Photothermische Schichtdickenmessung in Bewegung
Bekannterweise ist die photothermische Schichtdickenprüfung ein berührungsloses Verfahren für Lacke, Pulverbeschichtungen und Glasuren auf metallischen und nichtmetallischen Untergründen. Dabei werden die unterschiedlichen thermischen Eigenschaften von Beschichtung und Untergrund genutzt, um die Schichtdicke zu bestimmen. Die Oberfläche der Beschichtung wird mit einem kurzen, intensiven Lichtimpuls um einige Grad aufgewärmt und kühlt anschließend durch Ableitung der Wärme in tiefere Bereiche wieder ab. Dabei sinkt die Temperatur umso schneller, je dünner die Beschichtung ist. Der zeitliche Temperaturverlauf wird mit einem hochempfindlichen Infrarotsensor erfasst und in die Schichtdicke umgerechnet. Das Verfahren funktioniert kontaktlos und zerstörungsfrei mit frisch aufgetragenen als auch ausgehärteten Pulver- und Lackbeschichtungen.
Der PaintChecker Move ist ein neues, scannendes photothermisches Schichtdickenmesssystem.
Für das neue Verfahren erweiterte das OptiSense-Entwicklungsteam den Erwärmungsbereich des Prüfsystems, um einen größeren Wärmeeintrag zu ermöglichen. Allerdings – und das ist revolutionär – muss das aufgewärmte Areal bei der hier vorgestellten Innovation nicht die komplett zu prüfende Fläche umfassen, sondern nur einen kleinen Ausschnitt, zumeist nur wenige Zentimeter. Als interessanter Nebeneffekt ist es zudem auch nicht mehr notwendig, mit Lichtimpulsen anzuregen. Ganz im Gegenteil − konstant leuchtende Anregungsquellen sind sogar von Vorteil.
Als Detektor wird eine integrierte Matrix aus IR-Sensoren mit relativ kleinem Blickfeld und geringer Pixelanzahl eingesetzt, die ein Messfeld etwa von der Größe des Erwärmungsbereichs erfasst.
Zur ortauflösenden Bestimmung der Schichtdicke wird der Temperaturverlauf pixel-basiert gemessen. Vereinfacht dargestellt wandert durch die Relativbewegung das Abbild des vorher angeregten (erwärmten) Werkstücks im Sensor von Pixel zu Pixel. Durch eine fortlaufende, zeitlich gestaffelte Auswertung der Pixel kann so der Temperaturverlauf jedes einzelnen Flächenelements des Werkstücks ermittelt werden. Dieser Temperaturverlauf wird anschließend, wie bei der konventionellen Photothermie, in die entsprechende Schichtdicke umgerechnet.
Der PaintChecker Move Sensor
Während sich das Bauteil am Sensor entlang bewegt, passiert es zunächst eine Anregungszone (rot), in der die Beschichtung durch Lichtstrahlung um einige Grad erwärmt wird. Anschließend tritt es in die Messzone (blau) ein, in der die örtliche Temperatur an mehreren hundert Stellen gleichzeitig erfasst wird. Während das Bauteil die Messzone durchläuft, wird die Abkühlung der Beschichtung periodisch gemessen und aus dem Temperaturverlauf die Schichtdicke berechnet. Durch die zeitlich überlappende Auswertung ergibt sich eine kontinuierliche, lückenlose Erfassung.