Serie LabVIEW in der Praxis

Ultraschallsender soll Holzwerkstoffe bis 100 Millimeter Dicke vermessen

17.03.2009 | Autor / Redakteur: Markus Neufert und Jörg Hasener* / Hendrik Härter

Das Ultraschall-Messsystem soll Luftblasen in Holz- oder Faserplatten erkennen
Das Ultraschall-Messsystem soll Luftblasen in Holz- oder Faserplatten erkennen

Mit der Ultraschallkamera UPU lassen sich so genannte Spalter (Luftblasen) sowie die Materialhomogenität von Holz- und Faserplatten inline überwachen. Der verwendete Ultraschallwandler wurde mit dem Ziel optimiert, den Einsatz der Messanlage für die Herstellung von dickeren und leichteren Platten zu erweitern. Wir zeigen Ihnen die ersten Ergebnisse.

Mit dem Ultraschall-System ist es möglich, durch unterschiedliche Schallkennimpedanzen (Spalter) unverleimte Zonen, Materialschwachstellen zu erkennen und ihre exakte Position im Materialstrang dazustellen.

Außerdem lässt sich die Homogenität der Platten und ihr Verlauf über die Zeit darstellen. So lassen sich Unregelmäßigkeiten im Prozess inline erkennen und mögliche Optimierungen direkt einleiten. Das Besondere an der Ultraschallmessung ist, dass die Messung als Transmissionsmessung erfolgt und der Schall berührungslos über Luft an die durchlaufende Holzwerkstoffplatte angekoppelt wird.

Der Reifegrad des Leims in der Holzwerkstoffplatte

Bei einer geringen Anzahl von Leimbrücken zwischen den Holzfasern bzw. Spänen einer Holzwerkstoffplatte können dünne Luftschichten zwischen den einzelnen Holzpartikeln entstehen. Durch diese Luftschichten wird ein in die Platte eingekoppelter Ultraschall zusätzlich gestreut und von der Platte absorbiert.

Somit kann vom Ultraschallempfänger kein oder nur ein sehr schwaches Ultraschallsignal empfangen werden. Einen starken Einfluss auf das Ultraschallsignal hat der Reifegrad des Leimes in der Holzwerkstoffplatte. Schall wird durch feste Körper mit höherem E-Modul besser geleitet als durch plastische Körper mit niedrigerem E-Modul.

Das Funktionsprinzip der Spaltererkennung
Das Funktionsprinzip der Spaltererkennung

Nicht vollständig ausgehärteter Leim ist plastischer und besitzt somit einen niedrigeren E-Modul als vollständig ausgehärteter Leim. Das empfangene Ultraschallsignal steigt bei hohem Reifegrad des Leimes.

Um die Plattengüte zu bestimmen, wird von einem unter der zu untersuchenden Holzwerkstoffplatte angeordneten piezoelektrischen Ultraschallsender ein Ultraschallsignal erzeugt und über Luft an die durchlaufende Holzwerkstoffplatte angekoppelt.

Aufgrund des harten Luft-Holz-Überganges wird der Großteil der Schallenergie an den Plattenkanten reflektiert. Bei zusätzlichen Schwachstellen in der Platte ergeben sich weitere Reflexionsebenen und Schallverluste. Der Unterschied der empfangenen Schallenergie am oberhalb der zu untersuchenden Platte angeordneten Empfänger, gibt Rückschlüsse auf die produzierte Plattengüte.

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