Das 1946 gegründete Unternehmen H.Rohloff (Pty) Limited hat sich zu einem der Top-Technologieunternehmen in Südafrika entwickelt. Rohloff steht für qualitativ hochwertige, technologieorientierte Anlagen, Systeme und Lösungen zur Werkstoffprüfung und -messung. Die Firma liefert und wartet eine umfassende Palette von Hightech-Prüf- und Messprodukten, die auf die Anforderungen der unterschiedlichsten Branchen abgestimmt sind und bietet Lösungen, die von portablen oder eigenständigen Wärmebildkameras bis hin zu größeren schlüsselfertigen Anlagen reichen.
Hochgeschwindigkeitserkennung
Die Nachfrage nach einem automatisierten Inspektionssystem kam von der Stahlindustrie selbst. \“Ein Kunde aus der Stahlerzeugung wollte eine Lösung, die das manuelle, visuelle Inspektionssystem ersetzen sollte, das zu diesem Zeitpunkt in Betrieb war\“, erläutert Louie van der Walt, technischer Direktor bei H. Rohloff. \“Das vorhandene Verfahren war zeitaufwändig und bot keine Rückverfolgbarkeit. Die neue Lösung sollte eine Rückverfolgbarkeit und die damit zusammenhängende Dokumentation für Zwecke der Qualitätskontrolle bereitstellen.\“Weitere Anforderungen waren, dass die Inspektion schnell und sicher, empfindlich, zuverlässig und möglichst berührungsfrei sein sollte. Auch die Fähigkeit, Defekte bei Knüppeln nach Ausrichtung, Länge und Tiefe schnell einzustufen, hatte einen hohen Stellenwert. Das InspectIR System besteht aus Wärmebildkameragehäuse, Signalverarbeitungssystem, Bedien- und Steuerstand, Induktionsheizer, Induktionsspulen, Wasserkühlsystem, Förderanlage und einer Vorrichtung zur Fehlerkennzeichnung. Knüppel, Stäbe oder Rohre werden in die Förderanlage geladen und durch den Kamerakasten geführt. Dort erwärmt eine von drei unterschiedlich großen Induktionsspulen die Oberfläche des Materials auf maximal 20°C, dabei erscheinen oberflächenoffene Fehlstellen wärmer als der Rest des Bereichs. Je nach Anwendung befinden sich drei oder vier Wärmebildkameras an jeder der Ecken des Kastens und erfassen die durch den erwärmten Knüppel erzeugten Daten mit einer Geschwindigkeit von 1m/sec. Die Daten werden anschließend von einem Signalverarbeitungssystem analysiert, das die Fehlstellen mit Hilfe von Algorithmen identifiziert, quantifiziert und anzeigt. Die maßgeschneiderte Software zur Fehlererkennung wurde in Zusammenarbeit mit mehreren Stahlerzeugern entwickelt. Der Billet InspectIR wurde für den Betrieb in einer vollautomatischen Inspektionslinie entwickelt, die die Gefahr von menschlichem Versagen ausschaltet. Eine Kennzeichnungsstation markiert anschließend die Position der Fehlstelle mit einem Lack auf Wasserbasis oder kennzeichnet das Material gegebenenfalls als Ausschuss. Der Kamerakasten ist 5x1x3m (LxBxH) groß, wiegt 5t und ist in einer Rahmenkonstruktion aus Aluminium untergebracht. Der Kasten kann seine Höhe automatisch an die Größe des zu untersuchenden Materials anpassen. Ein wichtiges Funktionsprinzip des Systems besteht darin, dass der gemessene Temperaturanstieg der Fehlstelle in Relation zur Tiefe des Oberflächenfehlers gesetzt wird. \“Diese Lösung ist einzigartig – es gibt nichts Vergleichbares auf dem Markt\“, betont Louie van der Walt. \“Der Billet InspectIR bietet eine rückverfolgbare Berichterstattung und stuft die Fehlstellen nach Ausrichtung, Länge und Tiefe ein. Dies ist besonders wichtig aus Sicht der Werkstoffprüfung, da die Anwender anhand dessen entscheiden können, ob ein Produkt verschrottet oder so nachbearbeitet wird, dass die Fehlstelle nicht mehr vorhanden ist. Das Verfahren arbeitet zudem berührungslos, dadurch gibt es keinen Verschleiß und nur minimalen Instandhaltungsbedarf, da das Inspektionssystem keine beweglichen Teile hat.\“Jede Wärmebildkamera nimmt insgesamt 76.800 Temperaturmessungen 60 mal pro Sekunde vor. Somit werden jede Sekunde 4.608.000 Temperaturmesswerte von vier Signalprozessoren analysiert. Die Software erkennt automatisch Temperaturschwankungen, die nicht größer als 1°C sind. Fehlstellen werden automatisch nach ihrer Tiefe eingestuft, die direkt proportional zu T ist.
Produktivitätsgewinne
\“Die Produktivitätsgewinne, die sich durch den Einsatz des Billet InspectIR Systems ergeben, sind enorm\“, so Louie van der Walt. Stahlstäbe wurden früher lediglich durch Sicht- oder auch Magnetpulverprüfung untersucht. Die Sichtkontrolle ist begrenzt, da man mit ihrer Hilfe nur Brüche bewerten kann, die auf der Materialoberfläche zu erkennen sind. Sie ist zudem zeitaufwändig und hängt von der Sehschärfe und dem Know-how des Ausführenden ab. Die Magnetpulverprüfung (MT) wird verwendet, um oberflächliche und leicht unter der Oberfläche liegende Brüche oder Fehlstellen in ferromagnetischen Materialien zu lokalisieren. Derartige Schwachstellen in einem magnetisierten Teil führen dazu, dass dort ein magnetisches Feld, d.h. ein Fluss, aus dem Teil austritt. Verteilt man nun magnetische Partikel auf dieser Oberfläche, so werden sie durch den Streufluss in Position gehalten und liefern damit einen sichtbaren Hinweis auf Fehlstellen. Dieses Verfahren ist zwar effektiv, leider aber auch sehr zeitaufwändig. \“Die Sichtprüfung dauerte zwei Minuten pro Stahlstab. Mit dem InspectIR lässt sie sich mit einer Geschwindigkeit von sechs Sekunden pro Stab durchführen\“, erläutert Louie van der Walt.
Hochempfindliche IR-Kameras
Das Billet InspectIR System wurde weltweit bereits bei mehreren Stahlunternehmen in Betrieb genommen. \“Derzeit haben wir ein System nach Südafrika geliefert, eines nach Deutschland und drei Systeme nach China\“, so der technische Direktor von H. Rohloff. Bei dem System in Südafrika und einem der Systeme in China werden jeweils vier SC3000 Wärmebildkameras eingesetzt. Die beiden anderen Systeme für China arbeiten mit den Kameras A315 und A615. Die SC-Serie bietet flexible Kameras mit höchster Empfindlichkeit, Genauigkeit, geometrischer Auflösung und Geschwindigkeit. \“Mit den Flir Kameras können wir für eine strenge Qualitätskontrolle sorgen, die absolut erforderlich ist. Denn diese Stäbe werden später im Fertigungsprozess in kleine Stücke geschnitten und für sicherheitsrelevante Komponenten in Fahrzeugen verwendet\“, erläutert Louie van der Walt. \“Für uns ist dabei vor allem die hohe Empfindlichkeit und Geschwindigkeit der Kamera wichtig, denn unser Billet InspectIR System muss Rohstahlstäbe mit einer Geschwindigkeit von 1m/sec untersuchen können.\“ Auch die A-Serie bietet Kameramodelle mit hoher Empfindlichkeit, die eine Highspeed-IR-Windowing-Funktion besitzen. Mit der A-Serie lassen sich Wärmebilder mit hohen Bildwiederholfrequenzen (z.B. 200Hz bei der A615) aufzeichnen. \“Neben ihrer hohen Empfindlichkeit können die Kameras auch einfach in größere Systeme wie den Billet InspectIR integriert werden, da sie relativ kompakt und leicht sind\“, so Louie van der Walt. Die Tatsache, dass Flir die geeigneten Tools für die Kamerasteuerung anbieten kann, ist ein weiteres relevantes Plus für H. Rohloff. \“Immer, wenn eine andere Stabgröße in den Billet InspectIR geladen wird, muss der Fokus der Wärmebildkameras angepasst werden. Dank der Software ist es möglich, eine zuvor verwendete Fokuseinstellung im Speicher zu sichern und bei Bedarf abzurufen. Dadurch lässt sich die Inspektion schneller und effizienter durchführen.\“
