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Präzise Dicken- und Breitenmessung mittels Laserlinien-Sensoren:

: Micro-Epsilon


Die Banddicke ist eine der wichtigsten Größen bei der Herstellung von Aluminiumbändern. Sie ist für die Weiterverarbeitung von entscheidender Bedeutung. Aber auch die Breite spielt eine wichtige Rolle im Produktionsprozess, beispielsweise dann, wenn das Material in einzelne Ringe gespalten wird. Eine hochgenaue Fertigungsüberwachung ist daher ein Muss. Mit Laserlinien-Sensoren von Micro-Epsilon funktioniert dies zuverlässig und gut.

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C-Rahmen eignen sich vor allem bei Anwendungen an schmalen Bändern. Beim C-Rahmen werden die Sensoren an Ober- und Unterschenkel fest montiert. Der Rahmen wird als Einheit bewegt, um die Messposition zu erreichen.

C-Rahmen eignen sich vor allem bei Anwendungen an schmalen Bändern. Beim C-Rahmen...

Der Markt der Aluminiumherstellung und -verarbeitung ist hart umkämpft, die Konkurrenz groß. Für die Hersteller bedeutet dies, dass sie unterschiedlichste Herausforderungen zu meistern haben, um wettbewerbsfähig zu bleiben – angefangen von der Optimierung diverser Fertigungsprozesse bis hin zur Einhaltung diverser Normen und Grenzen. Um all die geforderten Auflagen einhalten zu können, sind verschiedene Größen zu vermessen und präzise zu bestimmen. Dazu braucht es entsprechende Messanlagen, die als konstantes, sicheres und hochgenaues Kontrollorgan im Herstellungsprozess fungieren.

In Warm- oder Kaltwalzprozessen entstehen Abweichungen vom Sollmaß oft schon am Anfang der Fertigungskette. Schwankt die Dicke und weichen Dicke und/oder Breite vom Sollwert ab, sind nicht nur die Materialkosten nicht mehr stimmig, sondern auch Qualitätseinbußen die Folge. Diese könnten bei der Weiterverarbeitung von Produktionsgütern Schwierigkeiten verursachen und am Ende zu Reklamationen und massiven Geldeinbußen führen können.

Drei Messverfahren im Vergleich

Es gibt drei unterschiedliche Prinzipien, die derzeit den Sektor der Metalldickenmessung dominieren: Berührende, radiometrische und optische Verfahren. Bei berührenden Verfahren wird vorzugsweise je ein Messkopf ober- und unterhalb des Objekts verwendet. Allerdings verschleißen solche Messgeräte oftmals ziemlich schnell. Darüber hinaus wird lediglich an einzelnen Punkten gemessen, was nur eine grobe Aussage über den Dickenverlauf möglich macht.

Radiometrische
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Dickenmessung mit integrierter Breitenmessung in einem System.

Dickenmessung mit integrierter Breitenmessung in einem System.

Verfahren arbeiten mit isotoper Strahlung oder einer Röntgenquelle, die allerdings durch das Blech gedämpft wird. Dessen mittlere Dicke lässt sich aus der Differenz der gesendeten und empfangenen Strahlung bestimmen. Die Zuverlässigkeit dieses Verfahrens hängt allerdings von der jeweiligen Legierung und Materialbeschaffenheit ab. Dazu kommt der Aufwand für den Strahlenschutz und für regelmäßige Sicherheitsprüfungen, die natürlich mit regelmäßigen Kosten verbunden sind.

Optische Verfahren auf Basis der Lasertriangulation bieten gegenüber anderen Verfahren erhebliche Vorteile. Sie messen berührungslos und verschleißfrei. Zudem hat man die Möglichkeit, unabhängig von der Materialbeschaffenheit eine exakte geometrische Messung in Bezug auf die Bandoberfläche durchzuführen.

Hohe Präzision erreichbar

Bei der neuesten Generation der Dickenmessanlagen von Micro-Epsilon kommen Laserlinien-Triangulationssensoren (= Profilsensoren) zum Einsatz. Diese generieren weitere Vorteile. Bei der Verarbeitung von Kaltband entstehen oft große vertikale Bewegungen, bei Längsteilanlagen beispielsweise ist das durch die Kräfte der Messer auf das Band der Fall. Laserpunkt-Sensoren stoßen bei dieser Applikation an ihre Grenzen. Die höhere Informationsdichte, die von einem Profilsensor generiert wird, zeigt hier ihre Vorteile. Beim Profilsensor wird der Laserpunkt zu einer Linie ausgeweitet. Der Messwert ergibt sich aus einer „Best-Fit-Geraden“ durch die vom Sensor erzeugte Punktewolke. Damit ist die Relation Abstand zu Auflösung des Liniensensors erheblich besser, als die des Punktsensors, da die Änderung dieser Geraden aus dem
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Der Laserpunkt wird zu einer Laserlinie ausgedehnt, wodurch mehr Messwerte auf einer größeren Fläche gemittelt werden (Best-Fit-Gerade). Das erhöht die Präzision der Messung.

Der Laserpunkt wird zu einer Laserlinie ausgedehnt, wodurch mehr Messwerte auf...

Zusammenspiel vieler Teilauflösungen berechnet wird. Es stehen also wesentlich mehr Messwerte auf einer größeren Fläche zur Verfügung, die gemittelt eine höhere Präzision schaffen.

Durch die „Best-Fit-Gerade“ wird dieses Merkmal in Summe so erhöht, dass die Auflösung des Liniensensors letztlich bei einem größeren Messabstand besser ist als die des Punktsensors. Mit den vorhin erwähnten Maßnahmen lässt sich mit Linien-Scannern ein Arbeitsspalt von 190 mm mit einem Messbereich von 40 mm und einer Präzision von ±5 µm erreichen, während mit Punktsensoren in diesen Bereichen nur ungefähr ±25 µm realisiert werden können.

Konstanter Messspalt beim O-Rahmen

Bei der differentiellen Dickenmessung mit Abstandssensoren ist der konstante Sensorabstand von Bedeutung. In der Regel werden zwei unterschiedliche Konstruktionstypen eingesetzt, die aufgrund ihrer Form als sogenannte C-Rahmen oder O-Rahmen bezeichnet werden. Beim C-Rahmen werden die Sensoren an Ober- und Unterschenkel fest montiert und der Rahmen wird als Einheit bewegt, um die Messposition zu erreichen. C-Rahmen eignen sich vor allem bei Anwendungen an schmalen Bändern, da bei wachsender Materialbreite die Schwingungsanfälligkeit des oberen Gurtes zunimmt. Der Vorteil des C-Rahmens liegt darin, dass er beim Einfädeln oder in Gefahrensituationen durch einen sogenannten Skieffekt (Band krümmt sich einseitig nach oben) oder durch Alligator-Effekte (Band krümmt sich nach oben und unten) am Bandanfang komplett aus der Linie entfernt werden kann. Dazu benötigt
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Messungen per O-Rahmen sind extrem präzise und dank der kompakten Bauform auch bei beengten Platzverhältnissen möglich.

Messungen per O-Rahmen sind extrem präzise und dank der kompakten Bauform auch...

er allerdings Platz, der oft nicht vorhanden ist.

In solchen Fällen überzeugt der O-Rahmen mit seiner kompakten Bauform. Gerade aufgrund des konstanten Messspalts, der ein entscheidendes Kriterium für die Präzision einer solchen Anlage darstellt, bietet der O-Rahmen große Vorteile. Diese Anlagenbauform basiert auf einem stabilen Rahmen, der in die Produktionslinie integriert wird. Mittels des steifen Rahmens können Bandbreiten von bis zu 4.000 mm auf Dicke, Profil, Breite etc. getestet werden.

Prädestiniert für die Dicken-, Breiten- und Kantenmessung

Durch die hohe laterale Auflösung der Liniensensoren können neben der Dicke auch die Kanten des Messguts ausgezeichnet identifiziert werden. Dies ermöglicht es, in Längsteilscheren das Querprofil für jeden einzelnen Ring zu ermitteln. Die Möglichkeit der Kantendetektion lässt auch eine präzise Breitenmessung zu. Dazu wird zusätzlich zur Sensorik für die Dickenmessung ein dritter Laserlinien-Sensor in das System integriert, der unabhängig positioniert werden kann. So können die beiden Kanten eines Streifens synchron erfasst werden, ein eventuelles Schwärmen hat keinen Einfluss auf das Messergebnis. Während die Dickensensorik permanent über die Breite des gesamten Materials bewegt wird, wird der Breitensensor jeweils am nächsten Schnittspalt
positioniert. Sobald beide Sensoren die Kante des Streifens detektieren, wird die Breitenmessung für den Streifen durchgeführt.

Control 2017:

Halle 4, Stand 4108



C-Rahmen eignen sich vor allem bei Anwendungen an schmalen Bändern. Beim C-Rahmen werden die Sensoren an Ober- und Unterschenkel fest montiert. Der Rahmen wird als Einheit bewegt, um die Messposition zu erreichen.
Dickenmessung mit integrierter Breitenmessung in einem System.
Der Laserpunkt wird zu einer Laserlinie ausgedehnt, wodurch mehr Messwerte auf einer größeren Fläche gemittelt werden (Best-Fit-Gerade). Das erhöht die Präzision der Messung.
Messungen per O-Rahmen sind extrem präzise und dank der kompakten Bauform auch bei beengten Platzverhältnissen möglich.


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Bericht in folgenden Kategorien:
Messdatenerfassung, Lasergestützte Messtechnik

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