Dicke und Breite von Blechen berührungslos messen

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Temperatureinfluss wird kompensiert

Ein konstanter Messspalt ist in Verbindung mit dem O-Rahmen Grundvoraussetzung für präzise Ergebnisse. Dabei hat sich die Überwachung des Messspalts mit zusätzlicher Wegsensorik oder iterativer Kalibrierung zu prozessunkritischen Zeiten bewährt. Temperaturänderungen beeinflussen die Geometrie des Anlagenrahmens und daher den Messspalt. Diese temperaturbedingten Änderungen erfolgen allerdings nur langsam, deswegen ist in der Regel genügend Zeit, die notwendigen Aktionen auszuführen, ohne den Herstellungsprozess zu gefährden.

Abhilfe schafft in diesem Fall das von Micro-Epsilon patentierte Konzept des „Kompensationsrahmens“. Dabei wird ein zusätzlicher, temperaturinvarianter Rahmen parallel zum Ober- und Untergurt in das System integriert und die Halterung eines jeden Messsensors mit einem sogenannten Kompensationssensor erweitert. Die Kompensationssensoren messen den Abstand der Halterung zum Kompensationsrahmen. Eine Veränderung des Messspalts wird damit zu 100 % auf die Abstände der Kompensationssensoren zum Kompensationsrahmen übertragen. Die Änderung lässt sich dadurch sozusagen herausrechnen und der Messspalt in einem unkritischen Niveau konstant halten.

Identifizierung der Kanten ist möglich

Aufgrund der hohen lateralen Auflösung der Liniensensoren können neben der Dickenmessung die Kanten des Messguts ausgezeichnet identifiziert werden. Dies ermöglicht es, in Längsteilscheren das Querprofil für jeden einzelnen Ring zu ermitteln. Für Verfahren mit großem Messfleck ist dies sehr schwierig, weil die laterale Auflösung des Verfahrens für diese Messaufgabe oft nicht ausreicht, wenn die gespaltenen Streifen schmal sind. Für Ringe, die aus Bändern geschnitten werden und die sehr eng an der Mindest-Toleranzgrenze liegen, kann mit der Hilfe einer auf Profilscannern basierten Dickenmessanlage die Ausbeute erhöht werden, die aus einem Coil gewonnen wird. Ein produzierter Ring kann noch in der Toleranz liegen, während der benachbarte nicht mehr oder nicht innerhalb dieses Auftrags verkauft werden kann. Wenn nur ein Dickenprofil vorliegt, dessen laterale Auflösung ungenau ist, so wird eventuell ein Ring mit akzeptablem Maß nicht mehr in Umlauf gebracht.

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 und 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.

Eine weitere Applikation, für die die Laserlinien-Sensoren prädestiniert sind, ist die Dickenmessung von Laminatblechen. Die Laserlinien-Scanner erfassen die geometrischen Abmessungen solcher Bleche und erkennen Welligkeiten, die Aufschluss über Probleme im Prozess geben.

Ihre Stärken zeigen Laser-Profil-Sensoren insbesondere bei der Erfassung von strukturierten Oberflächen. Bei der Herstellung von Riffel- oder Warzenblech ist nicht nur die Grunddicke, sondern auch die Gesamtdicke des hergestellten Produkts von Interesse. Sowohl Verfahren mit einem großen Messfleck, beispielsweise die Nutzung von Röntgen- oder Isotopenstrahlung, als auch solche mit sehr kleinem Messfleck, wie die punktförmige Laser-Triangulation, oder gar berührende Verfahren sind nicht in der Lage, diese Aufgabe zu lösen.

Die Laserlinien-Sensoren besitzen je nach Messbereich eine maximale Linienbreite von 64 mm. Weil die Geometrie der Walze, mit der das Tropfen- oder Warzenprofil in das Blech gewalzt wird, bekannt ist, kann der Sensor so positioniert werden, dass sowohl das Maximum der Warze als auch die Grunddicke des Bleches von der Laserlinie sicher erfasst werden. MM

* Dipl.-Inform. Achim Sonntag ist Leiter Anlagen und Systeme bei der Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG in 94496 Ortenburg, Tel. (0 85 42) 1 68-0, Fax (0 85 42) 1 68-90, Achim.Sonntag@micro-epsilon.de

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