Reinheitsprüfung mit Laserscannern

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Ein neuartiges bildgebendes Fluoreszenz-Detektionssystem von Fraunhofer IPM erkennt störende Verunreinigungen auf quadratmetergroßen Oberflächen – direkt in der Produktion. Möglich wird dies durch den Einsatz eines Laserscanners. Fraunhofer IPM präsentiert das System auf der "Parts to Clean" in Stuttgart vom 24. bis 26.6.2014.

© Kai-Uwe Wudtke/Fraunhofer IPM
Für den Menschen unsichtbare Verunreinigungen auf Oberflächen verraten sich durch Eigenfluoreszenz. Ein Laserscanner macht sie sichtbar – selbst auf quadratmetergroßen Flächen

Bei der Fertigung von Komponenten im Maschinenbau, der Automobilindustrie oder der Medizintechnik muss »sauber« gearbeitet werden: Bauteile, die später verklebt werden, können bei Verschmutzungen an der Oberfläche oft nur fehlerhaft zusammengefügt werden. Fraunhofer IPM hat ein bildgebendes Fluoreszenz-Detektionssystem für die industrielle Oberflächenprüfung entwickelt. Das System detektiert schon kleinste organische Verunreinigungen z. B. durch Öle, Fette oder Silikone. Dazu wird die Eigenfluoreszenz dieser Stoffe mit passendem UV-Licht angeregt. Innerhalb kürzester Zeit werden so die Form, die Position und der Grad der Verunreinigung detektiert. Die Bildgebung ermöglicht dabei die genaue Erkennung der »Problembereiche« direkt auf dem Werkstück. Die Nachweisgrenzen sind abhängig vom nachzuweisenden Stoff. Im Fall stark fluoreszierender Medien wie z. B. Maschinenölen lassen sich selbst geringste Spuren von Verunreinigungen auf der Oberfläche detektieren.

Erstmals auch auf größeren Flächen

Durch den Einsatz eines Laserscanners lassen sich störende Verunreinigungen auf quadratmetergroßen Oberflächen aufspüren – selbst auf komplexen Geometrien wie Zahnrädern oder Karosserieteilen. Bisher konnten in der bildgebenden Fluoreszenz-Detektion nur kleinere Flächen erfasst werden. Die Größenbeschränkung der maximal untersuchbaren Fläche ergab sich aus der Beleuchtung mit LEDs sowie der parallelen Detektion der gesamten Oberfläche mithilfe einer CCD-Kamera. Zur Untersuchung größerer Flächen wurde nun erstmals ein scannendes System aufgebaut: Der Strahl eines UV-Lasers wird mithilfe von Spiegeln über einen Scanbereich von +/– 20° abgelenkt. Bei einem Abstand zur zu untersuchenden Fläche von 60 cm können somit Bauteile auf einer Fläche von 50 cm × 50 cm untersucht werden. Die auf der Oberfläche angeregte Fluoreszenz wird dann detektiert. Eine Software setzt die gewonnenen Daten der einzelnen Messpunkte zu einem Abbild der Oberfläche zusammen. Dieses Bild wird dann so weiterverarbeitet, dass z. B. Bereiche hoher Intensität – also mit starker Verunreinigung – automatisch markiert werden.