Der PaintChecker modular - System ist eine Messstation mit Schichtdickenmesssystem und 3D-Bewegungstechnik. Die Messstation ist so konzipiert, dass sie in eine Beschichtungsanlage integriert werden kann und der Materialfluss durch die Station geleitet wird. Mit einer vollautomatischen Messung erreicht man eine lückenlose Qualitätskontrolle aller Bauteile. Die Auswertesoftware kann für die Aufgabenstellung kundenspezifisch angepasst werden.

Abb.1: PaintChecker modular - System,   Abb.2: 3D-Bewegungstechnik

Der PaintChecker modular - System ist ein berührungsloses und zerstörungsfreies Schichtdickenmesssystem auf der Basis eines gepulst photothermischen Verfahrens und kann für Offline- und Online- Messungen eingesetzt werden. Es können feuchte und trockene organische Beschichtungen, Pulverlacke, UV-Lacke, Gleitlacke, Glasuren vor und nach dem Einbrennen/Trocknen auf Metallen, Gummi, Keramik in Abhängigkeit von Beschichtungsmaterial und Messgenauigkeit gemessen werden.
Relativbewegungen zwischen Messkopf und Messgut werden optisch kompensiert, so dass eine Echtzeitmessung bei hoher örtlicher und zeitlicher Auflösung erfolgen kann. Der optomechanische Aufbau erlaubt den Einsatz in direkter Umgebung der Lackapplikation.
In Verbindung mit dem PC basierten Auswertesystem ist der PaintChecker modular speziell für Aufgabenstellungen in der Prozesskontrolle geeignet.

Abb.3: PaintChecker modular Maße Messkopf

Bezeichnung	Wert / Wertebreich
Schichtdickenbereich	10 - 250 µm (trocken) 20 - 120 µm (pulverförmig) 5 – 30 µm (feucht)
Messfleckgrösse	3 mm
Wiederholrate	< 10 Hz
Messdauer	< 100 ms
Messgutgeschwindigkeit	Schichtdickenabhängig, siehe Abb. 10
Messgenauigkeit	ca. 5% (vom aktuellen Messwert)
Messabstand	200 mm
Abstandstoleranz	± 10 mm
Winkeltoleranz (Verkippung)	± 30°
Kabellänge zum Messkopf	3m

Das Messsystem besteht aus einem Rahmengestell in dessen oberen Bereich sich die Messkammer befindet. Die Messkammer ist über eine frontseitige Tür zugänglich und enthält die 3D-Bewegungstechnik mit montiertem Messkopf. Die Bewegungstechnik ist auf einen Rahmen aufgeschraubt, der sich in der Höhe an die Messaufgabe anpassen lässt. An den seitlichen Verkleidungen der Messkammer können Öffnungen für den Materialtransport eingefügt werden. Im unteren Bereich befindet sich die Auswerteeinheit des Messsystems, die Steuerung für die Bewegungstechnik und die elektrischen Klemmen zur Anlagenverschaltung. Über eine aufklappbare Rückwand sind die elektrischen Komponenten erreichbar und erlauben eine einfache Installation.

Die Bedienung der Messstation erfolgt über einen in der Fronttür integrierten TFT-Monitor und über eine ausziehbare Tastatur mit Maus. Die Tastaturschublade kann mit einem Schloss gegen unbefugte Bedienung gesichert werden.

Änderungen von Bewegungsabläufen werden direkt an der Frontblende der Steuerung über einen "Teach in"- Modus durchgeführt. Dazu werden die Positionen manuell angefahren und per Tastendruck abgespeichert. Mehrere Positionen können unter einem Bewegungsprogramm gespeichert werden, die von der Messsoftware im Messbetrieb automatisch gestartet werden können.

Auf der Rückseite der Messstation befinden sich alle elektrischen Anschlüsse für die externe Kommunikation. Es stehen folgende Schnittstellen zur Verfügung:

Typ	Anzahl	Beschreibung
Messkopf Schnittstelle	1	Bajonett- Steckverbinder, 19 pol
Digitaler Eingang	8	24V, optisch isoliert1
Digitaler Ausgang	8	24V, optisch isoliert1
Analoger Ausgang	2	0...20 mA oder 0...10V
Netzwerk	1	RJ45, 10/100 Mbit/s, TCP/IP, extern
Stromversorgung	1	230V, AC, 50 Hz, max. 1200W

¹ Anschlüsse teilweise belegt


Die Messstation und die Bewegungstechnik besitzen folgende technische Daten:

Beschreibung	Wert / Wertebereich
Maße (H x B x T)	2100 x 750 x 700 mm
Arbeitsebene (H)	1000 mm
3D- Aktionsbereich (H x B x H)	150 x 250 x 250 mm
Achsgeschwindigkeit	< 0,4 m/s
Gewicht Messsystem	ca. 170 kg
Umgebungstemperatur	0 - 30 °C

Das Messsystem wird mit einer webbasierten Basissoftware ausgeliefert und in einem Internetbrowser dargestellt. Aufgrund der Netzwerkfähigkeit ist die Software auf jedem beliebigen Rechner im Netzwerk nutzbar, der ein Java-Plugin enthält. Optional kann die Software an die jeweilige Messaufgabe nach Kundenwunsch angepasst werden.

Die Basissoftware enthält eine Benutzerverwaltung und erlaubt über Zugriffsrechte einen differenzierten Zugriff auf Informationen und Einstellungen. Eine Mehrbenutzerfähigkeit ist vorhanden, bei der ein Master das System vollständig kontrollieren kann und weitere Clients einen lesenden Zugriff erhalten können. So lässt sich von mehreren Bedienterminals das Messsystem komfortabel administrieren. Eine Sprachauswahl ermöglicht eine Bedienung in Deutsch und Englisch. Weitere europäischen Sprachen können bei Bedarf ergänzt werden.

Abb. 4: Loginmaske

Die Online-Visualisierung der Basissoftware mit graphischen Verlaufsplots (Schichtdicke, Standardabweichung) und Textanzeigen der Messwerte (Aktuell, Mittelwert, Standardabweichung, Prozessfähigkeit) ermöglicht dem Benutzer eine direkte Übersicht über alle prozessrelevanten Informationen.

Abb. 5: Datenmaske

In der Einstellmaske können für die Auswahl und Steuerung des Messablaufes sowie der zugehörigen Kalibrierung alle notwendigen Parameter eingesehen und verändert werden.

Abb. 6: Einstellmaske

Die Kalibriermaske dient der komfortablen Erzeugung von eigenen Kalibrierungen auf unterschiedlichen Lack-Substrat-Kombinationen. Spezielle Lack-Substrat-Kombinationen müssen nicht mehr ausgewählt werden, da die automatische Kalibriersoftware in mehreren Testmessungen eine optimale Geräteeinstellung selbst vornimmt. Eine Mehrpunktkalibrierung erlaubt über einen grossen Schichtdickenbereich eine genaue Kalibrierung, da neben linearen auch nichtlineare Kalibrierfunktionen zum Einsatz kommen. Das Kalibrierergebnis wird in einem graphischen Plot dargestellt und erlaubt eine schnelle Beurteilung der Ergebnisse. Für Kalibrierabläufe, die keine automatische Kalibrierung zulassen, gibt es eine manuelle Kalibrierung, bei der die offline erzeugten Kalibrierdaten manuell eingetragen werden können.

Abb. 7: Kalibriermaske

In einem Archiv werden die Messergebnisse in datierten Dateiverzeichnissen  nach verschiedenen Datentypen abgespeichert und können tabellarisch oder graphisch angezeigt werden. Die Auswerteeinheit enthält einen Dateiserver, der die Messergebnisse im Netzwerk zur Verfügung stellen kann. So kann auf die Daten auch von anderen Arbeitsplätzen direkt zugegriffen werden. Ein einfacher Import der Messergebnisse in Microsoft-Office-Anwendungen wie Excel und Word ermöglicht die Weiterverarbeitung der Ergebnisse, da alle Informationen als ASCII-Datein abgespeichert sind.

Abb. 8: Archivrmaske

Abb. 9: Messergebnistabelle

Durch die Bewegungstechnik kann die Schichtdickenverteilung auf beliebigen Bauteiloberflächen gemessen werden. In der 3D-Messergebnisdarstellung werden die Schichtdicken ortsabhängig dargestellt. Die flächige Darstellung erfolgt durch Interpolation benachbarter Messpunkte.


Abb. 10: 3D-Messergebnisdarstellung

Des weiteren beinhaltet die Basissoftware eine gedruckte deutschsprachige Dokumentation sowie eine Online-Dokumentation im HTML-Format mit eingebetteten PDF-Dokumenten.

Die optische Kompensation der Relativbewegung wird durch ein Überstrahlen des Messflecks erreicht. Innerhalb der Messzeit, die mit der maximal zu messenden Schichtdicke zunimmt, darf der eigentliche Messfleck (Ø = 3 mm) nicht aus dem Beleuchtungsvolumen herauslaufen. Das aktuelle System kann während der Messzeit eine Relativbewegung von 8 mm kompensieren. Daraus ergeben sich die in Abbildung 8 exemplarisch dargestellten Geschwindigkeitsabhängigkeiten für die drei typischen Lackzustände.

Beispiel: Maximal zu messende Schichtdicke 170 µm (trocken), zulässige maximale Relativgeschwindigkeit 10 m/min.

Abb. 10: Geschwindigkeitsbereiche