Dickenmessung
allgemein
Ultraschallabstandsmessungen
in Luft beruhen auf einer Laufzeitmessung der Echos, die von der Oberfläche
des Meßobjektes reflektiert werden. Da die Schallgeschwindigkeit relativ
klein ist, kann man mit vertretbarem technischen Aufwand selbst Auflösungen
im 0.001 mm - Bereich realisieren. In der Regel verhindern aber die Meßbedingungen,
daß diese Auflösung auch in Meßgenauigkeit umgesetzt werden
kann. Die Erzielung einer hohen Meßgenauigkeit setzt die sorgfältige
Analyse der Meßbedingungen vorraus, sowie den Einsatz von technischen
und physikalischen Hilfsmitteln.
Die Dickenmessung setzt voraus, daß beide Oberflächen des Meßobjektes berücksichtigt werden. Es gibt hier zwei Meßverfahren:
Zum einen, die Messung des Abstandes von beiden Seiten des Objektes aus, das entspricht der Schieblehrenmessung. Diese Messung wird mit Gabeln vom Typ OP - US 2 durchgeführt.
Zum anderen durch die Bestimmung der Dicke oder Höhe
durch eine Abstandsmessung des auf einer Bezugsfläche stehenden Objektes.
Diese Messung wird von dem Abstandsmesser OP
- US 1 unterstützt.
Dickenmessung mit OP-US
1
In der Abbildung oben ist ein Beispiel für eine solche Messung als Schema aufgeführt, ein konkretes Beispiel finden Sie hier. Als Bezugsfläche ist das Transportsystem gewählt, als Messobjekte werden darauf Holzplatten z.B. transportiert. Solange keine Platte da ist, wird der Abstand zum Band gemessen und gespeichert. Kommt eine Holzplatte, so weichen die Messergebnisse stark von den Referenzwerten ab, und der Sensor mißt nun den Abstand = Referenz minus Plattendicke. Sobald die Platte durchgelaufen ist, werden wieder Referenzwerte gemessen. Dann sendet das Gerät die errechnete Dicke an eine nachgeschaltete Steuerung, die mit diesen Werten Maschinen steuert, Sortierungen durchführt oder zur Qualitätsüberwachung Protokoll führt. Im Gerät ist einstellbar, wieviel Werte pro Platte zu einem Mittelwert verdichtet werden.
- Das Ultraschallfeld am Reflektionsort, sozusagen der Tastfleck der Messung, hat ungefähr einen Durchmesser von 20 mm. Über diesen Bereich mittelt die Messung. Vorteilhafterweise werden aber Staub, Splitter oder Fasern auf der einen Seite und Riefen, kleine Löcher oder Risse auf der anderen Seite aus dem Mittelungsprozeß ausgeschlossen. Dies liegt daran, daß die Wellenlänge des Ultraschalls ca. 3mm ist und alle Reflektoren, deren Größe unter einer Wellenlänge liegen, stark geschwächt wirken. Von der Methodik ist die Ultraschallmessung hierin einer berührenden Messung überlegen.
- Die Messung arbeitet berührungsfrei und ist weitab von den bewegten Teilen in einem automatisierten Prozeß. Sollte doch eine mechanische Verformung der Aufhängung des Sensors geschehen, so trifft diese sowohl die Meßwerte der Platte als auch die Meßwerte des Referenzwertes. Durch die Differenzbildung bei der Ermittlung der Dicke, fällt dies aber aus dem Dickenwert heraus. Dieses ist auch der Grund für die Langzeitstabilität des Meßsystems. Eine Nachkalibrierung ist nicht erforderlich.
- Der Messbereich geht von nahezu dem Transportband bis zum Sensor. Die Messgenauigkeit bleibt in diesem Bereich konstant.
- Die Oberfläche des Sensors vibriert leicht. Aus diesem Grunde gibt es keine Verschmutzungsprobleme.
- Durch eine eingebaute Referenzstrecke im Sensor werden
Temperatur- und ähnliche Einflüsse auf die Messung weitgehend reduziert.
Einschränkungen der Methode
Diese sehr einfache Messmethode der Dicke arbeitet
natürlich nur richtig, wenn die gesamte Platte auf dem Transportband aufliegt,
so daß kein Spalt zwischen der Platte und dem Band vorhanden ist. Ein
elastisches Transportband, das lokale Fehler auf der Auflage ausgleicht, ist
in diesem Falle von Vorteil. Bei stark verzogenen Platten empfehlen wir eine
Messmethode mit zwei Sensoren.
Messgenauigkeit
Die hier beschriebene Messanlage arbeitet mit einer Genauigkeit im 0.1 mm Bereich,
bei Abständen von 150 mm zwischen Band und Sensor. Genauere Messungen bis
in den Bereich von 0.01 mm sind durch zusätzliche Maßnahmen erzielbar.