Extrusion 8-2016

Messung von Durchmesser, Wanddicke, Exzentrizität und Sagging während der Rohr- und Schlauchextrusion Rohr- und Schlauchhersteller haben in den vergangenen Jahren intensiv in Mess- und Regel- technik sowie Anlagensteuerungen investiert, mit dem Ziel einer online Qualitätskontrolle, Prozessstabilität und Kostenreduzierung. Online- Messgeräte mit angeschlossener Regelung sind heute in Extrusionslinien Standard. Zu den eingesetzten Prüfgeräten zählen unter anderem Messköpfe, die den Innen- und Außendurch- messer, die Ovalität, die Exzentrizität sowie Technologien zur Durchmessermessung von Rohren und Schläuchen Zur Messung des Produktdurchmessers von Rohren und Schläu- chen werden zwei etablierte Techniken eingesetzt, das “Scan- ning System” sowie die „CCD Zeilensensortechnik“. „Scanning System“ Die Scanning Methode basiert auf einem rotierenden Spiegel, oder einer rotierenden Disk, die einen Laserstrahl über das Messfeld scannt. Zwischen dem rotierenden Spiegel und dem Lichtsensor sind zwei Linsen angeordnet. Die erste Linse richtet den Laserstrahl nahezu parallel über das Messfeld, während die zweite Linse den Lichtstrahl auf einen Lichtsensor richtet. Das Produkt befindet sich zwischen den zwei Linsen und unter- bricht den Laserstrahl, während dieser über das Messfeld ge- scannt wird. Somit berechnet sich der Produktdurchmesser aus der Zeit, die der Laserstrahl benötigt, um das gesamte Messfeld zu passieren, im Vergleich zu der Zeit, die der Laserstrahl benö- tigt, um über das Produkt zu scannen. Zeit entspricht in diesem Fall dem Durchmesser ( Bild 1 ). Die Messrate ist abhängig von der Rotationsgeschwindigkeit des Spiegels. Eine Erhöhung der 46 Messtechnik Extrusion 8/2016 Bild 1: Scanning Methode mit rotierendem Spiegel (Alle Bilder: Sikora) Bild 2: Scanning Methode ohne rotierenden Spiegel, mit CCD-Zeilensensor Messrate ist durch den Einsatz eines Polygon Spiegels möglich. Dies wirft jedoch die Problematik auf, dass die Spiegeloberflä- chen die perfekt gleiche Oberflächengüte haben müssen. Oft- mals ist eine Mittelung über mehrere Messungen erforderlich, um eine hohe Genauigkeit zu erreichen. „CCD Zeilensensorsysteme“ Bei der CCD Zeilensensor Technologie gibt es zwei Messverfah- ren. Bei der ersten Methode wird ein Laserstrahl mittels Optik (Linse) auf eine CCD Zeile fokussiert. Aus dem Schattenbild des Objekts wird durch Auszählung der abgedunkelten Dioden der Durchmesser bestimmt. Der Vorteil dabei ist der Verzicht auf bewegliche Teile, jedoch sind die Kosten für die Linsen hoch ( Bild 2 ). Der zweite Ansatz ist ein modernes Verfahren, bei dem eine hoch aufgelöste CCD Zeile direkt mit einem Laser ausgeleuch- tet und aus dem Beugungssaum der Durchmesser berechnet wird. Die Messrate ist dabei extrem hoch und nur durch den ausgewählten CCD Zeilensensor begrenzt. Die Vorteile dieser zweiten Methode sind der Verzicht auf die kostenintensive Op- tik sowie bewegliche Teile. idealerweise auch das Sagging („Absacken“ der Schmelze während der Erstarrung bei zu hoher Viskosität) des Produkts während des Extrusions- prozesses messen. Die eingesetzten Messsysteme basieren auf diversen Technologien, für unter- schiedliche Anwendungsbereiche. Der folgende Artikel gibt eine Übersicht über konventionelle sowie innovative Messtechniken und diskutiert deren Vorteile und Grenzen im Einsatz von Extrusionslinien.