Glanzfaktor und Farbwert in der Türproduktion prüfen

Ein auf die Herstellung von Wohnungstüren spezialisiertes Unternehmen muss hohe Qualitätsanforderungen an die Produktion stellen. Das betrifft nicht nur die Fertigung der Türen selbst, sondern auch deren Lackierung. Der korrekte Glanzgrad von lackierten Türen konnte bislang vielfach nur durch ein Handmessgerät ermittelt werden, das man auf die Oberfläche aufsetzen musste. Die Qualitätsprüfung ließ sich mit diesem Verfahren nur stichprobenartig durchführen und barg daher die Gefahr von aufwendigen Nacharbeiten. Eine permanente und damit durchgängig automatisierte Prüfung sowohl des gleichmäßigen Lackauftrags als auch des korrekten Glanzfaktors ist daher nur mit einem berührungslosen System zu realisieren. Farbsensor prüft Lackton Der Sensoranbieter ipf electronic hat für diese Aufgabe ein Sensorsystem in Kombination mit einem Farbsensor entwickelt. Der Farbsensor der Reihe OF34 kontrolliert den Farbton des auf den Türen aufgetragenen Lacks. Aufgrund der glänzenden Oberfläche ist der Sensor mit einem Polarisationsfilter ausgestattet, der den Glanzeffekt eliminiert und auf diese Weise eine zuverlässige Messung des korrekten Weißtons ermöglicht. Inspiziert wird berührungslos von oben mit einem Tastabstand von 30 bis 40mm. Weicht der Farbton von den zuvor eingeteachten Referenzwerten ab, gibt der Sensor ein Fehlersignal ab. Lösung ermittelt Glanzfaktor Ein Novum in der automatisierten Lackprüfung des Türenherstellers stellt der von ipf electronic entwickelte Glanzsensor dar. Dieser arbeitet in einem Abstand von 15mm zur inspizierenden Oberfläche autonom vom Farbsensor und ermittelt den Glanzfaktor des Lacks, der bei mangelhafter Schichtdicke variieren kann und damit eine mitunter aufwendige Nachlackierung notwendig machen würde. Der Glanzsensor integriert eine Weißlichtquelle, die die Türoberfläche in einem vordefinierten Winkel beleuchtet. Die ebenfalls im System integrierten Empfänger sind in verschiedenen Winkeln zu dieser Weißlichtquelle angeordnet: einer im Austrittswinkel des Lichtstrahls und ein weiterer in einem Winkel von 90° zur Türoberfläche. Gemäß dem physikalischen Grundsatz für die Lichtreflexion glänzender Oberflächen – Eintrittswinkel gleich Austrittswinkel – erfasst der im Austrittswinkel der Lichtquelle positionierte Empfänger zu 100% die Reflektion des Lichts. Wird die Lackoberfläche einer inspizierten Tür jedoch matter, führt dies zu einer Lichtstreuung auf der Oberfläche. Hierbei wird der Lichtstrahl in unterschiedlicher Stärke in alle Richtungen reflektiert. Dabei erhält der senkrecht angeordnete Empfänger im Glanzsensor analog zur Mattigkeit der lackierten Oberfläche mehr und mehr Signale. Aufgrund der spezifischen Signalverteilung beider Empfänger, also dem Verhältnis der direkten Reflektion des in dem vordefinierten Ausfallwinkels der Lichtquelle positionierten Empfängers zur indirekten Reflektion des 90° zur Oberfläche angeordneten Empfängers, lässt sich der korrekte Glanzgrad der Türoberfläche ermitteln. Voraussetzung für eine korrekte Prüfung des in einem bestimmten Toleranzbereich festgelegten Glanzfaktors ist in diesem Zusammenhang das vorherige Einlernen von Referenzwerten. Diese werden während der Inspektion mit den von den Empfängern erfassten Signalen abgeglichen. Kompensation von Verschmutzung Schmutz und Staub lassen sich in der Industrie – und auch bei der Herstellung von Türen – nicht vermeiden. Derartige Umgebungsbedingungen wirken sich somit auch negativ auf die Messergebnisse bei der Prüfung des Glanzfaktors aus. Ist der Sender mit der Lichtquelle verschmutzt, erfassen die Empfänger kein korrektes Signal mehr. Dieses unvermeidbare Problem löste ipf electronic jedoch folgendermaßen: Ein Teil des über den Sensor abgestrahlten Lichts wird über einen halbdurchlässigen Spiegel umgelenkt. Dabei passiert ein bestimmter Anteil des Lichtstrahls den Spiegel auf gerader Linie, wohingegen ein weiterer Teil des Lichts über den Spiegel in einem Winkel von 90° abgelenkt wird. In Richtung dieses abgelenkten Lichtstrahls befindet sich im Sensorgehäuse eine Öffnung, aus der das Licht austritt und in zirka 20mm Entfernung wieder auf einen Empfänger trifft. Da dabei das Licht eine gewisse Strecke der Umgebungsluft durchqueren muss, kann über das vom Empfänger erfasste Signal der Verschmutzungsgrad im Messbereich des Glanzsensors ermittelt werden. Die entsprechende Dämpfung wird dann durch den Glanzsensor berücksichtigt. Durch die Integration dieses sogenannten Bypasses ist somit selbst bei schwierigen Umgebungsbedingungen eine äußerst verlässliche Verschmutzungskompensation während der Messungen möglich. Neue Potenziale der Sensortechnik Die Anwendung des Glanzsensors im Zusammenspiel mit einem leistungsfähigen Farbsensor bei einem Hersteller von Wohnungstüren zeigt die Potenziale, die Sensorlösungen heute bieten. Sie können insbesondere dann ihre Leistungsfähigkeit unter Beweis stellen, wenn Lösungen von der Stange an ihre Grenzen stoßen. Mit der Kombination aus Glanzsensor und Farbsensor kann der Türenhersteller nun seine gesamte Produktion berührungslos und permanent überprüfen. Hohe zusätzliche Kosten durch fehlerhaft lackierte Türen, die aufwendig nachbearbeitet werden müssen, gehören damit der Vergangenheit an. Hohes Applikationspotenzial Alleine die Bewertung von Türoberfläche schöpft die Möglichkeiten von Glanzsensoren zur kontinuierlichen Produktionskontrolle nicht aus. In allen Industriezweigen bei denen kritische Oberflächen ein Thema sind, gibt es Anwendungsmöglichkeiten für diese Geräte. Dass sich im Bereich von Bodenbelägen (Fliesen, Laminate, Parkette usw.) deren Einsatz geradezu anbietet, ergibt sich schon aus der eingangs beschrieben Tatsache, dass sich das menschliche Auge vor allem im Hinblick auf glänzende Oberflächen nur selten täuschen lässt. Auch Oberflächenkontrollen im Bereich der Folien- oder Metallproduktion sind ein weites Einsatzfeld für diese Generation von Glanzsensoren.