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IMS Online-Inspektionssystem Inclusion Detection System IDS

Früherkennung von inneren Einschlüssen und Schalendefekten mittels magnetischem Streufluss: IMS Messsysteme präsentiert marktreifes Inclusion Detection System IDS für kaltgewalzte Bandstähle. Die Anforderungen an den Werkstoff Stahl unterliegen durch die fortwährende Entwicklung des Materials sowie dessen Verarbeitungsprozesse einer permanenten Steigerung. Dies gilt ebenso für den Reinheitsgrad des Stahls. Entsprechend ist für die Erzeugung qualitativ hochwertiger Endprodukte eine exakte Führung der Produktionsprozesse unabdingbar, um der nachbearbeitenden Industrie einwandfreie Ausgangsmaterialien mit homogenen Materialstrukturen zur Verfügung zu stellen. Um dies sicherzustellen zu können ist es wichtig, diverse Kenngrößen über die gesam-te Länge des Bandes zu ermitteln. Eine punktuell durchgeführte Materialprüfung an den Enden des Bandes ist hierbei nicht ausreichend, um Materialfehler bei den Endprodukten sowie eventuelle Beschädigungen an Werkzeugen in den nachgelagerten Verformungsprozessen sicher zu vermeiden. Das neuartige Inclusion Detection System IDS von IMS detektiert diese Defekte kontinuierlich, im laufenden Produktionsprozess, berührungslos und zerstörungsfrei

Früherkennung von inneren Einschlüssen und Schalendefekten mittels magnetischem Streufluss: IMS Messsysteme präsentiert marktreifes Inclusion Detection System IDS für kaltgewalzte Bandstähle.

Die Anforderungen an den Werkstoff Stahl unterliegen durch die fortwährende Entwicklung des Materials sowie dessen Verarbeitungsprozesse einer permanenten Steigerung. Dies gilt ebenso für den Reinheitsgrad des Stahls.

Entsprechend ist für die Erzeugung qualitativ hochwertiger Endprodukte eine exakte Führung der Produktionsprozesse unabdingbar, um der nachbearbeitenden Industrie einwandfreie Ausgangsmaterialien mit homogenen Materialstrukturen zur Verfügung zu stellen. Um dies sicherzustellen zu können ist es wichtig, diverse Kenngrößen über die gesam-te Länge des Bandes zu ermitteln.

Eine punktuell durchgeführte Materialprüfung an den Enden des Bandes ist hierbei nicht ausreichend, um Materialfehler bei den Endprodukten sowie eventuelle Beschädigungen an Werkzeugen in den nachgelagerten Verformungsprozessen sicher zu vermeiden.

Das neuartige Inclusion Detection System IDS von IMS detektiert diese Defekte kontinuierlich, im laufenden Produktionsprozess, berührungslos und zerstörungsfrei

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Whitepaper

Online-Inspektionssystem

Inclusion Detection System (IDS)

Innere Einschlüsse, Schalen- und

optisch nicht detektierbare Oberflächendefekte


INHALT

06

Messergebnisse

01

Einleitung

04

Entwicklung eines

Inclusion Detection Systems

4.1 Sensorik

6.1 Labormessungen

6.2 Betriebsmessungen

6.3 Kalibriercoil

18 - 21

22 - 26

02

07 - 10

27

02

Aufgabenstellung

4.2 Aufbau des Sensorblocks

4.3 Aufbau des

Gesamtsystems

11 - 13

07

Zusammenfassung

03 - 04

14 - 15

28 - 29

03

Nutzervorteil

05

Produktionstechnische

Ausführung

05 - 06

16 - 17



01

Einleitung

02

Aufgabenstellung

Die exakte Führung von Produktionsprozessen bei der Herstellung

von Bandstahl und Flachprodukten ist entscheidend für die Erzeugung

qualitativ hochwertiger Produkte mit homogenen Eigenschaften über

die gesamte Länge. Zum Nachweis ist es daher erforderlich, diverse

Materialkenngrößen über die gesamte Länge und nicht nur punktuell an

den Enden zu bestimmen. Es sind berührungslose und zerstörungsfreie

Prüfmethoden im laufenden Prozess notwendig.

Bei der Stahlherstellung und dem anschließenden Gießprozess gelangen

während des metallurgischen Prozesses Einschlüsse in die Schmelze.

Ein Teil dieser nichtmetallischen Partikel verbleibt in den produzierten

Stahlerzeugnissen. Durch die folgenden Walzprozesse werden diese

inneren Defekte nicht aus dem Stahl herausgewalzt, sondern nehmen

durch die Materialverformung vielmehr eine längliche Gestalt an.

Treten diese inneren Einschlüsse und Schalen nicht als offene Defekte

an die Oberfläche des Messgutes, sind sie mit herkömmlichen optischen

Messsystemen nicht erkennbar.

Die Anforderungen an Bandstähle unterliegen

durch die fortwährende Entwicklung des

Werkstoffs und der Verarbeitungsprozesse

einer permanenten Steigerung. Dies gilt

auch für den Reinheitsgrad. Im Kaltbandbereich

haben selbst kleinste Reinheitsgradfehler

beziehungsweise Einschlüsse

negative Auswirkungen.

Die relative magnetische Permeabilität

solcher Einschlüsse ist deutlich geringer als

die des umgebenden Materials. Aufgrund

dieser physikalischen Tatsache kann eine

Erkennung mittels magnetischem Streufluss

erfolgen.

Das geprüfte Material wird bei diesem

Verfahren magnetisiert, wobei bei einer

homogenen Struktur auch das Magnetfeld

an dessen Oberfläche homogen ist. Gibt

es im Material, lokale Bereiche mit deutlich

niedriger Permeabilität, etwa durch nicht

Konkret führen Materialfehler in Form von inneren Einschlüssen und

Schalendefekten in Verarbeitungsprozessen mit starken Verformungsgraden

- wie beispielsweise dem Tiefziehen - zu Materialbrüchen, einer erhöhten

Ausschuss- sowie Reklamationsrate, erheblichen Störungen des Produktionsprozesses,

bis hin zu kostenintensiven Beschädigungen der Werkzeuge.

Abbildung 1: Schematische Abbildung des magnetischen Feldverlaufs bei einem inneren Einschluss

02

EINLEITUNG

AUFGABENSTELLUNG

03



metallische Einflüsse, Risse und Eindrücke an der Oberfläche,

steigt an dieser Stelle der magnetische Widerstand. Ein Teil des

magnetischen Flusses wird so an die Materialoberfläche

gedrängt. Durch die Differenz zwischen der relativen Permeabilität

des Materials und der umgebenden Luft kommt es zu ausgeprägter

magnetischer Brechung. Die Ausdehnung des aus der Materialoberfläche

austretenden Streufelds ist daher deutlich größer als

der ursächliche Defekt, was die Detektion ermöglicht.

03

Nutzervorteil

Die Aufgabenstellung umfasste entsprechend die technische

sowie mechanische Neuentwicklung eines Online-Messsystems

auf Basis des magnetischen Streuflussprinzips, welches diese

bereits im metallurgischen Prozess entstandenen, inneren

Einschlüsse und Schalendefekte sicher erkennt und visualisiert.

Entsprechend dieser Anforderungen detektiert

das auf dem Markt einzigartige Inclusion

Detection System (IDS) der IMS Messsysteme

GmbH diese Defekte kontinuierlich,

im laufenden Produktionsprozess, berührungslos

und zerstörungsfrei bei Banddicken

von 0,1 bis 1 mm. Interessant ist dieses

System also besonders für Hersteller von

Fein- und Feinstblechen, die beispielsweise

für die Automobil oder Foodindustrie höchste

Qualitätsstandards garantieren müssen.

Im Gegensatz zu einem optischen Oberflächeninspektionssystem

ist das Inclusion

Detection System (IDS) – wie bereits

beschrieben - in der Lage, auch vollständig

innerhalb des Materials liegende Defekte zu

erkennen, für die es auf der Materialoberfläche

keinerlei erkennbare Anzeichen gibt.

Die hier angewandte Technologie des

magnetischen Streuflussprinzips bietet

aber einen weiteren, überzeugenden

Vorteil:

Oberflächenfehler, wie beispielsweise Risse

oder Walzenabdrücke, die eine zu geringe

Größe oder unzureichenden Kontrast für

die Erkennung mittels einer optischen

Oberflächeninspektion besitzen, werden

durch Materialspannungen oder Unterbrechungen

im Gefüge ebenfalls magnetisch

sichtbar.

Einige Oberflächenfehler, wie beispielsweise

Schalen und Einwalzungen, haben

häufig deutlich größere Ausdehnungen als

optisch auf der Materialoberfläche erkennbar.

Im Gegensatz zu einer optischen Oberflächeninspektion

detektiert das Inclusion

Detection System (IDS) die vollständigen

Ausmaße solcher Defekte, wie in der folgenden

Abbildung skizziert:

04 AUFGABENSTELLUNG

NUTZERVORTEIL 05



Sicher detektierbarer Bereich

Bedingt detektierbarer Bereich

Nicht detektierbarer Bereich

Optisches Oberflächeninspektionssystem

Inclusion Detection System (IDS)

mittels magnetischem Streuflussprinzip

04

Entwicklung eines

Inclusion Detection Systems (IDS)

4.1 Sensorik

Auf dieser Grundlage werden die im weiteren Verlauf des Whitepapers

dargestellten, optischen Messungen von Oberflächenfehlern

auf Probeblechen als repräsentativ für innere und oberflächliche

Defekte angenommen.

Bei dem gemeinsamen Betrieb eines Inclusion Detection

Systems (IDS) und eines herkömmlichen Oberflächeninspektionssystems

auf (nicht-ferromagnetisch) beschichtetem Material

ermöglicht das IDS eine zuverlässige Unterscheidung zwischen

Beschichtungs- und Substratfehlern, da es im Gegensatz zu

einer OIS ausschließlich Fehler im ferromagnetischen Substrat

anzeigt.

Das entwickelte Streufluss-Detektionssystem

für innere Einschlüsse bietet die Funktionalität

einer vollständigen Streuflussprüfung im

laufenden Produktionsbetrieb. Zur Magnetisierung

des Materials werden Elektromagneten

eingesetzt. Diese lassen sich in ihrer Leistung

an die Beschaffenheit, Struktur und Geometrie

des inspizierten Materials anpassen, sowie

zu Wartungs- und Reinigungszwecken

abschalten.

Die Detektion der Streufelder geschieht

mittels GMR-Sensoren (Giant Magneto

Resistance Sensoren). Bei den verwendeten

Sensoren handelt es sich um

GMR-Differenzsensoren (Gradiometer).

Diese bestehen aus 4 einzelnen GMR-Sensoren,

die in Form einer wheatstoneschen Messbrücke

verschaltet sind. Je 2 dieser Sensoren,

wie in Abbildung 2 schematisch dargestellt,

sind räumlich zusammengefasst. In Abhängigkeit

von der Differenz der magnetischen

Feldstärke zwischen den beiden empfindlichen

Bereichen wird ein Differenzsignal gebildet.

Die empfindlichen Bereiche der verwendeten

Sensoren besitzen einen Mittenabstand

von 1 mm.

Abbildung 2 GMR-Differenzsensor

06 NUTZERVORTEIL

ENTWICKLUNG EINES INCLUSION DETECTION SYSTEMS | SENSORIK 07



Der Einsatz von Gradiometern ermöglicht

eine im Vergleich zu absoluten Sensoren

(Magnetometern) deutliche höhere Verstärkung,

da externe Felder keinen Einfluss auf

das Sensorsignal haben. Dadurch können

besonders kleine lokale Magnetfeldinhomogenitäten

detektiert werden.

Im Inclusion Detection System wird eine

Magnetisierung quer zur Walzrichtung

eingesetzt. Die Wahl der Magnetisierungsrichtung

beruht auf Labormessungen mit

künstlichen Fehlern. Als solche wurden

Durchgangslöcher unterschiedlicher Durchmesser

sowie Nuten mit einer Länge von

1 mm, einer Breite von 100 µm und variabler

Tiefe definiert. Die im Kaltband auftretenden

inneren Einschlüsse nehmen durch die

starke Verformung normalerweise längliche

Formen an. Somit entsprechen Nuten

am ehesten den tatsächlich auftretenden

Fehlern. Für Löcher, die kompakten Fehlern

entsprechen, wurden mit allen Magnetisierungsrichtungen

annährend gleichwertige

Ergebnisse erzielt. Für Nuten konnte mit

einer Magnetisierung quer zur Walzrichtung

deutlich bessere Signal-zu-Rausch-Verhältnisse

erzielt werden. Dies lässt sich leicht

durch den in dieser Richtung größeren

Defektquerschnitt erklären. Abbildung 3

und 4 zeigen die Signal-zu-Rausch-Verhältnisse

für ein Durchgangsloch mit 100 µm

Durchmesser und eine Nut mit 25 µm Tiefe,

100 µm Breite und 1 mm Länge.

Abbildung 4: SNR eines 100 µm Durchgangslochs bei unterschiedlichen Magnetisierungsrichtungen und Messabständen

Eine Magnetisierung im 45°-Winkel zur Bei einer Magnetisierung quer zur Walzrichtung

ist die maximale Jochweite des

Walzrichtung stellt keinen Kompromiss dar,

da diese das Signal-zu-Rausch-Verhältnis Magneten begrenzt. Aufgrund einer

für kompakte Fehler im Vergleich zur geeigneten Magnetfeldhomogenität wurde

parallelen Magnetisierung verschlechtert, die Jochweite so gewählt, dass ein jeweils

ohne dass es zu einer Verbesserung des 48 mm breiter Bereich gemessen wird.

Signal-zu-Rausch-Verhältnisses für

längliche Fehler kommt.

Abbildung 3: SNR einer 25 µm tiefen, 100 µm breiten und 1 mm langen Nut bei unterschiedlichen Magnetisierungsrichtungen

und Messabständen

08

ENTWICKLUNG EINES INCLUSION DETECTION SYSTEMS | SENSORIK

ENTWICKLUNG EINES INCLUSION DETECTION SYSTEMS | SENSORIK

09



Folglich sind mehrere Magnete notwendig, um die unterschiedlichen Materialbreiten

abzudecken. Da im Bereich der Polschuhe der Magnete keine Messung möglich ist,

werden die Sensormodule für eine lückenlose Abdeckung in 2 Reihen angeordnet.

In Abbildung 5 ist die Abhängigkeit des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses vom Abstand

zwischen Sensor und Bandoberfläche zu sehen. Mit steigendem Abstand findet

ausgehend vom minimalen Luftspalt von 200 µm ein annährend linearer Abfall von etwa

1 dB / 100 µm zusätzlichem Luftspalt statt. In der Praxis ist für diese Anwendung und

Auflösung ein Luftspalt von 700 µm ausreichend.

04

4.2 Aufbau des Sensorblocks

Je ein Magnet sowie die sich darin befindliche

Sensorzeile wurde zu einem kompakten

Sensormodul zusammengefasst. Eine ein

fache Wartung, Reparatur und Skalierbarkeit

des Messsystems ist somit garantiert.

Messsystem findet über Schnellspanner

in Verbindung mit Passschrauben statt.

Eine mechanische Justage ist durch die

präzise Fertigung und Montage der einzelnen

Modulkomponenten nicht erforderlich.

Die Abbildung 6 zeigt eine Darstellung

eines geöffneten Moduls mit seinen

wesentlichen Komponenten. Dieses beinhaltet

die Sensoren, die Verstärkung und

Filterung der Sensorsignale, AD-Wandler

sowie die Ansteuerung des Elektromagneten

und stabilisierte Spannungsversorgungen.

Die reproduzierbare und schnelle

Installation der Sensormodule am

Die GMR-Sensoren sind innerhalb eines

schützenden und stabilisierenden Aluminiumrahmens

zu einem Sensorblock vergossen.

Dies erschwert das Anhaften von

Schmutz und bietet Schutz vor mechanischer

Beschädigung. Die Sensormodule

entsprechen der Schutzart IP 64, was

den direkten Einsatz in rauer Umgebung

ermöglicht.

Abbildung 5: Signal-zu-Rausch-Verhältnis von Nuten und Löchern in Abhängigkeit vom Messabstand

Abbildung 6: Sensormodul

10

ENTWICKLUNG EINES INCLUSION DETECTION SYSTEMS | SENSORIK

ENTWICKLUNG EINES INCLUSION DETECTION SYSTEMS | AUFBAU DES SENSORBLOCKS

11



Abbildung 7: Sensorblock offen

Abbildung 8: Sensorblock vergossen

Abbildung 10: Signalamplitude einer 1mm x 100 µm x 30 µm Nut in Abhängigkeit

von deren Position

Bei kompakten Kleinst-Defekten, beispielsweise bei Löchern, ist das Streufeld bei

dieser Sensoranordnung zur Detektion optimal.

Abbildung 9: Austausch Sensorblock

Gegenüber kleineren Sensoren mit höherer räumlicher Auflösung sind die verwendeten

Sensoren empfindlicher. Dadurch können besonders schwache Signale kleiner Fehler

besser detektiert werden. Die von einem Sensor detektierten Defekte werden über die

Signalamplitude ermittelt.

Durch den modularen Aufbau ist der einfache

Austausch des Sensorblocks ohne

Justagearbeiten gewährleistet.

Ein Sensormodul besitzt eine äußere Breite

von 95 mm, wodurch eine lückenlose

Abdeckung des Materials mit 2 Sensormodulzeilen

erreicht wird. Jedes Sensormodul

beinhaltet in der Mitte des Magneten 48

GMR-Differenzsensoren. Der Abstand der

Sensoren quer zur Walzrichtung beträgt

1 mm.

Dies ist vorteilhaft, da auch die Größe der

Streufelder kleinster Defekte über 1 mm

liegt. In Abbildung 10 zeigt die Signalamplitude

einer 1 mm langen, 100 µm breiten

und 30 µ tiefen Nut.

Abbildung 11: Signalamplitude unterschiedlicher Defekte in Abhängigkeit von deren Volumen

12 ENTWICKLUNG EINES INCLUSION DETECTION SYSTEMS | AUFBAU DES SENSORBLOCKS

ENTWICKLUNG EINES INCLUSION DETECTION SYSTEMS | AUFBAU DES SENSORBLOCKS

13



04

4.3 Aufbau des Gesamtsystems

Das Gesamtsystem ist hierarchisch aufgebaut. Die einzelnen Ebenen arbeiten aufgabenorientiert

und sind über schnelle Netzwerktechnik miteinander verbunden. Die Sensorsignale

werden analog-digital mit einer Abtastrate von bis zu 187,5 kHz bei einer Auflösung von

15 Bit gewandelt. Es erfolgt eine längenabhängige Abtastung mit einer konstanten

Längsauflösung (Walzrichtung) von 0,1 mm.

Die digitalisierten Sensorsignale von bis zu 8 Sensormodulen werden einem gemeinsamen

Gig-E-Hub zugeführt und zum Gig-E-Kamerastandard umgewandelt.

Abbildung 12: Hardware-Aufbau

Die Gig-E-Hubs werden an einem Kamerarechner angeschlossen. Dieser Kamerarechner

hat folgende Aufgaben:

1. Signalvorverarbeitung

2. Detektion der Fehler

3. Merkmalsberechnung

4. Klassifikation

5. Steuerung und Abgleich der Sensormodule

Diesem Kamerarechner ist der Datenbankserver überlagert. Der Datenbankserver

speichert die Fehlerbilder und beinhaltet die Produktions- und Trainingsdatenbank.

Die Visualisierung der Fehler sowie die Anbindung der Kundendatenbank erfolgt über

den Datenbankserver.

Abbildung 13: Signalverarbeitung

Abbildung 13 zeigt die Signalverarbeitung mit den Funktionen Detektion, Klassifikation

und Postprozessor.

14 ENTWICKLUNG EINES INCLUSION DETECTION SYSTEMS | AUFBAU DES GESAMTSYSTEMS

ENTWICKLUNG EINES INCLUSION DETECTION SYSTEMS | AUFBAU DES GESAMTSYSTEMS

15



05

Produktionstechnische Ausführung

Produktdaten:

Banddicke

0,1 – max. 1 mm

Bandbreite

anpassbar

Bandgeschwindigkeit

max. 1.000 m/min bei voller Auflösung

Messabstand

> 0.5 mm

Messgenauigkeit:

Detektierbare Fehlergröße Loch: 70 µm Durchmesser, Nut: 10 µm Tiefe,

(Ersatzfehler) 100 µm Breite, 1.000 µm Länge in 250 µm

starkem Band.

Die minimale Fehlergröße muss je nach

Anwendung bestimmt werden.

Abstandseinfluss 1 dB / 100 µm

Reproduzierbarkeit >98%

Die Messung erfolgt auf einer Umlenkrolle mit zwei Sensormodulreihen. Die Sensormodule

können mittels Servomotoren an unterschiedliche Materialstärken angepasst werden.

Zur Sicherstellung der mechanischen Stabilität werden die Sensormodulzeilen sowie

Abbildung 14: Inclusion Detection System (IDS) im Einsatz

deren Träger mittels Wasser in der Temperatur

konstant gehalten. Die Wasserkühlung

dient gleichzeitig zur Abfuhr der Abwärme

von den Sensormodulen.

Das Messsystem verfügt zusätzlich über

einen pneumatischen Antrieb, um die

Sensorzeilen von der Bandoberfläche

vollständig an und abzuschwenken.

Der Antrieb wird für einen schnellen Rückzug

des Messystems von der Bandoberfläche,

bei Gefahr einer Kollision mit dem Messgut,

automatisch aktiviert.

Der Abstand der Sensormodule zur Bandoberfläche

wird permanent durch jeweils 3

kapazitive Abstandssensoren je Sensormodulzeile

überwacht. Als zusätzliche Sicherheitsvorrichtung

verfügt das Messsystem

über einen optischen Faltendetektor. Dabei

handelt es sich um eine Laserlichtschranke,

welche im Bandlauf 10-20 m vor der Messstelle

eingebaut wird. Im Falle von Falten

werden die Sensorzeilen abgeschwenkt.

Das Messsystem kann in Parkposition

außerhalb der Anlage gefahren werden. In

dieser Position erfolgt ein automatischer

Abgleich der Sensoren und es können

Wartungsarbeiten bei laufender Anlage

durchgeführt werden. Beim Abgleich werden

alle Sensoren auf festgelegte Magnetempfindlichkeit

normiert und es werden defekte

Sensoren ermittelt.

16 PRODUKTIONSTECHNISCHE AUSFÜHRUNG PRODUKTIONSTECHNISCHE AUSFÜHRUNG 17



06

Messergebnisse

6.1 Labormessungen

Oberflächenfehler auf der dem Messsystem gegenüberliegenden Seite des Materials

lassen sich ebenfalls detektieren. Abbildung 18 zeigt das Rohsignal von Nuten mit den

Maßen 1 mm x 100 µm x 25 µm in 200 µm starkem Stahlband. Die erste Nut befindet

sich auf der dem Messsystem zugewandten, die zweite auf der gegenüberliegenden

Materialseite.

Die folgenden Abbildungen zeigen die Rohsignale von künstlichen Fehlern: Ein Loch mit

100 µm Durchmesser (Abbildungen 15) und eine an der Oberfläche liegende Nut mit den

Maßen 1 mm x 100 µm x 30 µm in jeweils 200 µm starkem Stahlband bei einem Messabstand

von 500 µm und einer Geschwindigkeit von 500 m/min.

Abbildung 18: Signalverlauf Nut Bandober- bzw. Bandunterseite

Die Geschwindigkeit hat, wie in Abbildung zu sehen, nur geringen Einfluss auf das

Signal-zu-Rausch-Verhältnis von Defektsignalen.

Speed

Abbildung 19: Signalverlauf bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten

Abbildungen 15 – 17:

Signalverläufe eines 100 µm Lochs und 10 µm und 30 µm tiefen,

100 µm breiten und 1 mm langen Nut

18 MESSERGEBNISSE | LABORMESSUNGEN

MESSERGEBNISSE | LABORMESSUNGEN

19



Die Signalverläufe von Nuten mit einer Breite von und 100 µm und einer Tiefe von jeweils

25 µm und 50 µm sowie einer Bohrung mit 100 µm Durchmesser in 800 µm sind in folgenden

Abbildungen dargestellt. Wie an der 50 µm Nut ersichtlich, ist die Empfindlichkeit

für auf der Materialunterseite liegende Fehler bei dieser Materialstärke reduziert, größere

Defekte lassen sich jedoch weiterhin auf beiden Seiten detektieren.

Die folgenden Bilder zeigen Beispiele für optisch ohne Zuhilfenahme einer

Magnetpulverprüfung sichtbare Kaltbandfehler mit den dazugehörigen IDS-Signalen:

Abbildung 20:

Signalverlauf einer

25 µm tiefen und 100 µm

breiten Nut auf der

Materialoberseite

Abbildung 24:

Kleine Schale,

Materialstärke 700 µm

Abbildung 21:

Signalverlauf einer

50µm tiefen und 100

µm breiten Nut auf der

Materialoberseite

Abbildung 25:

Signalverlauf kleine Schale

Abbildung 22:

Signalverlauf einer

50µm tiefen und 100

µm breiten Nut auf der

Materialunterseite

Abbildung 26:

Walz- und Beschichtungsfehler,

Materialstärke 660 µm

Abbildung 23:

Signalverlauf einer

100 µm Bohrung

Abbildung 27:

Signalverlauf Walz- und

Beschichtungsfehler

20 MESSERGEBNISSE | LABORMESSUNGEN

MESSERGEBNISSE | LABORMESSUNGEN

21



06

6.2 Betriebsmessungen

Die gemessen inneren Einschlüsse werden wie folgt ausgewertet:

1. Aufgrund der Fehlergröße (Amplitude / Volumen)

2. Aufgrund der Klassifizierung

z.B. Schalen, Risse, Überlappungen, M-Fehler, Kratzer, Eindrücke

Abbildung 29: Großflächige Fehler wie z.B. Kratzer und Falten

Einige detektierte Einschlüsse wurden mittels Magnetpulverprüfung genau

lokalisiert und anschließend durch die Anfertigung von jeweils 3 Schliffen

quer zur Walzrichtung untersucht.

Abbildung 28: Kompakter Fehler, unterschiedliche Darstellungen

Abbildung 30: IDS-Aufnahme Fehler 1 Abbildung 31: Magnetpulver-Aufnahme Fehler 1

22

MESSERGEBNISSE | BETRIEBSMESSUNGEN

MESSERGEBNISSE | BETRIEBSMESSUNGEN

23



Abbildung 37: 1. Schliff Fehler 2

Abbildung 38: 2. Schliff Fehler 2

Abbildung 39: 3. Schliff Fehler 2

Abbildung 32: 1. Schliff Fehler 1 Abbildung 33: 2. Schliff Fehler 1 Abbildung 34: 3. Schliff Fehler 1

Abbildung 35: IDS-Aufnahme Fehler 2 Abbildung 36: Magnetpulver-Aufnahme Fehler 2

Abbildung 40: IDS-Aufnahme Fehler 3

Abbildung 41: Magnetpulver-Aufnahme Fehler 3

24 MESSERGEBNISSE | BETRIEBSMESSUNGEN

MESSERGEBNISSE | BETRIEBSMESSUNGEN

25



06

6.3 Kalibriercoil

Das gesamte Messsystem einschließlich der Klassifikationsleistung

erfolgt durch die zyklische Überprüfung mittels eines

Kalibriercoils. Das Kalibriercoil sollte hierfür möglichst viele

Fehler enthalten. Geeignet hierfür ist Kaltband aus der

Herstellung von Übergangsbrammen. Bei der zyklischen

Überprüfung wurde eine Reproduzierbarkeit > 98%

erreicht.

Abbildung 42: 1. Schliff Fehler 3

Abbildung 43: 2. Schliff Fehler 3 Abbildung 44: 3 Schliff Fehler 3

26 MESSERGEBNISSE | BETRIEBSMESSUNGEN MESSERGEBNISSE | KALIBRIERCOIL 27



07

Zusammenfassung

Durch den Einsatz hochwertiger Messelektronik

sowie fortschrittlicher Bildverarbeitung

wurde ein hochauflösendes Messsystem

für innere Fehler und äußere Materialbeschädigungen

entwickelt.

Das Inclusion Detection System (IDS) wird

zur vollständigen Bewertung des Reinheitsgrades

eingesetzt. Die maximale Banddicke

bei voller Empfindlichkeit beträgt 1 mm und

ist für beliebige Bandbreiten skalierbar.

Das Messsystem kann an die jeweilige

Kundenspezifikation angepasst werden.

Durch die eingesetzte Bildverarbeitung mit

Merkmalsberechnung und Klassifikation

werden die Fehler anhand ihrer Größe und

Fehlerart unterschieden. Die Klassifikation

wird an das jeweilige Material sowie die

Kundenspezifikation angepasst.

Das Inclusion Detection System vermeidet

die Auslieferung von fehlerhaftem Material

und stellt die einwandfreie Produktqualität

für den Endkunden sicher. Darüber hinaus

werden die Messergebnisse für die Optimierung

der Vormaterialstufen verwendet.

Durch Verbesserung der Qualität und der

Ausbringung werden Ressourcen geschont

und Kosten reduziert.

28 ZUSAMMENFASSUNG

ZUSAMMENFASSUNG 29



IMS Messsysteme GmbH

Dieselstraße 55

42579 Heiligenhaus

Telefon: +49 (0) 2056 / 975 – 0

Fax: +49 (0) 2056 / 975 – 140

Mail: info@ims-gmbh.de

www.ims-gmbh.de | www.ims-experts.com | www.imsocial.info

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