Ob Rohstoff-, Komponenten- oder Maschinenhersteller, stets geht es um sparsamen Ressourceneinsatz, Energieeffizienz und Produktivität. Daneben steht ein immer höherer Automatisierungsgrad von Maschinen- und Anlagen im Mittelpunkt zahlreicher Unternehmen. Die Bindeglieder zwischen beiden Themen sind Sensorik und Messtechnik sowie Bildverarbeitung. Denn sie liefern beispielsweise Prozess-Verbrauchsdaten oder sagen einem Greifer, ob das Werkzeug geöffnet ist, um die Teile daraus zu entnehmen. Oder sie erfassen die Temperatur des Werkstoffs oder der Kühlflüssigkeit.

Oder sie messen den Druck innerhalb eines Werkzeugs oder die Schnecken-Geschwindigkeit und noch viel mehr. Diese Liste ließe sich noch lange fortsetzen. Im Zuge der modernen Anforderungen an Nachhaltigkeit aller beteiligten Komponenten und dem zunehmenden Automatisierungsgrad der Anlagen werden Sensoren, Bildverarbeitungssysteme und die zugehörige Messtechnik stetig wichtiger. Entsprechend wachsen aber auch die Anforderungen an die Messwert-Erfassung und -Verarbeitung. Immer genauer, schneller, gezielter auf den Prozess gerichtet sollen sie sein. Diesen Anforderungen kamen die K-Aussteller mit ihren neuen Produkten nach. Da ist das Unternehmen Inoex zu nennen, das sein Wanddicken-Messsystem Aurex für Kunststoffrohr-Extrusion in einer Terahertz-Version vorgestellt hat. Durch die Mikrowellen statt des Ultraschalls kommt das System ohne Koppelmedium aus. Ebenfalls für die Wanddickenmessung dient das Aurex-M-Line. Es basiert zwar auf herkömmlicher Ultraschall-Technik, wartet dafür mit automatischer Kalibrierung sowie Schrumpf- und Temperaturkompensation auf. Außerdem werden die Sensoren mit einer pneumatischen Verstellung an das Rohr angelegt und mit Federkraft exakt gekoppelt. Dadurch eignet sich das Messsystem für wechselnde Rohrdurchmesser. Optional erfasst es auch den Durchmesser.

Ebenfalls in Sachen Dickenmessung unterwegs ist der Sensor Indi-Spectro von BST Procontrol. Er erreicht Genauigkeiten von 0,02 µm. Das Funktionsprinzip des Sensors basiert auf dem Vergleich optischer Schichtdicken mit den Wellenlängen des Lichts: Trifft ein Lichtstrahl auf eine transparente Schicht, wird dieser sowohl an der oberen, als auch an der unteren Grenzfläche teilweise reflektiert. Aufgrund der Überlagerung beider reflektierender Strahlen ergibt sich ein Inter­ferenzspektrum, welches wiederum vom Brechungsindex und der Dicke der durchstrahlten Schicht abhängt. Auf dieser Grundlage berechnet der Sensor die Materialdicke. Dabei ist er in der Lage, Dicken im Bereich zwischen 2 µm und 150 µm zu bestimmen. Die Reproduzierbarkeit der Messung liegt bei stationären Messungen im Bereich von 0,0001 µm. Außerdem eignet sich der Sensor zur Messung von Multiayern. Zum Einsatz kommt die neue Technologie vor allem in der Online-Messung bei der Produktion sehr dünner Folien, bei der Fertigung flachbahniger und nicht faser­iger Materialien sowie bei Beschichtungen.

Eine wichtige Variable, um das Fließverhalten des Kunststoffes innerhalb eines Werkzeugs zu ermitteln, ist die Temperatur. Priamus hat dazu einen Heavy-Duty-Sensor für Temperaturen bis 320 °C entwickelt. Damit eignet er sich für Hochtemperatur-Verfahren wie sie bei der Verarbeitung von Duroplasten, Elastomeren oder Flüssig-Silikonen auftreten. Für den Einsatz mit abrasiven Medien ist er auch mit gehärteter Sensorfront erhältlich. Wenn’s noch heißer zugeht, empfiehlt Priamus seinen Schmelztemperatur-Sensor.

Dieser hält Um­gebungs-Temperaturen bis 450 °C aus und ist für den Einsatz in Maschinendüsen oder im Heißkanal-Verteiler gedacht. Dazu verfügt er standardmäßig über eine gehärtete Front. Das Regelungssystem Fillcontrol des selben Herstellers verwendet die Sensordaten zur automatischen Verschlussdüsen­regelung der Kaltkanäle. Außerdem erkennt das System selbsttätig Werkzeuginnendruck-Sensoren und Werkzeugwand-Temperatursensoren. Deren Daten wertet es aus und lässt die einzelnen Verschlussdüsen erst dann öffnen, wenn die Kavität gleichmäßig gefüllt ist.
Zur werkzeuginnendruckbasierten Prozess-Überwachung und Qualitäts­sicherung bietet Kistler mit der berührungslosen Druckmessung den Längsmessdübel Typ 9239A mit 3 mm Durchmesser. Dieser wird hinter der Wandung der Kavität in die Werkzeugstruktur oder in den Prägestempel eingebracht und erfasst dort die durch den Werkzeuginnendruck verursachte Stauchung des Werkzeugs während der Einspritzphase.

Augen für Details

Isra Vision hat eine LED-Beleuchtung für die Qualitätsprüfung transparenter Folien entwickelt, wie Bopp, PET oder Bopet. Die Beleuchtung ist in drei Leistungsklassen erhältlich, die Fehler wie Fish Eyes, Gels, Black Specs, Kratzer oder Löcher bis zu einer Untergrenze von 100 µm sichtbar machen. Der Advanced-Ausführung gelingt das mit Fehlern ab der Größe von 50 µm und außerdem mit Needles. Die ultra­schnell schaltenden LEDs für die Auflicht- und Durchlicht-Prüfung ermöglichen das Messen in Reflexion und Transmission.

Bei Plug&Inspect des selben Herstellers handelt es sich dagegen um eine vollständige Lösung aus Kamerabalken, Beleuchtungsmodul und Software, um die Oberflächen von Vliesstoffen und Film (transparent und transluzent) zu überprüfen. Es ist für einfache Inspektionsaufgaben gedacht, für die individuelle Systeme zu teuer sind. Passend dazu lässt es sich schnell einrichten und per PC oder Tablet parametrieren und bedienen.
Für Infrarot-Kameras der herstellereigenen PI-Serie stellte Optris den Mini-PC PI-Netbox vor. Er dient entweder als Auswerte-Einheit, was die Kombination aus Kamera und PC zur Stand-Alone-Lösung macht. Oder er fungiert als Umsetzer zwischen dem kameraseitigen USB und dem Ethernet-Netzwerk der Anlage. Damit arbeitet die Kamera in Prozess­nähe, und die Netbox leitet deren Daten, die durch ein bis zu 20 m langes USB-Kabel zu ihm gelangen, in das Anlagennetzwerk weiter. Der Mini-PC ist außerdem in einem IP65-Gehäuse verfügbar.

Vision-Engineering stellte auf der K mit Vision-Z ein digitales Inspektionsmikroskop zur manuellen Inspektion oder Nacharbeit vor. Es erreicht die 720 p-Auflösung und 120-fache Vergrößerung bei einem Arbeitsabstand von bis zu 333 mm – je nach gewählter Optik. Die digitalen Messmikroskope Xpress 35 und Xpress 70 ermöglichen eine Sichfeldmessung kleiner Objekte. Dazu gehört beispielsweise die Profilmessung von Unterlegscheiben, Dichtungen, O-Ringen oder kleinen Leiterplatten. Mit der 5 MP-Farbkamera in Verbindung mit LED-Auf- und Durchlichtbeleuchtung lassen sich Merkmale bis zu einer Größe von 70 mm auf einen Blick erkennen. Und zwar mit Genauigkeiten im unteren Mikro­meter-Bereich.

Um eine Inline-Prozessüberwachung beim Schweißen von Kunststoffteilen in großen Serien zu ermöglichen, hat der Maschinenhersteller Bielomatik ein Infrarotkamera-System mit Temperaturerfassung entwickelt. Damit lassen sich bestimmte Zonen des zu schweißenden Bauteils nach dem Erwärmen und vor dem Fügen auf einen entsprechenden Temperaturbereich prüfen. Um die Schweiß­zonen beider Fügepartner zu überwachen, kann die zugehörige Software Thermovision vier Kameras ansteuern. Bei einer Bildgröße von 382 mal 288 Pixel pro Kamera lassen sich 20 Bereiche vergrößern. Die Auswerte-Software analysiert die Messdaten der Kamera, vergleicht sie mit programmierbaren Referenzwerten beziehungsweise Toleranzen und beurteilt die Erwärmungsintensität.

Materialprüfer

Die Qualität von Profilbahnen zu bewerten gehört zu den Stärken des Profilcontrol-6-Dualhead-Systems von Pixargus. Es besteht aus zwei Teilen: dem Profilcontrol 6 (PC6) für die Inspektion der Profiloberfläche und dem PCDX für die Vermessung des Profils. Das System prüft Profile mit einem Querschnitt von bis zu 70 mm und eignet sich für Geschwindigkeiten bis 60 m/min. Zur Oberflächeninspektion verfährt die automatische Kamera­positionierung (Automatic Head Positioning – AHP) des PC6 beim Wechsel der Profile den Sensorkopf einschließlich der sechs Kameras automatisch auf die Position, die sich für das jeweilige Profil am besten eignet. Für die optische Dimensionskontrolle verwendet der Hersteller Leuchtdioden anstelle von Lasern. Damit erreicht das System eine Messgenauigkeit von ±10 µm.

Das Material-Prüfsystem Digital Image Correlation (DIC) von Instron erfasst optisch Dehnungen und Verschiebungen auf Oberflächen von Probekörpern oder Bauteilen und stellt sie auf dem Bildschirm dar. Der Video-Dehnungsaufnehmer Advanced Video Extensometer (AVE) liefert dazu die Bild- und Kalibrierdaten. Die DIC-Software visualisiert und speichert diese mit bis zu 50 Hz. Zu den Besonderheiten dieses Material-Prüfsystems gehört, dass es diskontinuierliche Dehnung oder lokales Einschnüren dokumentiert. Außerdem erstellt die zugehörige Software Oberflächenkarten, die Informationen zu axialen und transversalen Dehnungen und Verschiebungen, Scherspannungen sowie die maximale sowie minimale Normalspannung enthält. Bei allen Messungen erreicht das System eine Genauigkeit von 0,5 % des Messwerts.

Für die instrumentierte Werkstoff- und Bauteilprüfung mittels Schlagfinnen oder Hämmern sind die Datenerfassungs-Karten Ceast DAS64K und Ceast DAS64K-SC vorgesehen. Sie sammeln die Materialdaten mit einer Frequenz von 4 Mhz – doppelt so schnell wie das Vorgängermodell.

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David Löh Redaktion Plastverarbeiter. david.loeh@huethig.de