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汽车工业领域内温度测量

应用案例

Temperature measurement in production of automotive exterior parts

采用欧普士PI红外热像仪可大大减少短缺生产现象

Jacob复合材料公司使用了欧普士PI 160热像仪对其汽车外部零件的试制生产进行了优化。热成型工艺中的恒定温度曲线能够保证产品的高质量,进而增强消费者对品牌的信任度。

Jacob塑料制品集团在许多地区都设有分公司。每个公司都在回顾各自积累多年的生产经验。作为分公司之一,Jacob复合材料公司主要从事纤维强化型热塑复合材料的加工(诸如用于汽车工业的材料)。Jacob以单来源的形式提供服务 – 从产品构造到专利性的解决方案(包含生产环节)。

2010年,一家知名的汽车制造商委托Jacob复合材料公司生产轻质构造的装潢零件(车体外装)。目前,对该业务的试制生产正在进行中。需要进行热成型加工的板材,其厚度在3.3到3.7 mm之间,并且使用了玻璃纤维予以强化。在将此类塑料板材塑造成理想的装潢零件之前,需要对其加热。这一热过程是在热成型机的辐射体区通过上下加热来实现的。

其中一处加热区被替代为红外摄像机
其中一处加热区被替代为红外摄像机

热过程结束后,经纤维强化的板材被压制成装潢零件的形状,然后予以冷却。这种方式在最大程度上缩短了加热与再成型之间的处理时长。当进行再成型加工时,会在车体上形成功能组(诸如进风管口)。接下来,对装潢零件采用激光切割来塑造成型,然后分派给客户方进行最后适配。

实现过程优化是Jacob复合材料公司此次试制生产的主要目的。该目的同时包括确保实现稳定的批量生产、理想的周期,同时最大程度地减少短缺生产现象。在此次试制生产中,偶尔存在因温度过高而致装潢零件出现烧痕的现象,同时也存在因温度过低所致的起皱现象。整个过程所面临的最大挑战是确保对加热器的调整和重新调整进行持续的温度监测。

A deep-drawing machine of Kiefel monitored by an optris infrared camera

来自Jacob塑料制品有限公司研发部的程序开发员Michael Northington解释道:“当我们首次在每侧都使用高温计时,发现这样做效率很低,因为整个材料切割过程中的温度都是不断变化的。此外,我也曾设想将所有高温计成列安置,但这样做很难达到平均温度值”。

optris PI160 ir camera recording a thermal image of circuits
欧普士PI 160红外热像仪

欧普士PI热像仪是解决这一难题的完美方案。它能够实现对大部分纤维强化板材的广泛测温,从而能够显示出整个表面上的单一数值(诸如冷点和热点,或平均值和温度曲线)。

欧普士PI160热像仪带有一个64°的广角镜头;它被安装在辐射体区的上下加热段。针对400 x 300 mm规格的纤维强化板材,摄像机需要安装在300或350 mm的距离处。由于靠近加热系统,摄像机的前端处于350℃的环境温度下——这一温度对未采取任何额外防护的欧普士PI160热像仪而言,已经超出了它的承受范围。为了解决这个问题,热像仪被放置在了带有水冷的冷却套中,同时在其外壳前方装上了解耦黄铜件(反射热辐射)。这样一来,便能确保摄像机始终处于35 – 40 ℃的环境温度中。为了监测摄像机的内部温度,采用了“欧普士PI连接”软件,同时还能确保其不会超过欧普士PI160热像仪所能承受的最高温度(50℃)。

Thermal imager optris PI, water cooled within an industrial protective housing

采用自编程软件进行数据判读和引导


对温度数据的判读是在“欧普士PI连接”软件上实现的。“欧普士PI连接”是专为用户设计的可扩展式红外摄像机配套软件,用于实现对温度数据的分析记录,以及对过程的自动控制。该软件可确保实现对120 Hz帧率图像的摄录与抓拍,同时提供了针对客户具体调整需求的高度个性化功能。

Jacob复合材料公司的数据是经由一个COM-Port接口传输到自行研发的用户界面的。该软件是由novo.design公司(Neustadt/Aisch)为Jacob复合材料公司开发的。它能在自定义的时间表中搜索两个摄像机抓拍到的新图像。同时,还能选择和保存温度值。它的温度图上会显示出最重要的信息。当温度窗口未达到或超出限度时,会及时发出报警。为此,需要提前设定温度的上限和下限。

“为了减少机器工作量,报警信息以弹出窗口的形式出现,同时附带适当说明,为机器操作员提供参考。因此,我们能够确保在机器上作出适当的响应”,Michael Northington说道。

User interface of the software optris Pi Connect of Jacob Composite

摄像机通过USB接口与PC相连。摄像机上还设置了一个额外的过程接口(PIF)。通过该接口,可以将触发信号发送至摄像机。经由触发接口发送的电压信号可激活抓拍功能。该所需信号源自机器控制。对单个塑料板材的最迟抓拍图像会出现在显示历史中,并且保存在过程记录中。

实现理想周期,减少次品出现

Northington先生(来自Jacob塑料制品有限公司)与Theilacker先生(来自欧普士有限公司)正在配置红外热像仪和软件
Northington先生(来自Jacob塑料制品有限公司)与Theilacker先生(来自欧普士有限公司)


欧普士为Jacob复合材料公司提供的PI160热像仪欧普士具有明显的优势,即:通过对加热辐射源的调整和重新调整进行可靠的温度监测来优化试制生产。在即将对装潢零件进行的批量生产中,通过采用欧普士PI160热像仪,能够实现最大的热输出量,进而达到当前理想的周期时间(65秒)。因此,输出量与产量均会增加。

“到目前为止,恒定的温度曲线已经帮助我们减少了短缺生产现象”,Michael Northington在谈到这一改善时满意地说道。

对Jacob复合材料公司而言,欧普士热像仪的最大优势就是确保了其产品的高质量。通过设置理想的加热温度,可以很好地满足客户的高标准需求,从而提高客户对产品的信任度,增加订单数量。

欧普士产品的可靠性毋庸置疑


“Jacob复合材料公司对欧普士PI160热像仪的选择是显而易见的。高温计已经成功运用在了折弯机的弯曲加工中,因此,依靠由欧普士有限公司生产的可靠装置来实现新型批量生产是十分明智的”,Andreas Theilacker(欧普士有限公司的区域销售经理)说道,“这样做的好处还包括使红外测温装置、配件及软件的产品范围得到了扩大”。

欧普士不仅提供工业用的热像仪解决方案(IP 67也用于工业插头),同时还提供各类主要部件,诸如冷却套、或通过USB接口实现与机器的简单集成。之所以选择欧普士PI热像仪,主要还考虑到它的可扩展式摄像机配套软件(免版税)和对各类软件接口(COM-Port、DLL、LabView)的灵活适用,能够方便地向用户软件传送相关数据。

在未来,Jacob复合材料公司还将与欧普士继续开展合作。目前,该公司已规划了本年度将要对欧普士PI160热像仪(用于移动应用)进行的采购方案。