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4-2019

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Fachzeitschrift für Industrielle Automation, Mess-, Steuer- und Regeltechnik

Qualitätssicherung

Qualitätssicherung Kontrollierte Erwärmung Der Energie-Eintrag und die Messung müssen synchronisiert werden. Dies geschieht mithilfe einer Software. EVT hat dafür den Eye- Vision Thermo Controler (EVTC) entwickelt. Damit können mit fast jeder Thermokamera nicht nur passive sondern vor allem die verschiedenen aktiven Thermografieanwendungen realisiert werden. Dies bedeutet sowohl Impuls- als auch Lockin-Thermografie. Werden passive Verfahren eingesetzt, bietet der bietet der EVTC die Möglichkeit Referenzobjekte zu prüfen und die Daten als Master zu speichern. Bei der Messung des Prüfobjektes wird der aufgenommene Temperaturwert mit dem des Masters verglichen. Bild 4: Skizze der Funktionsweise der Lockin-Thermografie mit unterschiedlichen Beleuchtungsmethoden ler und quantitativer Fehlernachweis möglich. Laser-angeregte Thermographie Die Laser-angeregte Thermographie gilt als Alternative zu konventionellen Anregungsarten wie Blitzlampen und Halogenstrahler. Sie bietet eine homogenere Anregung und kann auch noch aus größerer Entfernung durchgeführt werden. Deshalb eignet sie sich zur schnellen Prüfung großer Flächen. Induktionsthermographie Bei der Induktionsthermographie erfolgt der Energieeintrag mittels induzierter Wirbelströme. Diese erzeugen beispielsweise an Rissen hohe thermische Signale, die dann gemessen werden können. Das Verfahren bietet niedrige Prüfzeiten und eignet sich besonders zur Prüfung metallischer Strukturen. Ultraschall-Thermographie Bei dieser Methode wird Ultrschall (Leistungsultraschall) in den zu prüfenden Werkstoff eingekoppelt. Die Position der Einkoppelstelle ist unerheblich, da sich Ultraschall im Werkstoff über längere Strecken ausbreitet. Im Bereich von Rissen oder anderen Veränderungen erzeugen die Schwingungen Reibungsverluste. Die entstehende Wärme wird emittiert und kann mit der Wärmebildkamera aufgenommen werden. Diese Methode wird bei feinsten oder tiefer liegenden Rissen sowie bei Materialien mit niedrigem Wärmeleitkoeffizient eingesetzt. Anwendungsbereiche aktiver Wärmefluss- Thermografie Die aktive Wärmefluss-Thermographie lässt sich in verschiedensten Industriebereichen einsetzen, vor allem wo es wichtig ist durch zerstörungsfreie und berührungslose Prüfung strukturelle Schwächen festzustellen, wie z. B. Haftungsschwächen, Risse, Delaminationen, Blasen, Lufteinschlüsse, Korrosionsbildung sowie die Prüfung der Festigkeit von Schweiß-, Klebe- oder Lötverbindungen. Zudem ist eine wesentliche Aufgabenstellung die Schichtdickenbestimmung an Lacken, Filmen und Furnieren sowie die Erkennung feinster Materialunterschiede. Aber auch zur Prüfung von Nahrungsmitteln kann die Thermographie-Prüfung sehr hilfreich sein, z. B. bei der Erkennung von Fremdkörpern. Man könnte Fremdkörper in Kaffeebohnen leicht erkennen. Das Produkt unterscheidet sich von den Fremdkörpern (Gummi- und Holzstücke) in der Wärmekapazität, so dass sie nach dem Wärmeimpuls unterschiedliche Temperaturen aufweisen. Im Thermographiebild würde man einen deutlichen Unterschied sehen. Das Prüfsystem Um eine Thermographie-Messung durchführen zu können, benötigt man mehrere aufeinander abgestimmte Komponenten: Anregungssystem, Trigger bzw. Ansteuerungssoftware, Infrarotkamera und Auswertesoftware. Beispiel: Während des gesamten Prozesses werden die Temperaturen aufgenommen und gespeichert. Dann wird während der Produktion die Prozesstemperatur des Prüflings gemessen und die Werte miteinander verglichen. Sind die Werte gleich, wurde der Prozess erfolgreich durchgeführt. Unterscheiden sich die Werte, dann kann über die Software entweder ein Alarm bzw. eine Warnung erfolgen oder sofort über die Kommunikation mit der Maschine dieses fehlerhafte Material ausgeschleust werden. Dazu ist in der Software ein entsprechendes Prüfprogramm hinterlegt. Außerdem sind die wichtigsten Kommunikationsprotokolle wie Profinet, Modbus, Ethercat, Ethernet, usw. enthalten, um mit der Maschine zu komminizieren. Timing Das Timing bei der Lockin-Thermografie, aber auch bei der Impulsthermografie spielt eine entscheidende Rolle für die erfolgreiche Thermobilddatengewinnung. Daher wurde der EVTC entwickelt. Damit können auch mit nicht echtzeitfähigen Rechner Betriebssystemkombinationen wie z. B. Windows Thermoauswertungen realisiert werden. Bei der Impulsthermografie steuert der EVTC die Anregungsquelle. Hier hat der EVTC verschiedene Steuerausgänge um von einem Blitz (klassische Blitzröhre, Laser) über die unterschiedlichsten Wärmequellen Infrarotstrahler, Halogenleuchte anzusteuern und die Bildaufnahme zum definierten Zeitpunkt zu starten. Unterschiedliche Anregungsformen Für die eigentliche Lockin- Thermo grafie stehen sowohl eine sinusförmige Anregung der Wärme quellen, wie auch eine rechteckige Anregung zur Auswahl. Da der EVTC die Anregung steuert, steuert er den Bildaufnahmeprozess entweder über das EVTC- Comm Protokoll oder über einen eingebauten Triggereingang und -ausgang zur direkten Ansteuerung der Kamera. Dies funktioniert nur, wenn die verwendete Kamera über einen solche Ansteuerungs- 10 PC & Industrie 4/2019

Fadenzählen leicht gemacht Carbon im Fadenkreuz der optischen Qualitätskontrolle Carbonfilamente: schwarz, glänzend, und bis zu 1000 Fäden parallel – die Herausforderung für zuverlässige Qualitätssicherung. Fotos: opdi- tex GmbH Hochleistungsbauteile aus Carbon sind in unserer heutigen Welt üblich geworden. Ob als Fahrradrahmen, als Autochasis oder als Roboterarm, Hauptsache leicht, stabil und bruchfest. Diese Eigenschaften kann ein Carbongelege aber nur erfüllen, wenn die Basis CFK Bändchen fehlerfrei sind, keine abstehenden Flusen oder gebrochene Filamente aufweisen, konstant breit und gleich mäßig strukturiert sind. Um höchste Qualität sicherzustellen, muss die Produktion zuverlässig überwacht werden – und dabei stellen sich Herausforderungen, die über die Textilinspektion weit hinausgehen. Carbon ist stark abrasiv und damit Gift für Glasflächen, sie werden blind. Es ist leitend und dringt in die kleinsten Ritzen – es verträgt sich somit nicht mit Elektronik. Und es wird als Fadenschar hergestellt, bis zu 1000 Fäden laufen parallel, berühren sich, flippen oder schwingen. Zu allem Überfluss sind sie auch noch spiegelnd oder matt schwarz – je nach Beleuchtungsund Betrachtungwinkel. Spezielle Sensorlösungen Passende Sensoren sind hierfür nicht leicht zu entwickeln – aber es gibt sie. Basierend auf einer weltweit einmaligen Retroreflextechnik, hat Opdi-tex Sensoren entwickelt, welche bei Breiten bis zu mehreren Metern Filamentbändchen erfassen können. Dabei wird deren Breite bestimmt, abstehende Flusen werden gesucht, gefunden und dokumentiert. Bei kurzzeitigen Berührungen schlägt das System auf Wunsch Alarm. Die Sensoren sind einfachst zu handhaben und mit einer Auswerteelektronik versehen, so dass nach außen eine IP65-dichte Netzwerkverbindung genügt, um diese in eine Steuerung integrieren zu können. Auf der passenden Basis können darüber hinaus Sensoren für die Gelegebewertung geliefert werden, die eine Analyse mehrlagiger Gewebe zulassen. Anwendungen Weltweit sind über 2000 von opdi-tex individuell entwickelte Vision-Systeme erfolgreich im Einsatz, von der Automobilbranche, Print, Food, über Textil bis hin zur Verpackung. • opdi-tex GmbH info@opdi-tex.de www.opdi-tex.de Hochaufgelöste Zeilenscanner von opdi-tex haben alles im Blick. Im Scan sind sämtliche Glanzeffekte verschwunden, dafür werden sogar kleine, abstehende Fasern

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