Punktlaser und 2D-Laserscanner der in Papier- und Folienindustrie

Wie der Einsatz von Lasern Ausfallzeiten reduziert und die Produktqualität verbessert.

  • Home
  • LP
  • Lasersensoren in der Papier- und Folienindustrie

Zuverlässige, optische Messungen mit Punktlasern und 2D-Laserscannern in der Papier- und Folienindustrie

Maschinenausfälle in der Zellstoff-, Papier-, Folien- und Textilindustrie sind teuer. Um die Ausfallzeiten zu minimieren und eine dauerhaft hohe Produktqualität sicher zu stellen, kommen Sensoren zum Einsatz. Damit es nicht zu Schäden an der Papierbahn bzw. Folienbahn oder an der Maschine kommt, müssen verschiedene Parameter überwacht werden. Hierzu zählen u.a. die Positionserfassung, die kontinuierliche Prüfung des Wickeldurchmessers der Rolle sowie die gleichmäßige, automatische Auf- bzw. Abwicklung von Rollenmaterial.

Das Auf-/Abwickeln und umrollen geschieht mit hohen Geschwindigkeiten. Tradidionelle Messsysteme mit Messwalzen oder Laufrädern geraten hier verschleißbedingt schnell an ihre Grenzen. Punktlaser oder 2D Laserscanner messen berührungslos, material- und oberflächenunabhängig, mit konstanter Präzision bei allen Geschwindigkeiten und hoher Lebensdauer.

Kostenfreie Beratung

 

1. Anwendungsbeispiel:
Laser-Distanzsensoren in der Papierindustrie

In der Papier- und Folienindustrie spielen die folgenden Fragen eine wichtige Rolle:

  1. Welchen Wickeldurchmesser hat aktuell die Papierrolle?
  2. Wie stark schwingt die Papier/Folienbahn beim ab- oder aufwickeln?

Punktlaser und 2D-Laserscanner ermöglichen eine berührungslose, materialunabhängige und präzise optische Dickenmessung zur Bestimmung des Wickeldurchmessers sowie Messungen zur Schwingung der Papierbahn bei niedriger und sehr hoher Laufgeschwindigkeit des Materials.

Die folgende Skizze zeigt in der Seitenansicht eine Rolle, auf die Papier, Folie oder Textilien aufgewickelt ist. Um den Fertigungsprozess zu steuern, ist die Kenntnis des Wickeldurchmessers erforderlich. Für einen sicheren und unterbrechungsfreien Fertigungsprozess, bei gleichzeitig größtmöglicher Prozessgeschwindigkeit ist die Überwachung der Schwingungsamplitude der Bahn beim auf- oder abwickeln zu beobachten. Bei Überschreitung von definierten Schwellwerten wird die Drehgeschwindigkeit reduziert oder eine Alarmmeldung generiert. Abhängig vom Prozess kann auch eine Notabschaltung bei Überschreitung kritischer Triggerschwellen erforderlich werden.

Geeignete Materialien:

  • Grafisches Papier, Durchschreibepapier, Thermopapier, Filterpapier, Tapeten, Dekorpapier, …
  • Rohpapier, gestrichenes Papier, ungestrichenes Papier, maschinenglatt, satiniert, …
  • Karton, Pappe, Tissue-Papier, Hygienepapier, … (alle Flächengewichte und Grammaturen)

Geeignete Maschinen für den Einsatz der Distanzsensoren:

  • Rollenschneidmaschinen, Rollenschneider
  • Wickelmaschinen, Umwickler
  • Längsschneider

Vorteile der optischen Messung

  • Verschleißfrei
  • Einmalige Kalibrierung zu Beginn
  • Geringe Wartungskosten
  • Geeignet bei hohen Laufgeschwindigkeiten
  • Keine Materialbeschädigung (Abriebspuren/Laufspuren)
  • Berührungslose Messtechnik
  • Großer Abstandstoleranzbereich
  • Dickenunabhängige optische Messung möglich
  • Weitestgehend materialunabhängige Messung
  • Hohe Lebensdauer (Longlife Laser und LED Komponenten)
  • Digitalisierte Messung über gesamten Prozess (Rückverfolgbarkeit und 100%ige Dokumentation der Messergebnisse)

2. Anwendungsbeispiel:
Laser in der automatisierten Fertigung


Dickenmessung eines Bauteils, welches mit einem Roboter während des Fertigungsprozesses durch einen definierten Bereich zwischen zwei Lasertriangulationssensoren bewegt wird.

Die zu bestimmende Dicke des Messobjektes wird durch Kalkulation aus zwei Abstandmessungen (Laser 1 und Laser 2) bestimmt.

Geeignete Sensoren: FDRF600, FDRF602, FDRF603, FDRF605

3. Anwendungsbeispiel:
Fertigungsübewachung in der Metallindustrie bei der Herstellung eines endlosen Bleches

Zur Überwachung der geometrischen Abmessungen, wie z.B. Breite, Dicke, Schrägen etc. lassen sich Lasertriangulationssensoren nutzen. Punktlaser, wenn eine punktuelle, stichprobenmässige Überwachung der Dicke ausreicht oder 2D Laserscanner wenn die komplette Breite oder Schrägen überwacht werden müssen.

Punktuelle Prüfung mit zwei gegenüber angeordneten Punktlasern. Die Dicke wird aus der Differenz der Abstandsmessungen der gegenüberliegenden Lasern berechnet.

Geeignete Sensoren: FDRF600, FDRF602, FDRF603, FDRF605

Überwachung der Geometrie über die komplette Breite mit zwei gegenüber angeordneten 2D Laserscannern. Die Dicke wird über die komplette Breite aus der Differenz der Abstandsmessungen der gegenüberliegenden Lasern berechnet.

Geeigneter Sensor: FDRF627


Die Experten von ALTHEN wissen aus mehr als 40 Jahren Erfahrung: Jede Anwendung stellt individuelle Anforderungen. Deshalb binden wir uns nicht an einen Hersteller und beraten Sie unabhängig. Auf Wunsch passen wir die Sensoren exakt auf Ihre Bedürfnisse an oder übernehmen auch komplexe Messaufgaben für Sie. Verschaffen Sie sich einen Überblick über unser vielseitiges Produktangebot oder nehmen Sie direkt Kontakt zu uns auf.

Kostenfreie Beratung

Übersicht Sensorarten: Vorteile und Nachteile

Sensorart Vorteile Nachteile

Mechanisch (Rolle, Gestänge, Potentiometer)

- Unkomplizierte Installation vom Bedienpersonal

- Berührender Sensor
- Verschmutzungen können zu Ungenauigkeiten führen
- Bei jedem Rollenwechsel Risiko für mechanische Veränderungen

Ultraschall

- Berührungslos

- Empfindlich gegenüber Luftströmungen

Inkrementalgeber an Rolle und der laufenden Ware

- Sehr genaue Messung
- Bestimmung des Durchmessers aus Warenlänge und Drehwinkel

- Montage von 2 Inkrementalgebern
- Nachfolgenden Bearbeitung der Sensordaten notwendig

Laser

- Sehr genaue Messung
- Berührungslos
- Einfache, einmalige Inbetriebnahme
- Automatisierter Nullpunktabgleich mit Wechsel der Rolle

-

Produktinformationen Distanzsensoren

Alle Lasersensoren

Punktlaser: Klein und präzise

Unsere Punktlaser-Sensoren arbeiten nach dem Prinzip der optischen Triangulation. Der Lichtstrahl wird vom Halbleiterlaser auf ein Objekt fokussiert. Der vom Objekt reflektierte, gestreute Lichtstrahl wird von der Eingangslinse auf eine CCD-/ CMOS-Zeile oder auf ein PSD-Element abgebildet. Dabei ist die Intensität des reflektierten Strahls abhängig von der Oberfläche des Messobjekts. Bewegt sich das Objekt, bewegt sich auch das Bild. Der eingebaute Signalprozessor berechnet den Abstand zum Objekt entsprechend der Lichtpunktbild-Position auf dem CMOS-Array.

Punktlaser-Sensoren lassen sich einfach anwenden und ausrichten, da der Laserpunkt am Messobjekt auch bei Tageslicht sichtbar ist. Das optische Prinzip erlaubt je nach Bauart Messabstände von mehr als einem Meter. Sie erfassen sowohl sehr kleine als auch große Messbereiche – je nach gewünschter Genauigkeit. Die Elektronik vieler Sensormodelle gleichen Schwankungen der Intensität des reflektierten Laserpunkts schnell aus.

Laserscanner: 2D Messung

2D-Laser - auch Laserscanner genannt - tasten Oberflächen oder Körper mit einem Laserstrahl zeilen- oder rasterartig ab. So lässt sich ein zwei- oder dreidimensionales Bild von Objekten erzeugen. Laserscanner bestehen aus einem Scankopf sowie einer Treiber- und einer Ansteuerelektronik.
Der ausgesandte Laserstrahl wird vom Messobjekt reflektiert und von der Empfangsoptik aufgenommen. Dabei wird der Strahl über einen rotierenden Umlenkspiegel abgelenkt und das empfangene Laserlicht entsprechend ausgewertet.

2D Laser werden häufig für die mehrdimensionale Qualitätskontrolle eingesetzt, beispielsweise bei der Profil- oder Konturenmessung. Der klassische Laser arbeitet mit rotem Lasersicht. Es gibt jedoch auch blaue Laser. Diese eignet sich beispielsweise für hochtemperaturbeständige, gespiegelte und semitransparente Objekte