Anwendungen

Laser Surface Velocimetrie für eine präzise Messung der Fahrgeschwindigkeit in Echtzeit

In der Entwicklung von Fahrerassistenzsystemen bei Renault wird derzeit die Laser Surface Velocimeter (LSV)-Technologie getestet. LSVs dienen normalerweise zur Präzisionsbestimmung von Oberflächengeschwindigkeiten und Längen auf Bahnwaren in der industriellen Produktion. Bei Renault wird das LSV dagegen als Referenzsensor in Versuchsfahrzeuge eingebaut, um deren reale Geschwindigkeit in Echtzeit mit einer Genauigkeit besser als 0,1 km/h zu messen. Mit dieser hohen Präzision ist das LSV den üblicherweise eingesetzen Methoden, beispielsweise GPS, überlegen.

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In der Produktion wird die Geschwindigkeit und Länge von Bahnware ( Metall, Papier, Kunststoff), Rohren und Profilen traditionellerweise mit Messrädern oder Walzen gemessen, die von Produkt selbst angetrieben werden. Schlupf zwischen Rad und Messgut oder Verschleiß des Messrades verursachen bei diesen berührenden Messmethoden unerwünschte Messfehler. Darüber hinaus kann es bei empfindlichen oder weichen Materialien zu Beschädigungen der  Oberfläche oder Verformungen kommen. Unter  bestimmten Produktions-bedingungen werden die Messräder beim Einfädeln des Produktes oft beschädigt oder verschmutzen stark. Die notwendige Wartung der Messräder verursacht teure Stellstandszeiten.

Gießgeschwindigkeits- und längenmessung

Von einem großen deutschen Stahlhersteller wurde Polytec nach intensiver Testphase der Auftrag  zur Lieferung von Laser Surface Velocimetern LSV zur berührungslosen Geschwindigkeits- und Längenmessung erteilt. Die LSV's  ersetzen wassergekühlte Messrollen. Korrosion der Messrollen und Schmutz, der sich auf den Messrollen ablagert, führen oft zu unerwünschten Messfehlern, die das berührungslose LSV Prinzip bedingt nicht aufweist. An die Stranggießanlage schließen sich Brennschneideanlagen an, auf denen der Strang in Brammen oder Knüppel mit gewünschten Endabmessungen geteilt wird. Durch die hohe Messgenauigkeit werden kleinere Zuschnitttoleranzen eingehalten, wodurch sich das LSV innerhalb kürzester Zeit amortisiert.
 
Vorschub: 0.6 m/min - Oberflächentemperatur: 900°C - Materialstärke: 160 bis 270 mm  

Um die endgültige Planheit und Oberflächenqualität herzustellen, wird Kaltband in Dressiergerüsten nachgewalzt. Der Dressiergrad wird durch die Bandgeschwindigkeits-differenz am Einlauf und Auslauf des Walzgerüstes bestimmt. Die Geschwindigkeitsdifferenzen sind sehr klein und liegen im Bereich von 0,3 % – 3 %. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an die Genauigkeit der Geschwindigkeitsmessung.

Bisher wurde der Dressiergrad über Tachogeneratoren an den ein- und auslaufseitigen Umlenkrollen des Walzgerüstes gemessen. Schlupf und Verschleiß zwischen Band und den trägen Umlenkrollen führen zu Fehlern bei der mechanischen Dressiergraderfassung, besonders beim Beschleunigen und Abbremsen des Bandes. Bei einer Dressiergraderfassung, basierend auf zwei Laser Surface Velocimetern, können durch Schlupf und Verschleiß bedingte Meßfehler nicht mehr auftreten. Der mit dem LSV gemessene Dressiergrad kann daher jetzt als Regelgröße für die Anstellung der Walzen verwendet werden. Bei einem großen deutschen Edelstahlhersteller wurde mit dem LSV eine Meßunsicherheit des Dressiergrades von nur ± 0,02 % nachgewiesen. 

Abbildung mit freundlicher Genehmigung der SMS Schloemann-Siemag AG, Düsseldorf

Längen- und Geschwindigkeitsmessung in Rohrwalzwerken

Durch eine lochgenaue Laser- Geschwindigkeits- und längenmessung an Luppen und Fertigrohren können in Rohrwalzwerken die Fertigungskosten gesenkt, bzw. Qualitäts- und Produktionssteigerungen erzielt werden. Ein wichtiger Qualitätsparameter bei der Rohrherstellung ist der Rohrwanddickenverlauf über die Rohrlänge. Die Wanddicke wird in Mehrkanalmessbügeln nach dem Prinzip der Materialdurchstrahlung gemessen.
Die längenbezogene Zuordnung von Rohrwanddicke und Durchmesser erfolgt über das im Messbügel integrierte Laser Surface Velocimeter LSV von Polytec.

Steuerung von rotierenden Rohrsägen

Rotierende Rohrsägen werden in Rohrwalzwerken immer häufiger zwischen Streckreduzierwalzwerk und Kühlbett eingesetzt. Der Vorteil der rotierenden Rohrsäge ist, dass die Schopflänge für jedes Rohr individuell eingestellt werden kann, was eine dramatische Steigerung der Ausbeute bewirkt.

Wie der Name schon sagt, wird bei einer rotierenden Rohrsäge das Sägeblatt auf einer Kreisbahn mit der Geschwindigkeit des Rohres mitbewegt. Während des Schnitts müssen Rohrgeschwindigkeit und die Geschwindigkeit des Sägeblattes exakt übereinstimmen und das bei Geschwindigkeiten bis zu 10 m/s.

Das LSV misst Schlupf - und Verschleißfrei die Rohrgeschwindigkeit und liefert damit den wichtigsten Parameter zur Steuerung der Rotierenden Rohrsäge. Neben einem exakt senkrechten Schnitt werden durch den Einsatz des LSV kleinste Längentoleranzen erzielt.

C-Messbügel im Walzwerk mit integrierter berührungsloser Laser-Geschwindigkeitsmessung

Die weiterverarbeitende Industrie, besonders im Automobilbereich, stellt an die Maßhaltigkeit und Qualität der verwendeten Stahl- und Aluminiumprodukte hohe Anforderungen. Um die Dickentoleranzen von gewalzten Bändern immer weiter zu verringern, werden moderne Walzwerke nach dem Masseflussprinzip geregelt. Laser Surface Velocimeter (LSV) sind leicht zu integrieren und erlauben eine zuverlässige Messung der Geschwindigkeitskomponente.

Weitere Informationen finden Sie in unserer Applikationsnote.

Längenmessung bei der Konfektionierung von Transportriemen und Antriebsbändern 

Bei einem weltweit führenden Hersteller von Transport- und Antriebsriemen werden bereitsmehrere LSV-Messsysteme zur Längenmessung an den Konfektioniertischen eingesetzt. Durch die Längenmessung mit der berührungslosen LSV konnte der kundenspezifische Zuschnitt wesentlich vereinfacht werden. Bisher musste die Länge anhand eines am Messtisch angebrachten Maßstabes bestimmt werden. Mit dem LSV ergibt sich zum ersten mal die Möglichkeit, die Konfektionierung weiter zu automatisieren. Die erreichte Zuschnittgenauigkeit mit dem LSV beträgt 0,1 % und ist absolut unabhängig von der Oberfläche der Transportbänder.