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Qualitätskontrolle mit Laservibrometrie
Damit der Vernebler richtig sprüht

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Durch die Messung des Schwingungsverhaltens der Aerosol-Erzeugermembran wird die Qualität des Kernstücks des Verneblersystems sichergestellt Bild: Pari
Laservibrometrie | Um Reklamationen und Vertrauensverlust beim Anwender zu vermeiden, müssen Hersteller die Qualität ihrer Produkte sicherstellen. Bei einem Verneblersystem für die Therapie von Atemwegserkrankungen sorgt ein Laservibrometer für eine 100-prozentige berührungslose und akustische Qualitätskontrolle.

Martin Beck
Polytec, Waldbronn

Die vibroakustische Güteprüfung ist ein zerstörungsfreies Verfahren, um die Qualität und Zuverlässigkeit von Produkten und Fertigungsprozessen sicherzustellen. Sie liefert Informationen über das Schwingungsverhalten unterschiedlichster Objekte, gibt Auskunft über den Zustand der Prüflinge und erkennt unzulässige Abweichungen im Fertigungsprozess. Damit kann beurteilt werden, ob Produkte zuverlässig sind oder ein gewünschtes Geräuschverhalten eingehalten wird. Ziel ist, durch frühzeitige Prüfergebnisse die Produktqualität, Produktivität und Kundenzufriedenheit zu steigern.

Entgegen herkömmlichen Messmethoden ergeben sich durch den Einsatz der Laservibrometrie gleich mehrere Vorteile: Aufwendige Schallisolierung wie bei Mikrofonen ist ebenso unnötig wie mechanische Zustelleinrichtungen bei Beschleunigungssensoren, der Arbeitsabstand ist variabel, es kann an allen optisch erreichbaren Stellen berührungslos gemessen werden und es gibt keinen mechanischen Verschleiß. Das schnelle Messprinzip macht dabei sehr kurze Taktzeiten möglich, und optimale Messergebnisse sind auch bei rauen Oberflächen gewährleistet. Die Messergebnisse sind exakt reproduzierbar. Da Laservibrometer mit hoher Bandbreite arbeiten, sind sie universell und flexibel einsetzbar. Sie können Materialeigenschaften, Fehler oder charakteristische Eigenschaften bei den Prüflingen anhand des Geräuschs oder . des Schwingverhaltens bestimmen.

Die Waldbronner Polytec GmbH hat Laservibrometer für die vibroakustische Qualitätskontrolle bereits seit fast drei Jahrzehnten im Programm, und die vielseitigen Geräte haben sich in den unterschiedlichsten industriellen Anwendungen bewährt. Dazu hat beigetragen, dass sich die kompakten Komplettlösungen, zu denen auch eine Prüfsoftware gehört, einfach in die jeweilige Automatisierungsumgebung integrieren lassen. Die Prüfsoftware Quick Check ist speziell für die vibroakustische Güteprüfung mit Laservibrometern konzipiert. Sie erfasst die Messsignale des Laservibrometers sowie anderer Sensoren und wertet sie aus, steuert den Prüfablauf und kommuniziert mit dem Fertigungsleitsystem. Grenzwerte im Frequenz- und Zeitbereich lassen sich einfach konfigurieren.

Vibrometer überprüft das Schwingungsverhalten

Die Bandbreite typischer Anwendungen ist groß, wie zahlreiche Beispiele aus unterschiedlichen Bereichen belegen: Akustische Qualität und Langlebigkeit sind Qualitätskriterien, die Verbraucher nicht nur bei täglich genutzten Haushaltsgeräten schätzen. In der Therapie von Atemwegserkrankungen spielt die Inhalation von Medikamenten eine entscheidende Rolle. So müssen die flüssigen Medikamente in ein Aerosol mit definierter Tropfen-Größenverteilung überführt werden. An das Verneblersystem werden hohe Anforderungen gestellt. Bei der Pari GmbH, einem Hersteller für Aerosolerzeugungssysteme, wird die Qualität der Systeme mit einem Laservibrometer in der Fertigung zu 100 % geprüft.

Die Messung des Schwingungsverhaltens der Aerosol-Erzeugermembran stellt die Qualität des Aerosolerzeugers, des Kernstücks des Verneblersystems, sicher. Die berührungslose Schwingungsmesstechnik mit Laservibrometer und Quick-Check-Software ermöglicht eine schnelle Prüfung und Auswertung. Gleichzeitig garantiert das Verfahren eine gleichbleibende Qualität der Aerosolerzeugungssysteme und minimiert durch die optimierten Algorithmen Pseudoausschuss durch falsch bewertete Produkte.

In diesen und ähnlichen Anwendungen sind Laservibrometer mittlerweile zum weltweit anerkannten Standard für berührungslose Schwingungssensoren und Schwingungsmesstechnik avanciert. Das Produktspektrum von Polytec bietet Lösungen für fast jede schwingungstechnische Fragestellung in Forschung, Entwicklung oder Produktion, beispielsweise für Einpunkt- oder differenzielle Messungen, für die Bestimmung von Rotations- oder In-Plane-Schwingungen oder zum Visualisieren von Schwingungen in MEMS.

Dabei bleibt die Entwicklung keineswegs stehen. So wurden jetzt die kompakten Laservibrometer noch einmal verbessert. Das IVS-500 arbeitet im weiten Frequenzbereich bis 100 kHz und mit variablen Arbeitsdistanzen bis zu 3 m. Eine integrierte Auto- und Remote-Focus-Funktion sorgt auch bei wechselndem Arbeitsabstand immer für hohe Signalqualität, beispielsweise wenn auf unterschiedlich hohen oder breiten Bauteilen gemessen werden muss. Dank ihrer Vielseitigkeit wird sich die prozessintegrierte vibroakustische Güteprüfung als berührungsloses, flexibles Verfahren deshalb in der Industrie weiter durchsetzen, um die Qualität und Zuverlässigkeit von Produkten und Fertigungsprozessen sicherzustellen, zu optimieren und Pseudoausschuss zu vermeiden.

www.polytec.com


Das Messprinzip

Die Laservibrometrie beruht auf dem Doppler-Effekt, also der Tatsache, dass die Frequenz eines Laserstrahls durch die Objektbewegung verändert wird. Dazu wird im Laservibrometer ein Laserstrahl in einen Referenz- und einen Messstrahl aufgeteilt. Der Messstrahl wird nach Rückstreuung am bewegten Messobjekt wieder mit dem Referenzstrahl überlagert. Das überlagerte Signal enthält die (Doppler-)Frequenzverschiebung aus der die (Schwing-)Geschwindigkeit und Auslenkung des Messobjektes ermittelt werden kann. Das Messprinzip ermöglicht sehr kurze Taktzeiten möglich und optimale Ergebnisse selbst bei rauen Oberflächen. Alle Messergebnisse sind jederzeit exakt reproduzierbar.

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