Grundprinzip der Infrarot-Messtechnik ist die Tatsache, dass alle Körper entsprechend ihrer Eigentemperatur messbare Energie u.a. im infraroten Wellenlängenbereich abstrahlen. Durch eine spezielle Optik wird die abgestrahlte Infrarotenergie auf einen Detektor fokussiert, der das Infrarotsignal in ein elektrisches Signal umwandelt. Das Infrarot-Messverfahren bietet gegenüber der traditionellen berührenden Messung mit Kontaktthermometern folgende Vorteile: Die Temperaturbestimmung erfolgt zerstörungsfrei aus einer sicheren Distanz, sodass das Messobjekt nicht berührt oder beschädigt wird. Zudem kann die Messung genauer erfolgen, da sie rückwirkungsfrei ist – ein Ableiten von Wärme wie bei kontaktierenden Messungen entfällt. Durch die kurzen Ansprechzeiten kann das Messen an bewegten Objekten in Echtzeit erfolgen. Anwendungsbezogene Systemlösungen Raytek bietet anwendungsspezifische Systemlösungen, die auf die unterschiedlichen Anforderungen der Industriebranchen zugeschnitten sind. Das Produktspektrum umfasst Temperaturmesssysteme für das Tiefziehen von Kunststoffen (TF150), für das Extrusionsbeschichten von Papier und Folien (EC150), für das Verarbeiten von Glas, wie etwa Biegen und Vorspannen (GS150/GS150LE), für die Gipsplattenherstellung (TIP450) und die Überwachung von Zementdrehrohröfen (CS210). Zentraler Bestandteil all dieser Systeme ist der Infrarot-Linescanner MP150, der standardmäßig Temperaturen im Bereich von 20 bis 1.200°C erfasst. Höhere Temperaturen sind bei Bedarf ebenfalls möglich. MP150-Linescanner enthalten nur einen einzelnen Punktsensor, der über einen motorgetriebenen Spiegel ein bis zu 90° weites Gesichtsfeld abtastet und bis zu 1.024 Temperaturpunkte auf einer Zeile erfasst. Daraus ergeben sich im Vergleich zu herkömmlichen Zeilen- und Matrixkameras zwei Vorteile, nämlich präzise Ergebnisse und Kostenersparnisse, da die Optik einfach gehalten werden kann. Ein weiterer Vorteil gegenüber Zeilen- und Matrixkameras ist der weite Gesichtsfeldwinkel bis 90°, der geringere Messentfernungen und dadurch den Einsatz selbst an breiten Bandprozessen ermöglicht. Ein im MP150-Linescanner integrierter Linienlaser erzeugt auf der zu messenden Oberfläche eine sichtbare rote Linie und erleichtert die Ausrichtung auf das Messobjekt. Das Gerät scannt bis zu 150 Zeilen pro Sekunde. Das Messobjekt wird am Sensor vorbeibewegt, und das System erzeugt durch das Aneinanderfügen von Messzeilen ein zweidimensionales Bild, das an einem angeschlossenen PC angezeigt werden kann. Mithilfe der DataTemp DP-Software können zudem Temperaturprofile und Thermobilder dargestellt, ausgewertet und zur späteren Analyse gespeichert werden. Des Weiteren ermöglicht die Software die Unterteilung des Thermobilds in eine beliebige Anzahl von rechteckigen Messfeldern (Zonen), die beispielsweise der Anordnung der Heizelemente im Wärmeofen entsprechen. Die Software analysiert die Temperaturverteilung innerhalb jeder Zone nach einer bestimmten mathematischen Funktion (z.B. Maximum, Minimum, Mittelwert) und erleichtert so die manuelle oder automatische Steuerung der einzelnen Heizelemente. Das Erkennen von Fehlstellen bewirkt einen Alarm: Auf dem angeschlossenen Bildschirm erscheint eine Alarmmeldung mit Angabe der Zeit und der Position der Fehlstelle. Diese Informationen werden automatisch in einer Alarmdatei gesichert. Alle MP150-Systeme bieten zudem Flexibilität bei der Ankopplung an bereits bestehende, übergeordnete Prozessüberwachungssysteme und übermitteln Zonenergebnisse, Alarmsignale sowie Statusmeldungen per Hardware (z.B. über analoge/digitale Ausgangsmodule) oder Software (z.B. über die OPC-Schnittstelle). Gleichmäßige Materialdicke in der Kunststoffverarbeitung Bei der Herstellung von Kunststoffformteilen im Tiefziehverfahren sind eine gleichmäßige Materialstärke und eine definierte Temperaturverteilung im Material Voraussetzung für eine effektive Materialausnutzung bei hohem Qualitätsstandard. Das TF150-System ermöglicht es, die Prozesstemperatur vom Linescanner entweder unmittelbar nach dem Extruder oder direkt vor dem Tiefziehwerkzeug erfassen zu lassen. Bei der Messung unmittelbar nach dem Extruder werden unterschiedliche Temperaturen des Grundmaterials aufgrund ungleichmäßiger Walzenstellungen erfasst. Ist das Material an einer Seite dünner als an der anderen, tritt dort eine stärkere Erwärmung auf, die über das Thermobild sichtbar gemacht wird. Die Temperaturmessung direkt vor dem Tiefziehwerkzeug ermöglicht die Materialkontrolle unmittelbar vor der Verformung. Qualität von Extrusionsprofilen in Echtzeit überwachen Das EC150-System kommt insbesondere bei der Qualitätsüberwachung von Extrusionsbeschichtungen zum Einsatz. Bei diesem Verfahren wird eine Kunststoffschmelze aus dem Extruder auf Papier oder Folie aufgebracht. Der Abstand zwischen der Extruderdüse und den Andruckwalzen beträgt in der Regel 75 bis 350mm. Innerhalb dieses Bereiches muss die Schmelze eine Temperatur von ca. 320°C erreichen, damit sich der Kunststoff fest mit dem Substrat verbinden kann. Der Linescanner erfasst kontinuierlich das Temperaturprofil über die gesamte Breite der Schmelzfahne. Ist das Material an einer Stelle dünner, so ändert sich die Temperatur. Somit wird durch das EC150-System indirekt auch die Schichtdicke kontrolliert. Bei zu großen Temperaturunterschieden (Kantenschlagen am Rand, Löcher in der Schmelze) liefert das EC150-System der übergeordneten Prozesssteuerung einen Alarm, wodurch die fehlerhafte Stelle dokumentiert und anschließend herausgeschnitten werden kann. Hohe Ansprüche an Glasverarbeitung: ohne Bruch Das GS150-System wurde zur Überwachung und Optimierung von glasverarbeitenden Prozessen entwickelt, in denen die Temperaturüberwachung von herausragender Bedeutung ist. Falsche Temperaturwerte oder zu rasche Temperaturveränderungen bewirken eine ungleichmäßige Ausdehnung und führen zu ungerichteter Abkühlung. Qualitätsprobleme entstehen auch beim Glasbiegen durch zu geringe oder ungleichmäßige Erwärmung der Glasscheibe. Das System liefert Daten zur Temperaturverteilung der Glasscheibe, sodass Deformationen im Glasinneren erkannt und Glasbruch vermieden werden können und die Ausschussrate sinkt. Beim Erkennen von Fehlstellen wird ein Alarm ausgelöst, der ein sofortiges Eingreifen in den laufenden Prozess ermöglicht. Durch vorab definierte Konfigurationen ermöglicht das GS150-System eine schnelle Anpassung an sich ändernde Produktparameter (z.B. Scheibengröße, Glasdicke), Einrichtzeiten können dadurch verringert werden. Dauerhaft hohe Qualität mithilfe von IR-Temperaturmesssystemen Anwendungsbezogene IR-Temperaturmesssysteme tragen in vielen Anwendungen zu einer dauerhaft hohen Rentabilität bei. Durch die Dokumentation der Produktqualität kann die Effektivität gesteigert und die Ausschussrate vermindert werden. Zudem erhöht sich die Produktivität, da es u.a. möglich ist, prozessspezifische Konfigurationen zu programmieren und zu speichern. Hannover Messe 2012 Halle: 11 Stand: F41
Thematik: Allgemein
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