Eine der größten Herausforderungen in der Farbmesstechnik ist die Inline-Messung auf flüssige Produkte wie Lacke. Bisher mussten die Produkte in der Regel zuerst getrocknet werden, um eine zuverlässige Farbmessung durchführen zu können. Teilweise beträgt die Trocknungszeit bis zu 24 Stunden, was eine enorme Verzögerung im Herstellungsprozess verursacht und ein schnelles Eingreifen bei Prozessfehlern verhindert.
Für das Farbmesssystem Prodaisi Color Sensorsystem haben die Entwickler Sensoren von Micro-Epsilon mit intelligenter Software von Provitec kombiniert. Farben lassen sich damit in Echtzeit analysieren und exakte Messwerte ausgeben. Das Sensorsystem kann in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, wie z.B. in der industriellen Qualitätskontrolle zur berührungslosen Messung von Farben, Lacken, Lasuren, Ölen und Putz. Diese werden in Gebinden oder direkt nach dem Auftrag inline vermessen. Dies spart Kosten durch schnellere Prozesse und durch geringeren Materialverbrauch, da Fehler im Herstellungsprozess in Echtzeit erkannt werden und Ausschuss auf ein Minimum reduziert bzw. sogar eliminiert wird.
Anspruchsvolle Farbmessung
Lacke, Farben, Lasuren, Öle oder Putz sind im Herstellungsprozess flüssig. Eine berührende Messung kann nicht erfolgen, da dies eine Beschädigung von eingesetzten Sensoren zur Folge hätte. Eine exakte Farbmessung muss aber dennoch immer im selben Abstand zum Messobjekt durchgeführt werden, da eine Abstandsänderung den Lichtweg und somit das Messergebnis verändert. Es gilt: Eine Veränderung von 1mm Abstand, bewirkt eine Änderung des Farbwerts bzw. Helligkeitswerts um E von 1. Ein exaktes, vergleichbares Ergebnis kann auf diese Weise nicht generiert werden, eine korrekte Farbbestimmung ist nicht möglich. Daher ist eine berührungslose Messlösung nötig, bei der ein genau definierter Abstand eingehalten wird, um so reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten. In der Regel werden die Proben in Becher abgefüllt. Die Füllhöhe der Becher schwankt. Um einen konstanten Messabstand zu erreichen, muss die Position des Sensors bei jeder Messung neu angepasst werden. Nur dadurch wird die geforderte Genauigkeit von E = 0,1 erreicht. IO-Link hat deutlich mehr zu bieten als die bekannten Vorzüge. Dieser Fachartikel zeigt mit Beispielen aus der Praxis, wie Anwender sämtliche Vorteile der digitalen Schnittstelle nutzen. Das funktioniert ohne grossen Trainingsaufwand: Selbst Einsteiger ohne Vorkenntnisse können dank kostenfreiem Baumer How-to-Tutorial IO-Link Geräte schon nach 80 Minuten in die SPS integrieren. ‣ weiterlesen
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Wie Anwender das volle Potenzial smarter Sensoren ausschöpfen
Aufbau des Messsystems
Die komplette Messanlage besteht aus einer Steuerung, der z-Achse zur Abstandsregelung, einer weiteren Steuerungseinheit mit Kommunikationsschnittstelle zum Leitsystem, einem Datenspeicher und den Sensoren. Verbaut sind ein hochpräzises Inline-Farbmesssystem ColorControl ACS7000 mit ACS2-Ringsensor, ein Lichtleitersensor der Reihe OptoControl CLS1000 und ein Lasersensor OptoNCDT 1420-50 von Micro-Epsilon.
Der Messabstand wird über den Lasersensor definiert. Die Achse wird dazu solange verfahren, bis der Abstand zu 100 Prozent passend ist, auf ±25µm genau. Ist der richtige Abstand erreicht, löst ein Trigger-Impuls die Messung des Farbmesssystems aus. Der Sensor misst von oben auf die Oberfläche des Gebindes. Die Achse fährt im Anschluss wieder automatisch auf ihre Ausgangsposition. Über den Speicher lassen sich Farbrezeptur, Messdaten und Toleranzen sowie die Startposition der Achse festlegen. Der Lichtleitersensor dient der Lageerkennung und damit der Anlagensicherheit. Er verhindert, dass der Farbsensor in Flüssigkeit eintaucht oder gegen das Gebinde fährt. Das Sensorsystem vereint präzise Farbmessung und Analyse mit exakter Abstandsregelung und fortschrittlicher Softwarelösung. Mit einer hohen Messgenauigkeit bei einem Farbabstand von E = 0,08 hebt sich dieses System laut Hersteller deutlich von herkömmlichen Lösungen ab. Das System ist dabei flexibel einsetzbar, sowohl im Labor als auch für Inline-Anwendungen. Es ist zudem für die Analyse verschiedener Materialien konzipiert. Die berührungslose Messung sorgt dafür, dass die Proben nicht beeinträchtigt werden, was insbesondere in der industriellen Qualitätskontrolle von großer Bedeutung ist.
Der Farbsensor, der für die hochgenaue Inline-Farbmessung eingesetzt wird, besteht aus dem Controller zusammen mit einem Ringsensor. Um die Empfangsoptik des Sensors sind 24 Beleuchtungsoptiken angeordnet. Dies sorgt für eine konstante Ausleuchtung der Messobjektoberfläche, unabhängig von der Drehlage des Objekts. Der Ringsensor ist vor allem für strukturierte, hochreflektierende und metallisch-glänzende Oberflächen geeignet. Das Farbmesssystem bietet darüber hinaus eine Gesamt-Hub-Achse von über 300mm sowie eine Positioniergenauigkeit im Abstand von weniger als 50µm. Die flexible Einstellung der Startposition je Gebindegröße ermöglicht eine individuelle Anpassung an unterschiedliche Produktionsanforderungen. Mit einem Messfleck von 3×2, 5 oder 9mm können spezifische Anforderungen in der Farbmessung optimal erfüllt werden.
Bedienung und Datenmanagement
Die intuitive Bedienung des Systems erleichtert die Integration in bestehende Produktionsprozesse. Die Rezeptverwaltung unterstützt mehr als 10.000 verschiedene Farbrezepte, was eine effiziente Verwaltung und Nutzung von Farbstandards ermöglicht. Außerdem bietet das Color Sensor System umfassende Datenexportmöglichkeiten sowie eine Anbindung an übergeordnete Systeme über MQTT und OPC UA, wodurch eine nahtlose Integration in bestehende Anlagensteuerungen möglich ist. Im laufenden Produktionsprozess werden die aktuellen Fertigungs- und Qualitätsdaten von den einzelnen Maschinen und Arbeitsplätzen direkt über die Systemsoftware erfasst und in der SQL-Datenbank gespeichert – für eine durchgängige, transparente Fertigung sowie einen gleichbleibend hohen Qualitätsstandard. Zudem ist eine statistische Aufbereitung der Daten für Arbeitsvorbereitung, Qualitätsmanagement, Produktion sowie Geschäftsführung und Controlling möglich. Alle Daten lassen sich einfach und strukturiert entsprechend der geforderten Aufgaben darstellen und analysieren. Entscheidungen in der Produktion und der Arbeitsvorbereitung werden vereinfacht und bilden die Basis für das Qualitätsmanagement und die Produktionseffizienz.
