Temperaturen nauwkeurig en contactloos meten – en dat duizenden keren per seconde? Dat is nu mogelijk dankzij de expertise van het Berlijnse technologiebedrijf Optris. De nieuwe, snelle sensortechnologie maakt vele nieuwe toepassingen mogelijk, bijvoorbeeld bij kwaliteitscontrole van verpakkingen of op het spoor. In Duitsland worden jaarlijks 22 miljard kroonkurken geproduceerd, en deze moeten aan de hoogste kwaliteitsnormen voldoen. De kleine metalen plaatjes zorgen ervoor dat frisdranken, bier en sappen goed afgesloten in hun flessen blijven. Dit wordt gegarandeerd door de afdichting van thermoplastisch elastomeer (TPE), die in de binnenkant van de kroonkurk wordt gevormd samen met lijmvernis.
Contactloze temperatuurbepaling: Duizend keer sneller dan een oogwenk
Technische gegevens van de optris CTlaser 4M:
- Temperatuurbereik: 0 °C tot 500 °C
- Spectraal bereik: 2,2 μm – 6,0 μm
- Omgevingstemperatuur: 0 °C … 70 °C
- Meetinterval: 90 μs (90%)
- Reactietijd: 300 μs (90%)
- Optische resolutie (90% energie): 30:1
- Systeemnauwkeurigheid: ± (0,3 % TMess + 2 °C)
- Emissiviteit / Versterking: 0,100 – 1,100
- Transmissie: 0,100 – 1,100
- Beschermingsklasse: IP 65 (NEMA-4)
Het proces:
De lijmvernis wordt vervolgens geactiveerd bij ongeveer 150 °C en het TPE-korreltje wordt in vorm geperst. Dit proces gebeurt zeer snel – met een snelheid van 83 keer per seconde, oftewel bijna 5000 keer per minuut.
Precieze metingen bij hoge procesnelheid
De temperatuur is hier cruciaal, omdat deze de lijmlaag voor de afdichting van het thermoplastische elastomeer activeert. Maar hoe weet je bij deze snelheid of de temperatuur voldoende is? Meten door aanraking is niet meer mogelijk. Daarom kwam het team van Optris in beeld. Sinds 2003 is het Berlijnse bedrijf gespecialiseerd in meetapparatuur voor contactloze temperatuurmetingen, zelfs in extreme situaties.
Aanvankelijk werd een optris CT 3M gebruikt met een reactietijd van 1 ms, waarmee ongeveer 12 meetwaarden per kroonkurk werden geregistreerd. Na evaluatie van het temperatuur-tijd-diagram ontstond de wens voor een nog gedetailleerdere opname van de temperatuurverdeling tijdens het passeren van de kroonkurk. Daarom werd overgestapt op de optris CT 4M.
Hogere temporele resolutie dankzij snellere sensor
In vergelijking met de CT 3M biedt de CT 4M een meetsnelheid die meer dan 10 keer sneller is. In plaats van de vorige reactietijd van 1 milliseconde, werkt de CT 4M-sensor met een reactietijd van 90 microseconden. Ter vergelijking: een oogwenk duurt ongeveer 150 milliseconden.
In die tijd kan de 4M-sensor meer dan 1600 metingen uitvoeren.
Het resultaat: met de Optris-sensor kan de temperatuur van elke kroonkurk individueel en nauwkeurig worden geregistreerd terwijl deze door de productielijn gaat.
Dit zorgt voor een constante verhitting van de kroonkurken bij volledige processnelheid, wat de kwaliteit van de afdichtingshechting garandeert.
Om de installatiepositie van de CT 4M-sensor te optimaliseren, gebruikte het Optris-team een interne warmtebeeldcamera, ook om mogelijke verstoringen door reflecterende warmtebronnen te voorkomen.
Nieuwe mogelijkheden in kwaliteitscontrole
Het hart van de Optris-sensor is een nieuwe detector van indium-antimoon-arseen. Deze ontwikkeling maakt het mogelijk om een laagtemperatuur-meetbereik te combineren, dat al begint bij 0 °C, met een meetsnelheid van 90 µs. Dit opent tal van nieuwe toepassingsgebieden:
- Productieprocessen met hoge volumes: Betrouwbare bewaking van temperaturen in productielijnen waar grote aantallen eenheden per minuut worden geproduceerd, zoals bij kroonkurken of PET-flessen.
- Lasercodering voor markeringen: Snelle temperatuurmeting helpt bij het waarborgen van kwaliteitscontrole in processen waar productverpakkingen worden gemarkeerd met lasers. Thermische energie moet in dit proces namelijk zeer snel worden afgevoerd.
- Verpakkingsprocessen: Het afdichten van verpakkingen met lijm kan geoptimaliseerd worden met de 4ML-sensor, wat zorgt voor consistentie en kwaliteit bij hoge snelheden.
- Verkeersveiligheid voor treinen: In een geheel andere toepassing kunnen kritieke onderdelen zoals remmen en wiellagers, die worden blootgesteld aan zware belastingen en hoge temperaturen, betrouwbaar worden geïnspecteerd en bewaakt.
