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Null Chance für Pseudoausschuss

Industrie-Laservibrometer für eine exakte Gut-/Schlecht-Bewertung
Null Chance für Pseudoausschuss

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Oft gleicht die Qualitätskontrolle einer Gratwanderung: Fehlerhafte Produkte sollen sicher erkannt, gleichzeitig Pseudoausschuss zuverlässig vermieden werden. Gute Voraussetzungen für die dafür notwendigen Präzisionsmessungen im Fertigungsbereich bietet die vibroakustische Qualitätskontrolle mit Laservibrometern, die sich in den Fertigungsprozess integrieren lassen.

Laservibrometer sind überall dort ein wichtiges Testinstrument, wo die dynamischen und akustischen Eigenschaften zu den wesentlichen Qualitätsmerkmalen der Produkte gehören. Das gilt für Haushaltsgeräte ebenso wie für Motoren, Wälzlager, Pumpen, medizinische Geräte oder Materialprüfungen. Dabei vermeiden moderne Laservibrometer durch ihre Genauigkeit in der Fertigungskontrolle Pseudoausschuss sowie Fehlerfolgekosten und können bereits bei der Produktentwicklung helfen Gestaltung, Auslegung oder den „Sound“ der Produkte zu optimieren.

Das Verfahren basiert auf der Laser-Doppler-Vibrometrie: Wird ein Lichtstrahl von einem bewegten Objekt reflektiert, so ändert sich die Frequenz des Lichts proportional zu seiner Geschwindigkeit. Diesen sogenannten Doppler-Effekt bezeichnet kennt man aus dem Straßenverkehr: Ein sich näherndes Einsatzfahrzeug von Polizei oder Feuerwehr gibt Töne mit höherer Frequenz von sich, während eine tiefere Frequenz wahrgenommen wird, wenn es sich wieder entfernt.
In dieser Frequenzverschiebung ist die Geschwindigkeitsinformation kodiert, die in der Laser-Doppler-Vibrometrie als Messsignal genutzt wird. Ein Präzisionsinterferometer und eine digitale Dekodierungselektronik wandeln diese Frequenzverschiebung in ein der Schwinggeschwindigkeit proportionales Spannungssignal um, das von allen herkömmlichen Datenerfassungssystemen verarbeitet werden kann. Die Geschwindigkeitsinformation ist unabhängig von der Lichtintensität. Somit eignet sich dieses Messprinzip auch für Messobjekte, die einen sehr geringen Reflexionsgrad haben.
Verglichen mit herkömmlichen Messmethoden ergeben sich gleich mehrere Vorteile: Aufwändige Schallisolierungen wie bei Mikrofonen sind zum Beispiel unnötig. Das beschleunigt die Qualitätskontrolle, da die Prüflinge für den Test nicht in eine spezielle Prüfkabine gefahren werden müssen, was immer zulasten der Taktzeit geht.
Keine mechanischen Verschleißteile, keine aufwändigen Zustelleinrichtungen
Auch gegenüber Beschleunigungssensoren kann die Laservibrometrie punkten. So sind keine mechanischen Verschleißteile enthalten, keine aufwändigen Zustelleinrichtungen erforderlich und der Arbeitsabstand ist variabel. Es kann an allen optisch erreichbaren Stellen berührungslos gemessen werden und es gibt keine Beeinflussung des Prüflings. Das schnelle Messprinzip macht dabei sehr kurze Taktzeiten möglich. Die Messergebnisse sind exakt reproduzierbar. Da Laservibrometer zudem mit hoher Frequenzbandbreite arbeiten, sind sie universell und flexibel einsetzbar. Sie können Materialeigenschaften, Fehler oder charakteristische Eigenschaften bei den unterschiedlichsten Prüflingen anhand des Geräuschs beziehungsweise Schwingverhaltens bestimmen. Außerdem hat sich das Messverfahren in vielen industriellen Anwendungen selbst unter rauen Umgebungsbedingungen bewährt.
Etabliert haben sich Laservibrometer von Polytec (Halle 4, Stand 4504) beispielsweise bei der Geräuschprüfung und Zustandsüberwachung an Wälzlagern: Die Fertigungstoleranzen liegen hier in Bandbreiten von wenigen Mikrometern und besondere Beachtung gilt einem minimalen Laufgeräusch. SKF beispielsweise unterzieht 100 % der gefertigten Wälzlager einer Geräuschprüfung – und dies bei Zykluszeiten von wenigen Sekunden. Bereits 2010 hat SKF gemeinsam mit Polytec ein Projekt gestartet, um die bisher verwendeten induktiven Körperschallsensoren durch Laservibrometer zu ersetzen. Dadurch ergaben sich für den Produktionsprozess gleich mehrere Vorteile: Das Laservibrometer misst berührungslos, ist flexibel einsetzbar, liefert genaue und konstante Signale und senkt die Betriebskosten weil sich der Prüfstand schnell umrüsten bzw. kalibrieren lässt und wegen der berühungsfreien Prüfmethode praktisch keinen Reparaturaufwand hat.
Polytec hat seine Industrie-Vibrometer weiter verbessert. Das neue IVS-500 liefert zuverlässige Messergebnisse auf nahezu allen Oberflächen unabhängig von den Umgebungsbedingungen und kann sich unterschiedlichen Messaufgaben flexibel anpassen. Es prüft aus variablen Arbeitsdistanzen von bis 3 m. Eine integrierte Auto- und Remote-Fokus-Funktion sorgt auch bei wechselndem Abstand immer für hohe Signalqualität, zum Beispiel wenn auf unterschiedlich großen Bauteilen gemessen werden soll. Mehrere Modelle decken Messfrequenzen bis 100 kHz ab, so dass für jede Anwendung eine passende Lösung gefunden werden kann.
Als Komplettlösung zusammen mit der Prüfsoftware Quickcheck von Polytec lässt sich das Laservibrometer einfach in unterschiedlichste Automatisierungsumgebungen integrieren. Quickcheck ist speziell für die vibroakustische Güteprüfung mit Laservibrometern konzipiert. Es erfasst die Messsignale des Laservibrometers und anderer Sensoren, etwa für die Drehzahlerfassung bei Motortests, wertet sie aus, steuert den Prüfablauf, kommuniziert mit dem Fertigungsleitsystem und bietet komfortable Konfigurations- sowie Auswertemöglichkeiten. Grenzwerte im Frequenz- und Zeitbereich lassen sich einfach konfigurieren. Die integrierte Triggerung auf Prüfling und Prüftyp vereinfacht die Prozessintegration. Hinzu kommen eine Wertedatenbank mit Statistikfunktion und Exportschnittstelle sowie Bediensicherheit durch gestaffelte Benutzerrechte. ■

Der Autor

40396103

Martin Beck
Strategisches Produktmanagement Geschäftsbereich Optische Messsysteme
Polytec

Webhinweis

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Mehr über die Funktionsweise von Laservibrometern sehen Sie in diesem Video von Polytec: http://hier.pro/xrivu. Leichter geht‘s über das Scannen des QR-Codes.

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