Ortsaufgelöste NIR-Spektroskopie zur Detektion von Verunreinigungen

16.03.2005

Verunreinigungen auf Oberflächen, beispielsweise durch Fette oder Rückstände von Fertigungshilfsstoffen, können in nachgelagerten Prozessen wie beim Lackieren, Beschichten oder Kleben zu erheblichen Qualitätsmängeln führen. Die Kontrolle der Sauberkeit von Oberflächen wird zur Zeit häufig manuell beziehungsweise visuell durchgeführt. 100-Prozent-Prüfungen sind so aus Zeit- und Kostengründen nur bei kleinen Stückzahlen wirtschaftlich realisierbar. Diese werden aber, bedingt durch steigende Qualitätsanforderungen in der Industrie, zunehmend gefordert und können bei sicherheitsrelevanten Bauteilen obligatorisch sein.

Erschwerend kommt hinzu, dass der überwiegende Teil solcher Verunreinigungen im visuellen Licht transparent ist und konventionelle Bildverarbeitungslösungen dadurch nicht anwendbar sind. Mit der ortsaufgelösten Spektroskopie im nahen Infrarot steht ein Prüfverfahren zur Verfügung, welches das Potenzial besitzt, prozess-integriert Verunreinigungen flächenhaft zu erkennen und zusätzlich auch die Art der Verunreinigungen festzustellen.

Mit dem ImSpector der Firma Zeutec können in Kombination mit einer Infrarotkamera das optische Spektrum und die Ortsinformationen einer Prüffläche gleichzeitig ermittelt werden. Mit dem ortsauflösenden Spektroskop wird nicht wie bei konventionellen Spektroskopen ein einzelner Punkt, sondern eine ganze Linie auf der Oberfläche aufgenommen und spektral analysiert. An jedem Punkt der Linie wird die Strahlung in die Nahinfrarot-Spektren zerlegt. In der Kamera entsteht somit ein zweidimensionales Bild der Linie, wobei die Ortsinformationen in den Spalten und die spektralen Informationen in den Zeilen des Bildes enthalten sind. Wird das Prüfobjekt so zeilenweise aufgenommen, entsteht eine flächenhafte Abbildung, in der für jeden Bildpunkt die spektralen Informationen zur Verfügung stehen und ausgewertet werden können.

Die Integration solcher Prüfsysteme in bestehende Fertigungsumgebungen erfordert Benutzerschnittstellen, die vom Bediener einfach zu konfigurieren und zu bedienen sein müssen. Das Fraunhofer IPA stellt hierzu Lösungen für die praktische Anwendung zur Verfügung. Besonderes Augenmerk liegt hierbei auf der Entwicklung von Auswerteverfahren und Kenngrößen, mit denen die Oberflächeneigenschaften sicher beschrieben und zuverlässige Qualitätsaussagen gewonnen werden können. Weitere Anwendungsfelder dieser Technologie ergeben sich bei Sortierung von Kunststoffteilen oder bei der prozessintegrierten spektroskopischen Analytik.

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