Verwendung von Laserscanning zur Überprüfung der Teilesauberkeit

Diese beiden identischen Teile verfügen über eine Nut zum Auftragen des Dichtmittels. Der linke Teil zeigt eine geringe Gesamtverschmutzung, aber eine hohe Verschmutzung in der Nut. Der rechte Teil zeigt das Gegenteil. Dies verdeutlicht die Leistungsfähigkeit der bildgebenden Erkennung im Vergleich zu Integral- oder Punktmessungen, die in solchen Situationen zu irreführenden Ergebnissen führen können.

Bei vielen modernen Fertigungsprozessen wie Kleben und Schweißen, Beschichten und Vakuumanwendungen ist es von entscheidender Bedeutung, die Oberflächen von Teilen frei von Verunreinigungen zu halten. Angesichts dieser Anforderung und der wachsenden Nachfrage nach Digitalisierung und Dokumentation dieser Prozesse besteht ein echter Bedarf an Messgeräten, die die Sauberkeit des gesamten Teils beurteilen können.

Durch die Kombination der hochempfindlichen Methode der laserinduzierten Fluoreszenzdetektion mit dem Konzept des Laserscannings hat Fraunhofer IPM Geräte für die Inspektion von Teilen mit einer Größe von weniger als 1 Quadratzoll bis zu mehreren zehn Quadratfuß entwickelt.

Eines dieser Geräte ist der F-Scanner, der mit einem violetten oder ultravioletten Laserstrahl organische Rückstände wie Zieh- und Kühlschmierstoffe, Schmieröle, Trennmittel, Flussmittel und Fingerabdrücke fluoresziert. Diese Verunreinigungen emittieren dann ihr eigenes Licht, das sich von der sauberen blanken Metalloberfläche abhebt, die selbst keine Fluoreszenz aufweist.

Für Beschichtungen und bekannte Verunreinigungen kann das Gerät kalibriert werden, um quantitative Messdaten zu erhalten. Die Nachweisgrenze liegt bei 0,1 bis 1 mg/m². ft., was nur wenigen Nanometern Schichtdicke entspricht. Für die Kalibrierung sind Referenzwerte erforderlich, beispielsweise gravimetrische Messungen mit einer Präzisionswaage. Wenn das Gerät nicht kalibriert ist, ist es werkseitig auf einen Fluoreszenzstandard eingestellt, um sicherzustellen, dass die Ergebnisse desselben oder verschiedener Geräte immer vergleichbar sind.

Dank der leistungsstarken Scanneroptik und der schnellen Erkennung des Fluoreszenzsignals ist das Gerät in der Lage, mehr als 1 Million Einzelmessungen pro Sekunde durchzuführen. Dies ist schnell genug, um mit Hochgeschwindigkeitsanwendungen wie der Bandmetallbearbeitung Schritt zu halten. Basierend auf den Messdaten erstellt die Software eine digitale Karte der Kontaminations- oder Beschichtungslandschaft über die gesamte Oberfläche. Bei stillstehenden Teilen hängt die optische Auflösung von der erforderlichen Zykluszeit ab und beträgt typischerweise 200 bis 1.000 µm.

Der Scanner ist als Standalone- und Inline-Version erhältlich und kann auch in Produktionsanlagen integriert werden. Die Stand-Alone-Version basiert je nach Teilegröße auf der 2D-Einheit oder einer verfahrenden 1D-Einheit. Es ist mit einer Probenkammer entsprechender Größe ausgestattet, die einen lasersicheren Betrieb der Klasse 1 gewährleistet.

Die Inline-Version, die typischerweise auf der 1D-Einheit basiert, bietet anpassbare mechanische, elektrische und Softwareschnittstellen. Sein monolithisches Design eignet sich für den Betrieb sowohl in sauberen als auch in rauen Umgebungen und kann ein werkzeuglos austauschbares Fenster, Wasserkühlung, ein Spülgassystem und Stoßdämpfer umfassen. Das Lasersystem der Klasse 3b muss umschlossen oder entsprechend abgeschirmt sein, um einen lasersicheren Betrieb zu gewährleisten. Das System verfügt über sichere Ein- und Ausgänge, die an eine Verriegelungslogik angeschlossen werden können, sowie eine schlüsselbetätigte Steuerung des Lasers.

Mit einer Scanrate von bis zu 400 Linien pro Sekunde kann das 1D-Modell Teile erfassen oder Metall mit einer Verarbeitungsgeschwindigkeit von 150 m/min abstreifen. mit ¼ Zoll. Auflösung. Das entspricht mehr als 2.000 Messungen pro Quadratfuß. Es kann auch an einem Roboter, einer Linearachse oder einem Portal montiert werden und ermöglicht so die flexible und schnelle Erfassung komplexer Teile nahezu beliebiger Größe, beispielsweise aus Druckguss- oder Plattenformprozessen. Für kleinere Teile von bis zu 24 x 24 Zoll ist das 2D-Modell mit seinem integrierten 2D-Scanmodus am besten geeignet.

Die schnelle und vollständige Fluoreszenzinspektion von Teileoberflächen mithilfe von Laserscannern hilft Herstellern, eine nahtlose Qualitätssicherung in anspruchsvollen Prozessen und Branchen zu erreichen. Dadurch kann die Anzahl der Ausschussprodukte reduziert und die Produktqualität, -sicherheit und -lebensdauer verbessert werden. Darüber hinaus kann es den Weg zu nachhaltigeren datenbasierten Reinigungs- und Beschichtungsprozessen ebnen, die von der direkten Rückmeldung des Inspektionsgeräts profitieren können.

Diese beiden Aluminiumrohlinge wurden gestapelt, wodurch Schmiermittel von einem Rohling auf den anderen übertragen wurde. Das Schmierprofil zeigt die daraus resultierenden starken Abweichungen in der Schmierstoffverteilung.