Die automatische Messung der Produkthöhe an einer Produktionslinie geht auf zwei grundlegend verschiedene Arten: punktweise oder linienweise. Ein Punktsystem tastet einige schmale Streifen des Produktionsbretts ab, ein Liniensystem misst tausende Punkte auf jedem Stein. Die Punktmessung ist einfacher und günstiger, sie hat aber echte Grenzen: Sie sieht nicht, was zwischen den Messlinien passiert, und genau dort verstecken sich Schieflagen, abgesackte Ecken, die Wölbung der Bretter und praktisch alle Fehler an der Oberfläche. In diesem Beitrag vergleiche ich beide Wege und zeige, wann die Punktmessung reicht und wann nicht mehr.
Wie funktioniert die punktuelle Höhenmessung?
Die Punktmessung besteht aus einigen Punktlasern, meist drei, die senkrecht nach unten auf das vorbeifahrende Produkt zeigen. Während das Produktionsbrett durchfährt, nimmt jeder Laser einige bis einige hundert Höhenwerte auf, je nach Modell und Einstellung. Das Ergebnis sind einige schmale Streifen entlang der Fahrtrichtung des Bretts.
Systeme dieser Art sind bei Herstellern von Pflastersteinen in Europa seit Jahren verbreitet, unter anderem in Deutschland, Tschechien und der Slowakei.
Bild 1: Das Prinzip der Punktmessung. Drei Laser scannen schmale Spuren entlang der Fahrtrichtung des Bretts, die Fläche zwischen den Spuren wird nicht gemessen.
Man sollte gleich sagen, was so ein System gut kann: Es ist in der Praxis erprobt, in Anschaffung und Einbau vergleichsweise günstig und robust gegenüber den Bedingungen in der Halle. Für ein einfaches, graues Produkt, bei dem niemand einen Aufpreis für Präzision zahlt, kann es eine vernünftige Wahl sein, und viele Hersteller nutzen es seit Jahren.
Welche Grenzen nennen Anwender der Punktmessung?
Die Grenzen der Punktmessung folgen direkt aus ihrer Funktionsweise. In Gesprächen mit Herstellern, die solche Systeme an ihren Linien betreiben, kommen vier Punkte immer wieder:
- Messung in nur drei Streifen des Bretts. Drei Messlinien auf einem Brett von rund 1,4 m Breite sind eine Stichprobe, kein Bild. Es gibt keinen Blick auf das ganze Brett: Eine Schieflage der Platte, eine abgesackte Ecke oder die Wölbung des Bretts können vollständig zwischen den Linien liegen. Eine Platte, deren drei abgetastete Streifen in der Toleranz liegen, kann trotzdem verzogen sein.
- Keine Erkennung von Fehlern an der Oberfläche. Löcher, Einschlüsse oder Abplatzungen erfordern die Messung der ganzen Fläche. Ein Punktsystem kann sie physikalisch nicht sehen, außer ein Fehler liegt zufällig genau unter einem Laser.
- Geringe Genauigkeit durch einen wandernden Nullpunkt. Produktionsbretter sind unterschiedlich hoch, und Vibrationen der Linie verschieben den Wert zusätzlich. Der Laser misst den Abstand von sich selbst zur Oberfläche, jede Verschiebung des Bezugspunkts geht also direkt als Fehler in die Höhe des Produkts ein.
- Werte, die ins Leere fallen. Bei kleinen Formaten kann ein Punktsensor in die Lücke zwischen den Produkten treffen und gar keinen Höhenwert liefern.
Worin unterscheidet sich die Linienmessung von der Punktmessung?
Die Antwort auf diese Grenzen ist die Linienmessung auf Basis der Laserprofilometrie. Statt einzelner Punkte fällt eine Laserlinie über die gesamte Breite des Produktionsbretts auf das Produkt, und eine Industriekamera wertet ihre Auslenkung aus. Genau so arbeitet Edge Scan.
Bild 2: Das Prinzip des Linienscans. Eine einzige Laserlinie deckt die gesamte Breite des Bretts ab, während der Fahrt wird also die ganze Fläche gemessen und nicht nur drei Spuren.
Der Unterschied in der Datendichte ist grundlegend:
- Statt 3 Punkten über die Breite des Bretts messen wir 4508. Die entstehende Höhenkarte von Edge Scan hat eine Auflösung von 4508 x rund 1000 Punkten pro Brett, also mehrere tausend Messpunkte auf jedem einzelnen Stein.
- So ein genaues Höhenprofil erlaubt die Erkennung von Fehlern an der Oberfläche, etwa Löchern oder Einschlüssen, ebenso wie die Wölbung von Produkten und Produktionsbrettern, die eine Punktmessung schon von der Idee her nicht sehen kann.
- Die Messung ist unempfindlich gegen einen wandernden Nullpunkt. Die Bezugspunkte werden für jedes Brett einzeln bestimmt, Unterschiede in der Höhe der Bretter und Vibrationen wirken sich also nicht als Fehler auf die Messung des Produkts aus.
- Lücken zwischen den Produkten sind kein Problem mehr. Bei dieser Dichte werden die Kanten der Steine direkt aus den Daten erkannt, statt blind übersprungen zu werden.
Dazu kommt eine Ebene, die sich aus Punktdaten nicht bauen lässt: Statistik pro Form, pro Schicht und pro Charge, ein Archiv jedes Bretts und ein Signal an die Steuerung, mit dem sich an der Linie reagieren lässt, statt nur eine Lampe leuchten zu lassen.
Wann reicht ein Punktsystem und wann nicht?
| Situation | Punktmessung | Scan der ganzen Fläche |
|---|---|---|
| Einfaches, graues Produkt, wenig Reklamationen | reicht | zu viel des Guten |
| Große Formate wie Platten, Risiko von Schieflage und Wölbung | sieht das Problem nicht | misst die ganze Fläche |
| Erkennung von Fehlern an der Oberfläche | nein | ja |
| Reklamationen zu Maßen mit Daten klären | teilweise, 3 Streifen | Archiv jedes Steins |
| Auswertung pro Form, Schicht und Bediener | nein | ja |
| Anbindung an die Maschine, Stopp der Linie | meist nur eine Anzeige | Signal an die Steuerung |
Ein praktischer Hinweis: Der Einbau eines Linienscans erfordert nicht den Ausbau des vorhandenen Punktsystems. Die Hersteller, mit denen wir arbeiten, behalten das alte System als unabhängige Referenz. Beide Messungen können parallel laufen und sich in den ersten Wochen gegenseitig prüfen.
Häufige Fragen
Reichen drei Laserlinien für die Kontrolle der Höhe nicht aus? Für die Kontrolle der mittleren Höhe unter den Messlinien schon. Das Problem ist, dass eine Schieflage des Steins, eine abgesackte Ecke und die Wölbung des Bretts genau zwischen den Linien auftreten. Je größer das Format, desto mehr Fläche bleibt ungemessen.
Ist die Linienmessung unempfindlich gegen Vibrationen und unterschiedliche Bretthöhen? Ja, der Bezugspunkt wird für jedes Brett einzeln über Referenzpunkte bestimmt, unterschiedliche Bretthöhen und Vibrationen stören das Ergebnis also nicht.
Muss ich mein vorhandenes Punktsystem ersetzen? Nein. Die Systeme können parallel arbeiten, und die alte Messung dient als zusätzliche Kontrolle der neuen.
Was bringt ein Scan der ganzen Fläche außer der Höhe? Erkennung von Fehlern an der Oberfläche wie Löchern und Einschlüssen, Messung der Wölbung von Produkten und Brettern, ein Archiv der Messwerte jedes Steins für die Bearbeitung von Reklamationen und Statistik pro Form, Schicht und Charge.
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