Kontaktlose Temperaturmessung: Tausendmal schneller als ein Wimpernschlag

Die schnelle Sensorik ermöglicht zahlreiche Anwendungen, etwa in der Qualitätskontrolle von Verpackungen oder auf der Schiene.

22 Milliarden Kronkorken werden jährlich in Deutschland produziert – und sie müssen höchsten Qualitätsansprüchen genügen. Schließlich halten die kleinen gestanzten Metallplättchen Limonaden, Bier und Saftschorlen dicht in ihren Flaschen. Dafür sorgt die Dichtung aus thermoplastischem Elastomere (TPE). Sie wird in Form eines Pellet zusammen mit Klebelack in die Innenseite des Kronkorkens geformt.

Der Klebelack wird anschließend bei rund 150 °C aktiviert und das TPE-Pellet schließlich in Form gepresst. Dieser Vorgang passiert sehr schnell – nämlich 83-mal pro Sekunde, oder knapp 5.000-mal in der Minute.

Punktgenaue Messung bei hoher Prozessgeschwindigkeit

Die Temperatur ist dabei entscheidend, denn sie aktiviert den Klebelack für die thermoplastischem Elastomere-Dichtung. Doch woher weiß man bei dieser rasenden Geschwindigkeit, ob sie ausreicht? Eine Messung durch Berührung ist da nicht mehr möglich. Deswegen kamen die Experten von Optris ins Spiel: Das Berliner Unternehmen ist seit 2003 spezialisiert auf Messgeräte zur berührungslosen Temperaturmessung – auch in Extremsituationen.

Zunächst wurde versuchsweise ein optris CT 3M mit einer Einstellzeit von 1 ms eingesetzt. Die Temperaturmessung mit diesem System liefert pro Kronkorken ca. 12 Messwerte. Nach Auswertung des Temperatur-Zeit-Diagramms entstand der Wunsch nach einer noch detaillierteren Erfassung der Temperaturverteilung beim Vorbeifahren des Kronkorkens. Aus diesem Grund wurde auf das optris CT 4M gewechselt.

Höhere zeitliche Detailauflösung durch schnelleren Sensor

Im Vergleich zum CT 3M bietet das CT 4M eine um mehr als 10-fach höhere Messgeschwindigkeit. Statt wie bisher mit 1 Millisekunde Reaktionszeit, arbeitet der CT 4M-Sensor mit einer Reaktionszeit von 90 Mikrosekunden. Zum Vergleich: Ein Wimpernschlag dauert etwa 150 Millisekunden. In dieser Zeit nimmt der 4M-Sensor mehr als 1600 Messungen vor. Das Ergebnis: Mit dem Optris-Sensor kann die Temperatur jedes Kronkorkens während des Durchlaufs in der Produktionslinie einzeln und präzise erfasst werden. So kann bei voller Prozessgeschwindigkeit eine konstante Erwärmung der Kronkorken sichergestellt und damit die Qualität der Verklebung der Dichteinsätze gewährleistet werden. Zur Optimierung der Einbauposition des CT 4M-Sensors nutzte das Team von Optris eine Wärmebildkamera aus eigenem Hause – auch, um mögliche Einflüsse reflektierender Wärmequellen auszuschließen.

Neue Möglichkeiten in der Qualitätskontrolle

Herzstück des Optris-Sensors ist ein neuer Indium-Antimon-Arsenid-Detektor. Diese Entwicklung ermöglicht die Kombination eines Niedertemperatur-Messbereichs, der bereits bei 0 °C anfängt mit einer Messgeschwindigkeit von 90 μs. Das eröffnet viele neue Einsatzgebiete:

Hochvolumige Produktionsprozesse

Etwa bei der Qualitätskontrolle der Produktion von PET-Flaschen – auch hier geht es um große Mengen in kurzer Zeit, etwa 80.000 Stück pro Stunde, weswegen extrem schnelle Messungen benötigt werden.

Kennzeichnung mittels Laserkodierung

Auch bei der Qualitätskontrolle bei der Beschriftung von z.B. Produktverpackungen mithilfe von Lasern kann eine Highspeed-Temperaturmessung helfen – bei diesem Prozess verflüchtigt sich die thermische Energie sehr schnell.

Verpackungsprozesse

Auch das Versiegeln von Verpackungen mithilfe von Klebstoff lässt sich mit dem 4ML-Sensor optimieren.

Verkehrssicherheit bei Zügen

Ein gänzlich anderer Anwendungsbereich sind Hochgeschwindigkeitszüge: Hier lassen sich kritische Teile wie Bremsen und Radlager, die starker Belastung und hohen Temperaturen ausgesetzt sind, zuverlässig überprüfen und überwachen.

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