Materialerkennung - Sensorik Austria

Inline Materialerkennung - neue Disziplin in der industriellen Sensorik

Die materialsensitiven Sensoren von Sensorik Austria sind ein neuer Meilenstein in der industriellen Prozessüberwachung: im Unterschied zu herkömmlicher Sensorik für die Erfassung der Anwesenheit oder Farbe eines Objekts ermöglichen unsere Materialsensoren nun eine durchgängige Materialüberwachung während des Produktionsprozesses! Die berührungslosen, optischen Material-Sensoren sind in der Lage, die materialspezifische Absorption infraroten Lichts durch organische Moleküle (=“Fingerprint“) auszuwerten und so – einmal auf die relevanten Substanzen eingeteacht – diese zu identifizieren und zu unterscheiden. Damit eröffnet sich vielen Betrieben erstmals eine kosteneffiziente Alternative zu teuren Prozessspektrometern oder traditioneller, aber lückenhafter (und damit u.U. noch teurerer) off-line Kontrolle mittels Stichprobenprüfung im Labor. Doch nicht nur die kontinuierliche Charakterisierung und Unterscheidung von Materialien aufgrund ihrer Fingerprints ist damit möglich, die Sensoren können auch zur Überwachung von Inhaltsstoffen oder der Bewertung des Materialauftrags bei Beschichtungsprozessen eingesetzt werden. Und dies dank faseroptischem Konzept auch in schwierigen Umfeldbedingungen. Schon mit dem Mehrwellenlängensensor tri²dent war Sensorik Austria ein Wegbereiter der Materialsensorik – nun folgt mit der neuen Sensorplattform polyIdent der nächste Meilenstein! Erfahren Sie mehr über die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten und die Funktionsweise der Materialsensoren:

-> Der neue Materialsensor polyIdent

Funktionsweise optischer Materialsensoren

Doch wie funktioniert ein Materialsensor? Wir haben für Sie die Funktionsweise kurz zusammengefasst:

Organische Materialien weisen in der Regel im Nah-Infrarot-Bereich (SWIR = „short-wave-IR“) ein charakteristisches Absorptionsprofil auf, d. h. sie absorbieren bei bestimmten Wellenlängen mehr Licht als bei anderen. Diese Wellenlängen werden als “Absorptionsbanden“ bezeichnet, das breitere Absorptionsprofil auch als „Fingerprint“ des Materials.
Diese Eigenschaft nutzen die Material-Sensoren: die Sensoren verfügen über eine Lichtquelle aus leistungsstarken LEDs, die Licht im SWIR-Bereich emittieren. Das abgestrahlte Licht wird nach dem Auftreffen an der Materialoberfläche in unterschiedlichem Ausmaß reflektiert: in signifikanten Wellenlängen wird stärker als in anderen absorbiert und damit weniger reflektiert. Das um die materialspezifische Absorption vermindert reflektierte Licht wird vom Detektor des Sensors empfangen und ausgewertet. Die Sensoren werten dabei nur reflektiertes Eigenlicht aus, werden also z.B. von wechselndem Tageslicht nicht beeinflusst! Das Ergebnis einer solchen Messung auf eine (organische!) Substanz stellt den spezifischen „Fingerprint“ dieser Substanz dar, auf Basis dessen diese Substanz wiedererkannt und von anderen Materialien unterschieden werden kann.
Die solcherart aufgenommenen Fingerprints können dann für Ihre Messaufgabe genutzt werden, sei es für qualitative Messungen (Materialdifferenzierung) oder quantitative Messungen (wie Konzentrationsmessung, Schichtdickenmessung).

Nähere Details zu unseren Sensoren und wie diese Sie bei der konkreten Umsetzung Ihrer Anwendung unterstützen können finden Sie hier.

Materialsensorik - Neue Möglichkeiten der Messtechnik

Die Anwendungen für einen Materialsensor gliedern sich in 3 große Einsatzgebiete:

Material-Identifizierung/Unterscheidung

Durch kontinuierliche Identifikation und Unterscheidung von (organischen) Materialien kann z.B. in der Materialzuführung sichergestellt werden, dass auch tatsächlich und nur die benötigten Materialien in einem Prozessschritt zugeführt werden.

Andererseits ist es zur Unterstützung der innerbetrieblichen Kreislaufwirtschaft von eminenter Bedeutung, Produktionsreststoffe zu charakterisieren, um eine sichere Rückführung in den Prozess zu gewährleisten.

Beschichtungsüberwachung

Traditionell wird in vielen Betrieben die Qualität einer Beschichtung (Zusammensetzung, Schichtstärke,…) durch regelmäßige Stichprobennahme und deren Analyse im Labor überprüft. Dies hat jedoch den Nachteil, dass diese Qualitätsinformationen erst mit deutlicher Verspätung vorliegen, womit im Falle von Abweichungen teurer und unnötiger Ausschuss produziert u.U. sogar an den Kunden ausgeliefert wird. Mit kontinuierlicher Beschichtungsüberwachung können Abweichungen sofort festgestellt und unmittelbar Korrekturmaßnahmen gesetzt werden um Ausschuss zu vermeiden.

Aber nicht nur das: bei ausreichender Abbildung im spektralen Verhalten kann mit einem Materialsensor gegebenenfalls auch der Aushärtegrad einer Beschichtung überwacht und optimiert werden.

Überwachung der Materialzusammensetzung / Konzentrationsmessung

Je höher die Qualitätsanforderungen an ein Produkt zw. einen Prozess, desto weniger kann einfach unhinterfragt angenommen werden, dass eine einmal eingestellte Rezeptur im Zeitablauf unverändert eingehalten wird. Mit unseren NIR-Materialsensoren kann die laufende Einhaltung von Zusammensetzungen/Rezepturen organischer Materialien überwacht, sichergestellt und in weiterer Folge auch dokumentiert werden. Voraussetzung dafür sind ausreichende Transparenz und NIR-Signifikanz der Materialien sowie bei Flüssigkeiten ein geeigneter Messaufbau (z.B. Bypass, Sonde).

Sensorik Austria GmbH – Ihr Profi für Sensorlösungen

Entdecken Sie aber auch unsere anderen Sensoren: Vom Hochleistungs-Fotosensor über Farbsensoren bis hin zu Geschwindigkeitssensoren bieten wir Ihnen Spezialisten für anspruchsvolle Projekte der industriellen Prozessüberwachung. Sie haben Fragen oder wünschen sich eine kompetente Beratung? Melden Sie sich bei uns, wir helfen Ihnen gerne!

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