlosen Dokumentation notwendig sind, zusammen mit den Mesdaten gespeichert.

Es bestand schon lange der Wunsch, die von unterschiedlichen Prüffirmen gelieferten Mess- und Ergebnisdaten zu standardisieren.

Im Mai 1993 entstand der Arbeitskreis ZEUS ( Arbeitsgemeinschaft ZfP Ergebnisdaten- und Urdaten-Standardisierung ), der sich diesem Thema annahm

Es wurde eine Spezifikation erstellt, die den Rahmen für eine Standardisierung der Archivierung von Urdaten in ZfP-Gerätesysteme für die automatisierte Prüfung festlegt. Der Zweck ist, das Lesen der Urdaten und die Interpretation der Urdatenstruktur aus unterschiedlichen ZfP-Gerätesystemen zu ermöglichen.

Zu den Urdaten gehören alle Messdaten, die bei einer Prüffahrt erzeugt werden, sowie alle Informationen, die die Erzeugung der Messdaten beschreiben, zu deren Interpretation erforderlich sind und eine Wiederholung der Prüffahrt mit dem gleichen Gerätesystem ermöglichen.

Die Spezifikation bezieht sich derzeit auf folgende ZfP-Techniken: Ultraschall mit Standard- und Phased Array-Prüfköpfen in Piezo- und EMUS-Technik. Die Einbeziehung weiterer ZfP-Techniken, wie z.B. Wirbelstrom, ist möglich.

Aufgrund unterschiedlicher Einstell-Parameter, Verarbeitungsalgorithmen und Messdatentypen können verschiedene ZfP-Gerätesysteme prinzipiell keine identischen Urdaten liefern. Aber die ZEUSˇUrdaten enthalten alle Informationen, um ein Auswerteprogramm an das spezifische Urdatenformat eines ZfP-Gerätesystems anzupassen.

Es wurden Konventionen zur Aufzeichnung, Anordnung, Archivierung und Strukturierung der Messdaten getroffen. Die Aufzeichnung der Urdaten muß auf einem genormten Datenträger zum Zwecke der Archivierung erfolgen. Ein einheitlicher Datenträger sowie das Filesystem wird nicht festgelegt. Die Aufzeichnung muß dauerhaft und über lange Zeit wartungsfrei sein. Generell sind Datenträger und Aufzeichnungsverfahren zu bevorzugen, für die auf Grund ihrer Verbreitung eine langfristige und aufwärtskompatible Unterstützung zu erwarten ist. Diese Kriterien werden derzeit vom Datenträger CDˇROM / DVD erfüllt.

Als wesentliche Besonderheit des ZEUSˇUrdatenformats soll hier der Messdatenheader genannt werden. Der Header besteht ausschließlich aus ASCII-Zeichen. Damit ist er auch nur mit Hilfe eines einfachen StandardˇEditors ohne weitere Hilfsmittel lesbar und auswertbar. In den einzelnen Blöcken des Headers werden die Parameter mittels einer vorgegebenen Struktur und Syntax durch eine Zuweisung beschrieben. Eine einfache Zuweisung besteht aus einem definierten, in einer Liste veröffentlichten Schlüsselwort und einem Zuweisungswert.

Das Programm-Modul für die Datenkonvertierung der Software ťUltrasonic Data Browser - USDBŤ schreibt die verschiedenen einlesbaren Messdaten wahlweise auch im ZEUSˇUrdatenformat der Version 1.0 vom 30.04.1997. Dabei werden neben der Wandlung aller derzeit vom Programm ťUSDBŤ unterstützten Ausgangsmessdatenformate zusätzlich komfortable Möglichkeiten zur Eingabe informativer Parameter und Angaben zur Verfügung gestellt.

Als Einsatzmöglichkeit soll die damit mögliche Wandlung von vorhandenen, archivierten ‚Altdaten' aus einem gerätespezifischen, in der Regel undokumentierten Datenformat erwähnt werden. Sie stehen nach der Konvertierung auf einem modernen Datenträger zur Verfügung. So kann z.B. eine vergleichende Bewertung von Wiederholungsprüfungen auf einem einheitlichen PC-System erfolgen.

Bei dem Programm handelt es sich um eine Software für Microsoft Windows Ň 95 / 98 / ME / NT / Y2k, die Messdaten verschiedener Ultraschall-Prüfsysteme einlesen und darstellen kann. Es werden zur Zeit folgende Prüfsysteme unterstützt:

FORCE P-Scan System
Hitachi US-Gerät DT-3000
Interatom US-1000
I.R.T. Scanmaster
Krautkrämer Impuls 1
RTD Sonolog
R/DTech Tomoscan
R/DTech ľTomoscan
R/DTech Focus
R/DTech Tomo SV
SIEMENS Saphir
ZAQ US
  Systemunabhängige Messdaten
ZEUS Urdaten

Das Programm wurde mit dem Ziel erstellt, eine übersichtliche, einfach zu bedienende Software zur Hand zu haben, die die gängigen Darstellungen für Messdaten beherrscht.

A-Bild-, TD-Bild- und Dynamikdarstellung entlang von Mess-Cursorlinien gehören ebenso zum Standard wie die "klassische" C-Bilddarstellung.

Bild 1: BˇScan Darstellung Bild 2: CˇScan Darstellung

Zusätzlich zu diesen Standard-Darstellungen sind einige Besonderheiten implementiert worden, die das Auswerten von Messdaten erleichtern sollen.

Für eine anschauliche Datenpräsentation ist eine Drei-Seiten-Ansicht, wie von technischen Zeichnungen bekannt, vorhanden, die die Ansichten "Top-View", "Side-View" und "End-View" in einem Bild zeigt. Spezielle Darstellungsmöglichkeiten sind für radialsymmetrische Prüfobjekte als auch für die Schweißnahtprüfung enthalten.

Bild 3: Drei-Seiten-Ansicht Bild 4: radialsymmetrische Darstellung

In allen diesen Ansichten werden die Messdaten sowohl mit einer Winkel- als auch mit einer Geometriekorrektur dargestellt.

Aber nicht nur die Darstellung von Messdaten erleichtert die Bewertung, auch mathematische Hilfsmittel sind von großem Nutzen. So gehört zur Ausstattung des Programms auch eine Statistikfunktion mit einer Kurvenauswertung, Gauss'sche Normalverteilungsfunktion und Summenhäufigkeiten.

Bild 5: Statistische Auswertung Bild 6: Messdaten SetUp

Ein weiteres Hilfsmittel ist die automatisierte Reflektorerkennung, die Reflektorlisten für die Auswertung erzeugt. Für die automatische Bewertung sind in dem Programm lediglich die Randbedingungen wie Amplitudenhöhe und Schallwegbereich, sowie die zulässige Ausdehnung des Reflektors in X- und Y-Achse anzugeben. Bei geeigneten Messdaten wird ebenfalls in der Liste sofort die Berechnung der Ersatzreflektorgrössen in KSR-Grössen durchgeführt und angezeigt.

Bild 7: Reflektorliste mit Angaben bezüglich Lagen relativ zur Schweißnaht

Mit der Funktion "Messdaten-Setup" können alle relevanten Einstellungen für das Messgerät auch "Offline" aus den Daten angezeigt werden.

Wie bei Windows-Programmen üblich, können alle USDB-Darstellungen zur Weiterverarbeitung in andere Programme übernommen werden oder auch direkt gedruckt werden.

Zusätzlich können Listen im ASCII-Textformat gespeichert werden, Tabellen im Excel-Format erstellt und Datenbanken im Microsoft Access-Format erzeugt werden.

Selbstverständlich existiert eine Schnittstelle für eigene Protokoll-Vordrucke im Rich-Text-Format. Somit können individuelle Protokoll-Formulare mit USDB automatisch ausgefüllt werden.

Nach über vier Jahren Routineeinsatz von ZEUSˇDaten mit dem Programm ťUSDBŤ kann die Alltagstauglichkeit der Definitionen in einer auf Microsoft Windows NT basierender PC-Umgebung bestätigt werden. So wird im ProgrammťUSDBŤ kein ‚Eigenes' sondern das ZEUSˇFormat für die Erzeugung gerätespezifischer Messdaten benutzt.

Trotzdem ist eine Erweiterung des Sprachumfanges mit Neudefinitionen von Schlüsselwörtern anzustreben, dies um den derzeitigen Entwicklungsstand der Gerätetechnik besser gerecht werden zu können.

Detailierte Informationen über die Datenstrukturierung und deren Syntax sind in Spezifikationen enthalten, welche die Arbeitsgemeinschaft ZEUS kostenlos zur Verfügung stellt.

Im Arbeitskreis ZEUS sind derzeit vertreten:

Bundesanstalt für Materialprüfung BAM, Alstom Energie GmbH, Hamburgische Electricitätswerke AG HEW, Fraunhofer Institut IzfP Saarbrücken, eˇON AG, Siemens AG und ABB - ZAQ.

STARTHerausgeber: DGfZPProgrammierung: NDT.net