E-Check von ICE-Zügen
Automatisierte Inspektion mit mobilem Roboter, 32 ace 2 Kameras und KI
- Kunde
- Deutsche Bahn AG
- Standort
- Köln, Deutschland
- Datum
- November 2023
Mit dem E-Check setzt die Deutsche Bahn bei Wartungsaufgaben auf Bildgebung und wappnet sich damit für steigende Fahrgastzahlen im Fernverkehr.
Wachsende Zahl an Zügen und steigender Fachkräftemangel
Die Zugflotte der Deutschen Bahn (DB) wächst. Jeden Monat nimmt die DB drei neue ICEs in Betrieb. Dies führt zu einem höheren Maintenance-Bedarf, der nur gedeckt werden kann, wenn außer in bauliche und personelle Maßnahmen auch in automatisierte Systeme investiert wird. Zur Entwicklung teilautomatisierter Inspektions- und Wartungssysteme für verschiedene ICE-Baureihen wurde das Verfahren E-Check ins Leben gerufen. Das erste mit der neuen Technik ausgerüstete ICE-Werk ist Köln-Nippes. Bis 2025 folgen Berlin, Dortmund, Hamburg und München. Mithilfe des E-Checks können
mehr Züge bereitgestellt,
die Planung von Wartungsmaßnahmen erleichtert und
Personalengpässe in der Instandhaltung vermieden werden.
Herausfordernde Bedingungen für Kameratechnologie und KI
Züge sind komplexe Systeme mit verschiedenen Funktionseinheiten. Sie auf mögliche Mängel oder Wartungsbedarf zu prüfen, stellt eine anspruchsvolle Aufgabe dar. In Bezug auf Bildverarbeitungstechnologie ergeben sich verschiedene Herausforderungen:
Große Datenmengen aus 32 synchronisierten Kameras,
schwierige Lichtverhältnisse,
starke Umgebungsschwankungen und
die dauerhaft korrekte Einstellung des Fokus.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist neben performanter Hardware eine komplexe KI-Software-Pipeline nötig, die aufwändig validiert und zertifiziert werden muss. Schließlich muss KI bei sicherheitsrelevanten Prüfungen mindestens so zuverlässig agieren wie eine menschliche Inspektion. Ziel des E-Checks ist ein hybrides Inspektionssystem bei dem der Mensch in den Wartungsprozess integriert und gleichzeitig entlastet wird.
Ein Bildverarbeitungssystem als entscheidender Teil des E-Checks
Für das Projekt E-Check bildeten Gestalt Robotics (Software & Sensorik) und das Maschinenbauunternehmen Strama-MPS (Integration) zusammen mit Götting (AGV-Hardware) ein Konsortium. Die baureihenspezifischen KI-Modelle für die Außeninspektion entwickelt Gestalt Robotics zusammen mit infraView.
Der E-Check besteht aus einem Kamerator, das den gesamten, langsam durchrollenden Zug erfasst, optional aus einem mobilen Unterflurgerät und aus mobilen E-Check-Cobots, die die Versorgung des ICEs mit Frischwasser und das Abpumpen des Abwassers übernehmen.
Von der Einfahrt in die Wartungshalle passieren die Züge das Kamerator, das rundum mit 32 Basler ace 2 Kameras a2A5328-4gcPRO ausgestattet ist. Diese nehmen zwei hochauflösende Bilder pro Sekunde auf. In der Wartungshalle werden dann mobile E-Check-Cobots eingesetzt, die mit zwei Roboterarmen mit je einer Basler ace 2 Kamera a2A5328-4gcPRO ausgerüstet sind. Sie kümmern sich um jene Bereiche, die von statischen Kameras nicht erfasst werden können.
Die anfallenden Daten der Kameras werden über die Middleware "AutomateOS" von Gestalt Robotics aufbereitet und für die folgenden Schritte zur Verfügung gestellt. Ein aufwändiges KI-System erkennt Defekte und Anomalien und klassifiziert diese. Beispiel dafür sind das Auffinden von nicht korrekt sitzenden oder fehlenden Schrauben, Abnutzung von Material oder auch Schäden durch Steinschlag.
Dabei werden die Mitarbeitenden in die Lage versetzt, das KI-System zusätzlich zu beobachten und durch Korrekturen nachhaltig und kontinuierlich zu verbessern. Softwareseitig orchestriert ein Prozessplaner das System und alle Prozessdaten werden transparent und sicher in einer Datenbank gespeichert.
Doch nicht nur beim Erkennen des Wartungsbedarfs unterstützen die mobilen Roboter: Die erste Wartungsaufgabe ist das Entleeren und Befüllen der Wassertanks des Zuges. Dies erledigt ein mobiler Cobot mit zwei Armen selbstständig.
Basler ist unser Partner der Wahl für herausragende Kamera- und Bildverarbeitungssysteme, die sich durch hochwertige Hardware und umfassenden Service auszeichnen und uns bei der Realisierung zukunftssicherer KI-fähiger komplexer Automatisierungssysteme unterstützen.
Basler war die erste Wahl unserer Ingenieure und der Einkaufsabteilung.
Technische Merkmale des Vision Systems
Edge Computing aufgrund der großen Datenmengen ohne Cloud-Verbindung in der Anlage vor Ort
Basler pylon Software Suite als ein wertvolles Werkzeug für die Vorkonfiguration der Kameras und Bestimmung des Fokus
Erleichterung von komplexen Inspektionsaufgaben durch visuelle Darstellung
Präzise Erfassung der Zughülle aufgrund von hoher Auflösung
Performantes Gesamtsystem durch GigE-Datenübertragung
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Weitere Informationen
Den Entwicklungsstand des E-Check-Vorprojekts und die Darstellung möglicher Defekte und Anomalien zeigt das Video von Gestalt Robotics.