Bei einem Messsystem kommt es nicht nur auf präzise Messtechnik an. Auch die Achsen müssen sich genau positionieren lassen.

Bei einem Messsystem kommt es nicht nur auf präzise Messtechnik an. Auch die Achsen müssen sich genau positionieren lassen.Prones

Bei der Herstellung bahnförmiger Halbzeuge und Folien zählt die durchgängig gleichbleibende Dicke zu einem der wichtigsten Qualitätsmerkmale. Folglich bietet der Markt eine entsprechende Auswahl an Lösungen, um diese zu messen. Sonderlösungen bieten oft ein genau auf die Anwendung abgestimmtes Messsystem, sind aber teuer. Standardsysteme sind hingegen günstiger, bieten aber oft nur begrenzte Funktionen. Eine Lösung, die sowohl anwendungsspezifisch als auch wirtschaftlich ist, bietet das Messsystem PIQ.trasys des Unternehmens Prones Automation.

Um Materialgeometrien wie Dicke oder Oberflächenprofil berührungslos zu messen, ist die Messplattform mit zwei Triangulationslasern jeweils unter und über dem zu vermessenden Material ausgestattet. Durch die Traversierbewegung der beiden Laser bei gleichzeitigem Materialvorschub entsteht eine sägezahnförmige Messlinie auf dem Material. Hieraus lässt sich das Quer- und Längsprofil der Materialdicke ableiten und folglich ein flächendeckendes Messergebnis errechnen. Bei der Dickenmessung schafft das System eine Messgenauigkeit bis zu ±1 µm.

Präzise messen und positionieren ist gefragt

Am Markt verfügbare Lasersensoren, die auf dem Triangulationsprinzip basieren, erreichen eine Wiederholgenauigkeit von bis zu 0,01 µm. Jedoch reicht dies alleine nicht aus, um die Messgenauigkeit eines solchen Systems zu definieren. Dazu muss man auch die traversierende Achse genau genug positionieren können. Zwar gibt es viele Mikro-Positioniertische auf dem Markt, diese verfahren allerdings eher langsam, um die erforderliche Positioniergenauigkeit zu erreichen. Zudem sind diese oft in der Länge beschränkt.

Um produktionsbedingte Vibrationen und Erschütterungen bei der Vermessung der Produkte auszuschließen, basiert die Lösung auf einem robusten, schwingungsentkoppelten Aufbau.

Um produktionsbedingte Vibrationen und Erschütterungen bei der Vermessung der Produkte auszuschließen, basiert die Lösung auf einem robusten, schwingungsentkoppelten Aufbau.Prones

Bei gängigen Messsystemen stehen sich zwei Sensoren auf einem C-Bügel montiert exakt gegenüber und können somit über eine einzelne Achse verfahren werden. PIQ.trasys verfügt über zwei unabhängige Achsen, um jeden Sensor nicht nur punktgenau ansteuern zu können, sondern auch für ungewöhnliche Breiten von 2 bis 3 m, zum Beispiel für die Fertigung von laminierten Funktionspanelen. Da das Messsystem auf Standardkomponenten basiert, ist das Vermessen von Bandwaren mit nahezu beliebiger Breite möglich. Entscheidend in der Systemkonfiguration sind dabei die Prüfvorschrift zum Nachweis der Produktqualität und die dafür erforderliche Messpunktedichte. Der mechanische Aufbau der Antriebseinheiten ist hier das begrenzende Element, bezogen auf die mögliche Präzision und Dynamik. Die Antriebsregelung erfolgt in allen Fällen über Servocontroller mit Ethercat-Schnittstelle.

Um produktionsbedingte Vibrationen und Erschütterungen bei der Vermessung der Produkte auszuschließen, basiert die Lösung auf einem robusten, schwingungsentkoppelten Aufbau. Dazu wird zum Beispiel ein Grundaufbau aus Granit verwendet, der, je nach Anwendung, auch aus anderen Materialen bestehen kann. Temperaturschwankungen wie sie in der Kunststoffproduktion häufig vorkommen, sind für das Messsystem kein Problem. Integrierte Kompensationsmaßnahmen und mechanische Komponenten, die Temperatureinflüsse weitgehend eliminieren, sorgen für stabile und reproduzierbare Messwerte.

Neben Sensoren zur Dicken- und Breitenmessung ist so auch das Bestücken mit Sensoren zur Schichtdickenmessung oder auch eine Kombination von beidem möglich. Die Komponentenauswahl hängt sowohl von den geforderten Kenngrößen der Qualitätssicherung als auch vom jeweiligen Produktionsumfeld ab.

Mit Daten unterlegt

Integraler Bestandteil eines Messsystems ist außerdem das Datenmanagement. Das eigenentwickelte Software-Modul PIQ.spc erlaubt das Hinterlegen unterschiedlicher Messstellenpläne und Auswertefunktionen. So lassen sich verschiedene Materialtypen und Produktionsparameter entweder direkt an der Anlage pflegen oder aus einer externen Datenbank einlesen. Die Software gibt zudem Trends und Statistiken aus, die ausgewertet und tabellarisch sowie in grafischer Darstellung angezeigt werden können.

Über das Messsystem ist es zudem möglich, den laufenden Prozess in Echtzeit zu regeln. Dazu stehen sowohl digitale Signale, beispielsweise zum Ansteuern von Signalampeln, Hupen oder als in-Ordnung/nicht-in-Ordnung-Signal, als auch analoge Signale zur Sollwertvorgabe an die Stellglieder der Produktionsmaschine zur Verfügung. Die als Add-on erhältliche Software übergibt die Daten aufbereitet per LAN an die Anlagenschnittstelle. So werden neben iO/niO-Informationen auch Messwerte und Trends ohne Zeitverzug an die Anlagensteuerung weitergegeben. Darüber ist eine Nachregelung des vorgelagerten Bearbeitungsprozesses direkt möglich. Alle ermittelten Daten lassen sich direkt für das Reporting nutzen oder, aufbereitet in entsprechende Dateiformate, an übergeordneten QS- und IT-Systemen übermitteln, zum Beispiel SAP, Q-DAS oder Böhme&Weihs.