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Industrielle Automation 5/2018

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Industrielle Automation 5/2018

SENSORIK UND MESSTECHNIK

SENSORIK UND MESSTECHNIK Das Auge isst mit Schnelle und präzise Qualitätsprüfung von Schokoladentafeln Beim Genuss von Schokolade ist neben dem Geschmack auch die Optik des Produktes für die Kaufentscheidung des Kunden entscheidend. In der Fertigung überprüft daher ein modernen Laser-Scanner das Produkt mittels berührungsloser Highspeed-Messung auf seine einwandfreie Optik. Um Schokolade im Produktionsprozess einer Qualitätsprüfung zu unterziehen, werden verschiedene Verfahren angewendet. Erfolgt die abschließende Qualitätskontrolle per manueller Sichtprüfung, so ist diese unter anderem an die Tagesform der Mitarbeiter gebunden und damit nicht über den gesamten Produktionsprozess gleichbleibend. Erfolgt die Qualitätsprüfung mittels taktiler Messungen nimmt dies zum einen viel Zeit in Anspruch, weil die Geschwindigkeit taktiler Systeme niedriger ist als die optischer Systeme. Die Oberfläche muss dazu an vielen Punkten abgetastet werden. Zum anderen wirkt die berührende Messung auf Sensor und Produkt ein, wodurch sich der Verschleiß erhöht. Laser-Punktsensoren messen berührungslos, allerdings erfassen sie die Messwerte lediglich punktförmig. Um die erforderlichen Werte eines Schokoladenprofils zu generieren, müssen sie zahlreiche einzelne Messwerte ermitteln. Dies bringt einen hohen zeitlichen wie auch finanziellen Aufwand mit sich. All diese Verfahren würden den ansonsten hochautomatisierten Produktionsprozess einschränken. Im Gegensatz dazu, bieten Laser- Scanner einige Vorteile. Das Scancontrol- System liefert bei wechselnder Oberflächenbeschaffenheit des Förderbandes oder den verschiedenen Farben der Schokoladentafeln, von hell bis dunkel, zuverlässige Ergebnisse. Um die strengen Hygienebedingungen der Lebensmittelindustrie zu erfüllen, kann der Scanner kundenseitig in einem speziellen Schutzgehäuse extra für die Lebensmittelindustrie untergebracht werden, das sich Dipl.-Ing. Christian Kämmerer, MBA, Leiter Vertrieb 2D/3D Optische Messtechnik, Micro- Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG, Ortenburg robust gegen Hochdruck-Stahlreinigung, Desinfektionsmittel wie Wasserstoffperoxid oder andere alkalische oder auch chlorhaltige Reinigungsmittel zeigt. Profil auf einen Schuss erfasst Laser-Scanner von Micro-Epsilon bieten also eine Lösung mit deutlicher Zeitersparnis gegenüber den bisherigen Standardprüfungen und gleichzeitig eine äußerst schnelle und hochpräzise Qualitätsprüfung der Schokoladentafeln unter Einhaltung hoher hygienischer Auflagen. Nicht nur Stichproben werden mit den Laser-Profil-Scannern entnommen, sondern die komplette Produktion geprüft. Der Scanner ist dazu fest über dem Förderband montiert. Der Standardmessbereich in dieser Applikation beträgt 100 mm, lässt sich aber im erweiterten Messbereich auf ca. 143 mm erweitern. Durch die Einbindung eines Encoders am Beförderungsband ist stets eine äquidistante Profilerfassung auch bei unterschiedlichen Bandgeschwindigkeiten gewährleistet und es ergibt sich eine hohe Reproduzierbarkeit. Der Scanner erfasst mit einem Schuss sogar kleinste Teile auf wenige Mikrometer genau Dank der hohen Profilfrequenz meistert der Scanner die kurzen Taktzeiten im Produktionsprozess mühelos. Bei einer Durchlaufgeschwindigkeit des Förderbandes von mehr als 30 m/min erfassen die Highspeed- Laser-Scanner berührungslos jedes Profil der fertigen Schokoladentafeln und bewerten diese bereits im Sensorkopf. Mittels Scancontrol Configuration Tools lässt sich der Scanner vorab parametrieren. Zu 100 % sichert der Scancontrol 2960-100 die Überwachung der Tafeln in der Fertigungslinie. Die Qualitätsprüfung durch diese Sensorreihe ist deutlich effizienter als mit anderen optischen Sensoren. Der Scanner erfasst auf einen Schuss das gesamte Profil, außerdem lassen sich daraus Fehler in der Oberflächenbeschaffenheit erkennen. Messgrößen wie Anzahl der Vertiefungen, Profil, Breite, Höhe, Tiefe, Kante, Rille, Ebenheit oder Verformung werden definiert und durch den Scanner bestimmt. Die Messwerte können je nach Vorgabe entweder in Echtzeit direkt im Sensorkopf verrechnet, mit vordefinierten Parametern abgeglichen werden und als IO- oder NIO-Signal ausge- 14 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018

SENSORIK UND MESSTECHNIK Durch die Integration eines Laser-Scanners in die Fertigungslinie lassen sich Schokoladenprodukte mittels berührungsloser Highspeed-Messung in Echtzeit kontrollieren geben werden. In diesem Fall wäre zum Beispiel ein Aussortieren der Tafeln die Folge, die als nicht den Vorgaben entsprechend identifiziert wurden. Es ist aber genauso möglich, dass der Scanner direkt mit der SPS kommuniziert und die verrechneten Messwerte an diese weiterleitet. In diesem Fall führt die SPS die weiteren Schritte aus und bewertet die Messergebnisse. Das Eingreifen in die Liniensteuerung beispielsweise durch Nachregelungen im Prozess ist damit unmittelbar möglich. Die Echtzeit-Qualitätsprüfung mit Laserscannern lässt in beiden Varianten ein schnelles Eingreifen zu, wodurch Ausschuss reduziert und Kosten gesenkt werden. Rote und blaue Laserdiode Laser-Scanner der Produktfamilie Scancontrol gelten weltweit als leistungsfähige Profilsensoren, bezüglich ihrer Baugröße, Genauigkeit und Messrate. Sogar kleinste Teile können auf wenige Mikrometer genau erfasst werden. Im Fall der Qualitätsprüfung von Schokolade wird aufgrund der höheren Intensität eine rote Laserdiode eingesetzt. Er zeigt sich im Produktionsumfeld zudem robust. Der rote Laser wird für zahlreiche Messaufgaben eingesetzt, beispielsweise im Automotive-Bereich. Unter anderem erfolgt die Prüfung von Ziernähten an Airbags hinsichtlich ihrer Gleichmäßigkeit, die Spaltmessung an Fahrzeugteilen oder die Kontrolle von Kleberaupen. Es gibt aber auch Messaufgaben, bei denen rote Laser an ihre Grenzen stoßen und daher Laser-Scanner mit blauem Laser zum Einsatz kommen. In einigen Fällen liefern blaue Laser genauere Ergebnisse, da das Licht nicht so tief in das Messobjekt eindringt. Ein Beispiel ist die Vermessung semitransparenter Oberflächen oder organischer Materialien. Weiterhin eignet sich der blaue Laser besser für glühende Objekte, da auf deren Oberfläche der rote Laser wegen der gleichen Wellenlänge für den Sensor nicht sichtbar wäre. Aber auch bei hochglänzenden Oberflächen wie zur Klingenwinkelbestimmung von Rasierern, liefert der blaue Laser hochpräzise Ergebnisse. Welcher Laser sich besser eignet, ist eine Entscheidung, die sich nach den Anforderungen der jeweiligen Applikation richtet. Micro-Epsilon hat die Anwendung auf heißglühenden und semitransparenten Messobjekten weltweit zum Patent angemeldet. Die Laser-Profil-Scanner von Micro-Epsilon sind abgestimmt auf Anwendungen in der Qualitätskontrolle, in Fertigungsprozessen oder der Automation. Sie basieren auf dem Triangulationsprinzip zur zweidimensionalen Profilerfassung. Profile auf verschiedensten Objektoberflächen werden erfasst, gemessen und bewertet. Bei bewegten Objekten oder bei Traversierung des Sensors können außerdem 3D-Messwerte und damit 3D-Profile generiert werden. Bilder: Aufmacher Fotolia, sonstiges Micro-Epsilon www.micro-epsilon.de Sin/Cos-Sensor- Interpolation COS SIN iC-TW28 – Schneller10-Bit Sin/Cos Interpolator mit Auto-Kalibrierung und Leitungstreiber • Eingang bis 700kHz, AB-Ausgabe bis 12.5MHz • Flexible Interpolationsfaktoren von ×0.25 bis ×256 • Schnelle Kommissionierung: Sensorkorrektur auf Knopfdruck • Einstellung über Pins oder SPI • Programmierbar im Feld: Fernzugriff über Encoder Link Schnittstelle • 3.3V, -40 bis 125°C • Einfach und klein: integriertes EEPROM und RS422 Treiber, QFN-Gehäuse von 5×5mm × 256 EEPROM SPI 5mm ABZ RS422 ABZ+UVW Telefon: 06135 / 92 92-300 www.ichaus.de/tw28 electronica München, 13.–16. Nov., B5-412 SPS IPC Drives Nürnberg, 27.–29. Nov., Stand 4A-155 IC-Haus.indd 1 05.10.2018 13:54:48 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2018 15

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