IGF 20573 BR
Abstract
Mit dem Projektabschluss steht eine neu entwickelte Technologie zur Verfügung, mit der vorwiegend Schmalbandwebereien eine vollautomatisierte Qualitätskontrolle von in Geweben integrierten elektrisch leitfähigen Fadenmaterialien durchführen können. Während der Kontrolle wird das hergestellte Gewebe mit einem Lichtblitz angeregt und die aufgenommene Wärmeenergie im Gewebe wird als Infrarotwelle emittiert. Eine Wärmebildkamera zeichnet diese Emission auf, ein Computer wertet die Aufzeichnung aus. In dieser Auswertung lassen sich elektrisch leitfähige Fadenmaterialien und nicht leitfähige Fadenmaterialien aufgrund ihres unterschiedlichen Emissionsverhaltens voneinander unterscheiden. Der QM-Beauftragte ist somit in der Lage, auch verdeckte leitfähige Fadenmaterialien auf Maßhaltigkeit und Fehlstellen zu überprüfen. Dieses Prüfverfahren kann an die Webmaschine angebaut werden, um die Prüfung während der Herstellung vorzunehmen. Der Aufbau ermöglicht eine leicht verzögerte, 100 %-Kontrolle an einer Webmaschine. Ziel dieser Modifikation ist es, Kunden von Schmalbandwebmaschinen die Möglichkeit zu geben, Webtechnik und Warenkontrolle separat zu erwerben.
This research project provides a fundamental technology for flat fabric manufacturers. This technology enables a fully automated quality control of electrical conductive threads, which are also covered by the weaving structure. The flat fabric is being thermally excited with a flash during the processing. This absorbed thermal energy is emitted as infrared wave from the flat fabric. A thermal camera records these emitted infrared waves and a computer processes the signals. The software is capable to differentiate the electrical conductive threads from the non-conductive structures in the flat fabric due to their different emission properties. The quality management representative is able to evaluate hidden electrical conductive threads in the flat fabrics in regards of their size accuracy and quality defects. This testing method can be installed on weaving machines in order to check the production without stops. This slightly delayed testing method enables a 100 % control of the goods at the weaving machine. With this set-up, customers from manufactures of weaving machines can obtain the weaving machine and the testing method independently from each other.
Aufgabenstellung
Für die Qualitätskontrolle in der Weberei nutzen Mitarbeiter und QM-Beauftragte vorrangig optische und manuelle Verfahren. Um den Arbeitsaufwand und damit die Kosten in der Qualitätskontrolle zu reduzieren, fanden in der Vergangenheit bereits Entwicklungen im Bereich der optischen Erkennung durch Kamerasysteme statt. Diese Erkennung kommt schnell an ihre Grenzen, sobald diese Strukturen komplexer werden, wie es in Smart–Textiles-Produkten der Fall ist. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wird nun ein Verfahren entwickelt werden, bei dem solche leitfähigen, strukturierten Mehrlagen-Gewebe automatisch über eine optische Erkennung in ihrer Qualität überwacht werden können.
Die Sicherstellung eines fehlerfreien und maßgenauen Halbzeuges für die Herstellung von Smart-Textiles-Produkten reduziert Ausschuss und erhöht die Zuverlässigkeit sowie Lebensdauer dieser Produkte.
Lösungsweg
Es fanden umfassende experimentelle Untersuchungen zur Ermittlung geeigneter Parameter für das im Projekt entwickelte Verfahren statt. Aufbauend auf derzeitig verfügbaren Inspektionsmaschinen wurde ein Anforderungsprofil an das Verfahren erstellt und der Versuchsaufbau im Technikum und an einer Webmaschine errichtet. An produktionsnahen Bedingungen wurde das Verfahren erprobt und bewertet sowie Aussichten auf eine Optimierung gegeben.
Anhand des Anforderungsprofils sind Konzepte zur Entwicklung der geforderten Prozessparameter erarbeitet worden.
Die Entwicklungsschwerpunkte in dieser Forschungsarbeit sind:
- Aufbau eines Prüfstandes mit Wärmebildkamera, Lichtblitzquelle sowie Rechentechnik.
- Untersuchungen der Wärmebilder verschiedener textiler Proben mit elektrisch leitfähigen Strukturen
- Entwicklung einer Software zur automatischen Versuchsdurchführung von laufender Ware
- Entwicklung einer Software zur Erkennung und Auswertung der Wärmebilder
Nach der Bearbeitung und Realisierung dieser Forschungsschwerpunkte wurde der Prüfaufbau an einer industriellen Webmaschine angeknüpft und auf die Tauglichkeit in der Fehlererkennung während der Produktion ausgewertet.
Ergebnis und Anwendungen
Das entwickelte Verfahren eignet sich, um gewebte Bänder mit einer Warenbreite von 6 cm zu prüfen. Durch die Optimierung von einzelnen Komponenten lassen sich Auflösung, Tiefenschärfe und Kantenschärfe wesentlich verbessern. Mit einem Raster-Scan-Verfahren sind auch größere Warenbreiten auswertbar. Die in der Zielsetzung formulierten Anforderungen an eine automatisierte Qualitätsprüfung wurden erreicht. Dieses Verfahren ist an einer industriellen Webmaschine mit Auf- und Abwickler getestet worden. Das textile Gewebe ist mit einer Geschwindigkeit von 1 cm/s durch das Prüfgerät gefahren. Die Geschwindigkeit von 1 cm/s ist ausreichend, um die Ware direkt an der Webmaschine zu prüfen, da die Produktionsgeschwindigkeiten von industriellen Bandwebmaschinen sich in diesem Bereich befinden.
Der Zielmarkt für dieses Verfahren sind die Hersteller von technischen Textilien im Bereich der Schmalbandweberei. Diese automatische Qualitätskontrolle ermöglicht es, Halbzeuge für die Verwerter in den Bereichen Smart Textiles und Automotive Textiles kostengünstiger und ressourcenschonender zu fertigen. Das TITV Greiz bietet ingenieurtechnische Entwicklungsleistungen i an, um die bisher vorhandenen Einstiegshürden für eine thermo-optische Warenschau zu überwinden.
Mit dem Verfahren ist es nun möglich, gewebte Strukturen mit verdeckten elektrischen leitfähigen Fäden automatisch zu erkennen, auszuwerten und bei Überschreitung der Toleranz die Maschine zu stoppen oder eine Fehlermarkierung einzusetzen.
Der Schlussbericht zum Projekt wird auf Anfrage von der Forschungsstelle zur Verfügung gestellt.
Ansprechpartner
Dr. Andreas Neudeck
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