In der Metall- und Blechverarbeitung müssen Oberflächen vor dem Polieren, Grundieren oder Anodisieren zuverlässig auf Form, Unebenheiten und Schäden geprüft werden. Hohe Qualitätsanforderungen und schnelle Taktzeiten erfordern, dass die Prüfung präzise und schnell abläuft. Optische Inspektionsverfahren auf Basis von strukturierter Laserbeleuchtung ermöglichen eine automatische Oberflächenprüfung, die verschleißfrei, hochpräzise und wiederholgenau ist.
Dieser Artikel gibt einen Überblick über die Einsatzbereiche laserbasierter Oberflächenprüfung in der metall- und blechverabeitenden Industrie, erläutert die technischen Anforderungen an die eingesetzten Lasersysteme und stellt geeignete Produktlösungen von Z-LASER vor.
Optische Oberflächenprüfung von Metall: Einsatzbereiche
Bei der Herstellung von Werkstücken aus Metall nimmt die optische Qualitätskontrolle einen zentralen Stellenwert ein, da die produzierten Bauteile oft in sicherheitskritischen Bereichen wie der Automobilindustrie oder für die Infrastrukturinspektion verwendet werden. Zu den Applikationen, in denen laserbasierte Inspektionsverfahren zum Einsazt kommen, zählen beispielsweise:
- Schweißnahtprüfung und Anzeige von Schweißnähten: Machine Vision Laser ermöglichen eine zerstörungsfreie Schweißnahtprüfung. Sie erfassen die dreidimensionalen Konturen von Schweißnähten und -punkten per Lasertrangulation. Die Messergebnisse werden in Echtzeit mit der Sollgeometrie verglichen, wodurch Abweichungen und Defekte sofort erkannt und einer direkten Nacharbeit zugeführt werden können. Laserprojektoren projizieren die Sollkonturen von Schweißnahtverläufen und -punkten direkt auf das Werkstück. Anhand der Vorgabeprojektion lassen sich Lage und Vollständigkeit der tatsächlichen Schweißnähte visuell kontrollieren.
- Inspektion von Eisenbahnrädern: Anhand von Triangulationssensoren werden Radsätze bei der Durchfahrt automatisch und berührungslos überprüft. Defekte an der Lauffläche der Räder – wie Abplatzungen oder Flachstellen – werden durch das Bildverarbeitungssystem zuverlässig erkannt und analysiert.
- Oberflächeninspektion im Press-Shop: Vor und nach dem Umformen werden Karosserieteile auf Form, Unebenheiten und Oberflächendefekte geprüft.
Optische Oberflächenprüfung mit Laserlicht: Die Vorteile im Überblick
Die lasergestütze optische Prüfung von Oberflächen bietet entscheidende verfahrenstechnische Vorteile für die Qualitätskontrolle und Produktüberwachung:
- Schnelle und flexible Messung: Die Erfassung erfolgt in 2D oder 3D, sie kann sowohl inline in der Produktionslinei auch auch in separaten Prüfstationen erfolgen.
- Berührungslose und verschleißfreie Qualitätsprüfung: Da kein mechanischer Kontakt stattfindet, eigent sich das Verfahren auch für empindliche, polierte oder beschichtete Oberflächen.
- Steigerungs der Produktionsqualität: Die laserbasierte Inspektion ist wiederholgenau und liefert konstanz präzise Prüfergebnisse.
- Reduktion von Kundenreklamationen: Stabilere Prüfprozesse und frühzeitige Fehlererkennung minimieren Nacharbeit und senken die Ausschussquote.
Anforderungen an Laser für die Oberflächenprüfung von Metall
Für verlässliche Ergebnisse in der optischen Oberflächenprüfung müssen die eingesetzten Lasersysteme spezifische Anforderungen erfüllen:
- Hohe Projektionsgenauigkeit: Für die Triangulation und 3D-Vermessung ist eine präzise Projektion von strukturiertem Laserlicht in Form von geraden Linien, Gittern, Kreisenoder DOE-Mustern erforderlich.
- Hohe Ausgangsleistung: Für große Arbeitsfelder muss die Lichtintensität ausreichend sein, damit die Laserlinie auch bei größeren Arbeitsabständen noch zuverlässig von der Kamera erfasst werden kann.
- Leichte Bauweise: Die Lasermodule müssen sich problemlos in bestehende Systeme integrieren lassen. Beispielsweise soll die Montage an Roboterarmen unkompliziert verlaufen können.
Z-LASER Produktempfehlungen: Laserlösungen für die Oberflächenprüfung von Metall
Für die optische Oberflächenprüfung in der Metall- und Blechverarbeitung empfiehlt Z-LASER folgende Laserlösungen: Das ZM18-VISION Lasermodul ermöglicht als strukturierte Beleuchtungsquelle präzise Triangulationsmessungen und automatische Oberflächeninspektion. Der ZLP2 Laserprojektor unterstützt die visuelle Schweißnahtprüfung und Qualitätskontrolle durch die direkte Projektion von Sollkonturen auf das Werkstück.
ZM18-Vision Modul
Das ZM18-Vision ist ein präzises Lasermodul für anspruchsvolle Bildverarbeitungsanwendungen in Industrie, Forschung und OEM-Integration. Mit Wellenlängen von 405 nm bis 830 nm deckt es ein deutlich erweitertes Spektrum ab und ermöglicht die optimale Anpassung an unterschiedlichste Materialien und Anwendungen. Mit seinem robusten Industriedesign und konstanter Leistungsstabilität eignet sich das ZM18-Vision für den zuverlässigen Einsatz in Inspektionssystemen und komplexen Bildverarbeitungssystemen.
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ZLP2 – Laserprojektor
Der ZLP2 ist ein leistungsstarker Laserprojektor mit fasergekoppelter Z-FIBER Laserquelle für höchste Strahlqualität. Mit einer Genauigkeit von 0,25 mm pro Meter Arbeitsabstand eignet er sich perfekt für präzise Projektionen in klassischen Anwendungen wie Holz- und Steinbearbeitung sowie für anspruchsvolle Einsätze mit Kompositmaterialien. Gesteuert wird der ZLP2 über die intuitive Software ZLP-Suite mit grafischer Benutzeroberfläche oder über die integrierte Programmierschnittstelle (API). Zusätzlich ist eine native Ansteuerung über TCP/IP-fähige SPS-Systeme möglich. Damit bietet der ZLP2 eine flexible, erweiterbare und zuverlässige Lösung für industrielle Anwendungen, bei denen Präzision und Effizienz entscheidend sind.
Mehr erfahrenOberflächenprüfung von Metall: Präzision und Effizienz in der Qualitätssicherung mit Z-LASER
Die lasergestützte Oberflächenprüfung stellt in der metall- und blechverarbeitenden Industrie ein etabliertes Inspektionsverfahren dar. Sie ermöglicht eine berührungslose, verschleißfreie und wiederholgenaue Prüfung und trägt damit wesentlich zu mehr Effizienz und zu einer konstant hohen Produktqualität bei gleichzeitig reduziertem Ausschuss bei. Z-LASER bietet hierfür praxiserprobte industrielle Laserlösungen, die sich durch kompakte Bauformen sowie eine hohe Ausgangsleistungen auszeichnen und nahtlos in bestehende Produktions- und Prüfsysteme integriert werden können.
Möchten Sie wissen, welche Laserlösung für Ihre Anwendung in der Oberflächenprüfung geeignet ist? Kontaktieren Sie uns. Wir beraten Sie gerne unverbindlich und unterstützen Sie bei der Auswahl der passenden Lösung.
Häufig gestellte Fragen
Ein Laser für die Bildverarbeitung projiziert strukturiertes Laserlicht (Linien, Punkte, Gitter, Kreise oder DOET-Muster) auf das Bauteil, das von einer Kamera erfasst und per Lasertriangulation dreidimensional ausgewertet wird. Daneben können Laserprojektoren Sollkonturen direkt auf das Werkstück projizieren und so die visuelle Prüfunterstützung durch den Werker ermöglichen.
Bei der zerstörungsfreien Schweißnahtprüfung wird die Schweißnaht ohne Materialkontakt optisch vermessen. Vollständigkeit, Lage und Geometrie der Naht werden erfasst und mit der Sollgeometrie verglichen. Das Verfahren ist zentral für die Qualitätssicherung in der Automobilfertigung.
Die Wahl der Wellenlänge hängt von den Oberflächeneigenschaften des zu prüfenden Objekts ab. Bei hochreflektierenden Oberflächen wie poliertem Stahl sind blaue und grüne Wellenlängen (405–520 nm) geeigneter, da sie an der Oberfläche einen schärferen Linienkontrast erzeugen und eine präzisere Auswertung durch die Kamera ermöglichen.
Z-LASER bietet mehrere Laserlösungen für die berührungslose Oberflächenprüfung von Metall an. Das ZM18-VISION Lasermodul ist mit einem Wellenlängenbereich von 405–830 nm und einer Ausgangsleistung von bis zu 170 mW für anspruchsvolle Triangulationssensoren und präzise 3D-Vermessungen ausgelegt. Für die visuelle Prüfunterstützung – etwa bei der Schweißnahtkontrolle – einget sich der Laserprojektor ZLP2. Durch eine fasergekoppelten Z-FIBER Laserquelle erreicht er eine Projektionsgenauigkeit von 0,1 mm/m Arbeitsabstand und deckt mit einem Öffnungswinkel von bis zu 80°×80° auch großflächige Prüfanwendungen zuverlässig ab.
