Archive

Die Messsysteme der Firma MESACON eröffnen vielfältige Anwendungsmöglichkeiten auf dem Gebiet der berührungslosen Dickenmessung und sind ein Schlüssel für die Wettbewerbsfähigkeit vieler Herstellungsprozesse. In Zeiten von Industrie 4.0 steigen auch die Anforderungen an die Digitalisierung der Produktionsdaten. Höhere Datendichten führen zu immer besserem Prozessverständnis, effizienterer Produktion und detailliert dokumentierter Qualität.

Die mehr als 60 Jahre Erfahrung im Bereich der berührungslosen Dickenmessung sind auch in die Produktsparte der laseroptischen Messsysteme eingeflossen. Der primäre Ansatz ist stets die Simplizität des Systems in den Aspekten Integration, Handhabung und Bedienung. Im Vordergrund stehen dabei die Systemperformance und Präzision, um die im Qualitätsmanagement wichtige Messmittelfähigkeit auch bei anspruchsvollen Messvorgaben sicher zu erreichen.

<Laser-Drei-Spur Messsystem für die Automobilindustrie

Laser-Drei-Spur Messsystem für die Automobilindustrie

» Wartungsarm und kompakte Bauweise

Die F5500 Messsysteme sind äußerst wartungsarm und können als Plug & Play Lösung zur berührungslosen und legierungsunabhängigen Dickenmessung von Flachprodukten wie Metallbändern oder Platten, Folien oder Kunststoff- und Textilbahnen eingesetzt werden. Die kompakte Bauweise ermöglicht eine problemlose Linienintegration auch in beengten Bauräumen.

Basierend auf dem Prinzip der Laserabstands- bzw. Differenzmessung wird je nach Anwendung das Laser-Triangulationsverfahren, oder das konfokal-chromatische Messverfahren angewendet. Dabei misst ein in einer Mechanik integriertes, gegenüberliegend platziertes Sensorpaar berührungslos von oben und unten gegen die Materialoberfläche.

Detailansicht des Laser-Dickenmessmesssystems mit konfokal-chromatischen Sensoren

Detailansicht des Laser-Dickenmessmesssystems mit konfokal-chromatischen Sensoren

Bei speziellen Applikationen erfolgt die Dickenmessung gegen eine Umlenkrolle mit einem Lichtbandsensor.

» Genaues Messen in dynamischen Prozessen

Grundlegend beruht bei allen Laseroptischen Messsystemen das Messprinzip der Differenzmessung auf konstanten Abstanden zwischen den Einzelsensoren. Thermische und dynamische Verformungen der Mechanik, wie etwa bei Temperaturänderungen bzw. hohen Scangeschwindigkeiten, haben ebenso wie Vibrationen und Schwingungen einen direkten Einfluss auf die Sensorgeometrie. Dieser Einfluss liegt zwar oft im Bereich von wenigen Mikrometern, kann aber ohne Kompensierung die Systemperformance um ein Vielfaches der Einzelsensorgenauigkeit beeinflussen.

Detailansicht des Lichtbandmikromter-Systems

Detailansicht des Lichtbandmikromter-Systems

» Dicke eines menschlichen Haares – oder „was ist ein Mikrometer?“

Um ein Gefühl für diese Abweichungen und Einflüsse zu bekommen folgend ein praktisches Beispiel. Nimmt man das durchschnittliche menschliche Haar, so ist dies etwa 0,05 bis 0,08 mm dick, also 50 bis 80 µm. Bei feinem Haar spricht man von etwa 20 bis 40 µm.

Die Genauigkeitsanforderungen an die Dickenmessung liegen häufig im tausendstel Bereich, also bei 10µm oder weniger. Die Herausforderung liegt nicht in der Wiederholgenauigkeit oder der Abtastrate, vielmehr ist die Konstanz in der Sensorgeometrie zum Messgut entscheidend.

So können z.B. bei Temperaturänderungen in der Messposition durch materialabhängige Ausdehnungskoeffizienten thermische Verformungen in der Mechanik entstehen. Diese führen schnell zu ein paar Mikrometern Abweichung in der Sensorgeometrie und so zu einem zusätzlichen Messfehler. Sehen oder beobachten kann man die meisten systeminhärenten Einflussgrößen nicht, aber alle wirken sich direkt auf das Messergebnis bzw. die Systemperformance aus.

Generell gilt, Abweichungen oder Änderungen in der Sensorgeometrie führen zu einem zusätzlichen Messfehler. Diese Einflussgrößen lassen sich nach system- und anwendungsbedingten Einflüssen unterscheiden.

Messsystem inhärente Einflussgrößen:

» Dynamische Verformung durch Traversierung der Mechanik
» Thermische Verformung durch Temperaturänderung
» Inhomogenität in den Eigenschaften des Referenzsamples
(Oberflächenrauheit, Dicke, …)

Anwendungsspezifische Einflussgrößen:

» Bandlage und Bandführung
» Rauheit und Reflexionseigenschaften der Oberfläche
» Beschichtungen und Fluide

» Unterscheidung zwischen Sensorgenauigkeit und Systemperformance

Begrifflichkeiten wie Mess- und Sensorgenauigkeit, Systemperformance und Wiederholgenauigkeit werden häufig miteinander vermischt und werbewirksam für den „Idealfall“ verwendet, ohne dabei Bezug auf die für den Kunden oder die Messaufgabe tatsächliche und reelle Systemgenauigkeit zu nehmen. Aus diesem Grund wird die Systemperformance stets als das Ergebnis sämtlicher Einzelgenauigkeiten und Einflussfaktoren der jeweiligen Anwendung angegeben.

In der Betrachtung der Messsystemgenauigkeit fließen also viele Faktoren ein. Neben der Linearität der Einzelsensoren, die die Sensorgenauigkeit für den jeweiligen Messbereich definieren, der Wiederholgenauigkeit und den thermischen Zusatzfehler der Sensorik, müssen alle oben genannten systembedingten Einflüsse ebenfalls in der Systemperformance mit bewertet werden.

Der zusätzliche „mechanische Einfluss“ richtet sich u.a. nach der Länge der Mechanik und dem Abgleichintervall des Messsystems.

» Erfahrung und Lösungskonzepte

 Prinzipiell kann MESACON die zusätzlichen Messfehler durch die langjährigen Erfahrungen auf dem Gebiet der berührungslosen Dickenmessung und mit den speziellen mechanischen Lösungskonzepten für dynamische und thermische Verformungen minimieren und vermeiden. So können im Vergleich zu anderen Marktbegleitern auch große Materialbreiten mit hohen Scangeschwindigkeiten bei traversierenden Anwendungen vermessen werden. Neben Mehrspurmessungen können auch individuelle Scanmuster über die Materialbreite oder in definierten Sektoren realisiert werden. Unterschiedliche Standardschnittstellen ermöglichen eine flexible und an Kundenbedürfnisse angepasste Integration in die Anlagenumgebung.

Die leistungsfähige und weltweit erprobte MESACON-Software bietet zahlreiche Möglichkeiten zur Datenfilterung und Auswertung der Messdaten. So kann zur Optimierung der Messaufgabe systemseitig die Auswahl der Signalpeaks bzw. die Signalmittelung frei konfiguriert werden.

Das intuitive Bedienkonzept bietet für die jeweilige Messaufgabe benutzerspezifische Einstellungen, wie die Messgutverwaltung, in der das Setting für das jeweilige Produkt individuell adaptiert, optimiert und per Dropdown vom Bediener ausgewählt werden kann. Optional sind auch kundenspezifische Erweiterungen für ein flexibles Wachsen mit neuen Anforderungen im Kontext von Industrie 4.0 möglich.

 » Flexibilität und punktgenaue Messung bis an den Rand

Viele messtechnische Herausforderungen können durch die Flexibilität F5500-Lasersysteme gelöst werden. Hohe Scangeschwindigkeiten von bis zu mehreren Metern pro Sekunde, Messungen mit Materialbreiten von über 4m, Messung von Materialien mit komplex strukturierten oder transluzenten Oberflächen und Messungen mit hohen Abtast- und Ausgaberaten.

Lasersystem mit Triangulationssensoren für besonders breite bahnförmige Materialien

Lasersystem mit Triangulationssensoren für besonders breite bahnförmige Materialien

Die Anwendungsgebiete im Automotive- und Industriebereich sind so vielfältig wie unterschiedlich. MESACON Lasersysteme eigen sich bestens zur online Vermessung der Materialdicke von Flachprodukten und bahnförmigen Materialien. Berührungslose und punktgenaue Messung bis an den Randbereich unabhängig von Material, Farbe und Beschichtung, auch bei schwierigen Oberflächen.

Für weitere Anwendungsbereiche bietet MESACON neben der Produktsparte der laseroptischen Messsysteme ein umfangreiches Produktspektrum weiterer Messanlagen.

Gerne beraten wir Sie um die bestmögliche Lösung für Ihre Messaufgabe.

Autor: Martin Kuß

Hinterlassen Sie eine Antwort

Sprachauswahl:
Warmwalzwerke
Dickenmessung im Warmwalzwerk
Kaltwalzwerke
Dickenmessung im Kaltwalzwerk
Beschichtungsanlagen
Beschichtungen messen
Mesacon Netzwerk

Quality Alliance

Mesacon hat sich mit Partnern in der Quality-Alliance zusammengeschlossen.