Messtechnik

Messen der Sollbruchstelle mit Lasersensoren sichert Funktionsfähigkeit von Airbags

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Im Allgemeinen kann eine Dickenmessung mit zwei verschiedenen Anordnungen geschehen. Ist der Abstand zu einer Auflage, worauf das Objekt liegt, bekannt, kann die Dicke des Objektes darüber bestimmt werden. Bei den meisten industriellen Messungen reichen Anordnungen mit Laserpunktsensoren aus.

Zwei Laserpunktsensoren genügen zur Dickenbestimmung

Auch bei der Dickenbestimmung mit zwei Sensoren werden bei den meisten Anwendungen Laserpunktsensoren verwendet. Dabei stehen die zwei Sensoren sich gegenüber und das Material wird zwischen beiden Sensoren hindurchgeführt. Durch die Verrechnung beider Sensorwerte kann somit die Dicke des Materials ermittelt werden (Bild 1 – siehe Bildergalerie).

Im Unterschied zu der üblichen Messung der Differenz der Distanzen mit Hilfe von Laserpunktsensoren werden in diesem Fall Laserliniensensoren eingesetzt. Dies bietet insbesondere Vorteile bei komplexeren Auswertungen, wie sie in diesem Fall nötig sind.

Es wird auf jede Seite des Messobjektes eine Laserlinie projiziert und die Aufrissnaht mit zwei Sensoren von beiden Seiten abgetastet. In dieser Anwendung wurde der MEL M2D-ETH 17/10 verwendet, wobei sich auch alle anderen beschriebenen Sensoren geeignet hätten.

Lasersensoren zur Auswertung mit PC verbunden

Beide Lasersensoren in der Anordnung sind über Ethernet mit einem PC verbunden, der die Auswertung übernimmt. Ein Vorteil bei der Verwendung von zwei Sensoren ist die Kompensation von seitlichen Bewegungen und Änderung der Höhe, solange die Airbagnaht im Messbereich der Sensoren bleibt. Auch eine Verkippung kann durch geeignete Berechnungen ausgeglichen werden.

In Bild 2 ist ein Profil eines einzelnen Sensors zu sehen. Die Nut in der Mitte der Abbildung zeigt die Aufrissnaht der Abdeckung. Die Nahttiefe der Abdeckung beträgt zirka 1,3 mm und kann mit einer Genauigkeit von ±0,03 mm gemessen werden.

Für beide Höhenprofile muss der Punkt bestimmt werden, für den die Dicke gemessen werden soll. Bei der Seite mit der Aufrissnaht ist dies der Punkt in der Talsohle der Naht. Dazu wird auf der Kontur nach dem am weitesten vom Sensor entfernten Scanpunkt gesucht, nachdem eine mögliche Verkippung rechnerisch eliminiert wurde.

Position des Scanpunktes auf der Kontur wird überprüft

Ist dieser Scanpunkt gefunden, muss auf jeden Fall überprüft werden, ob dieser Punkt auch auf der Kontur liegt. Um diese durch Reflexionen entstandenen Scanpunkte auszuschließen, werden die Nachbarpunkte des Kandidaten dahingehend untersucht, ob diese auch in ihrem Abstandswert in der näheren Umgebung liegen.

Die Nachbarpunkte und der Maximalpunkt werden quadratisch interpoliert. Diese Funktion ist somit die mathematische Beschreibung für die tiefste Stelle in der Aufrissnaht. Bestimmt man das Minimum dieser Funktion, hat man einen stabilen Distanzwert für die tiefste Stelle in der Naht.

Die Auswertung aller Scans entlang der Aufrissnaht wird nach der Aufnahme der Daten im PC durchgeführt. Werden alle Punkte der Talsohle über alle Scans betrachtet, ergibt sich eine Linie von Punkten. Die Auswertung trifft nun eine Auswahl von Punkten, die zur Qualitätsbestimmung betrachtet werden sollen. Dies geschieht hier dadurch, dass nur alle 2 mm in Verfahrrichtung ein Scan ausgewertet wird.

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