Industries | Temperature monitoring in the glass industry
Reflexionen und Transmission
Glas begleitet die Menschheit seit Jahrhunderten. Ob als Schmuckstück, an Fassaden, als Trinkgefäß oder in allen erdenklichen Farben, Formen und Größen. Das meist lichtdurchlässige Material stellt ganz besondere Anforderungen an die berührungslose Temperaturmesstechnik.
Wie in unserer Grundlagen-Broschüre ausführlich beschrieben, müssen sowohl die Reflexion als auch die Transmission stark berücksichtigt werden. Je nachdem ob man die Oberfläche des Glases oder in das Glas hineinmessen möchte, empfehlen sich spezifische Infrarot-Thermometer oder Wärmebildkameras von Optris.
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Mehr InformationenTemperaturmessung von Glas
Werden Temperaturmessungen an Glas mit Infrarot-Thermo- metern oder der Spezialkamera optris PI G7 durchgeführt, sind sowohl die Reflexion als auch die Transmission zu berücksichtigen. Die sorgfältige Auswahl der Wellenlänge ermöglicht Messun- gen an der Oberfläche des Glases sowie in der Tiefe. 1,0 μm, 2,3 μm oder 3,9 μm Wellenlänge sind für Messungen unterhalb der Oberfläche geeignet, 5 μm und 7,9 μm sind für Messungen der Oberflächentemperaturen empfehlenswert. Bei niedrigen Temperaturen sollten 8 bis 14 μm genutzt und zur Kompensation der Reflexion der Emissionsgrad auf 0,85 eingestellt werden.
Line-Scan mit kompakter Infrarotkamer
Die Infrarotkameras der Firma Optris werden mit der lizenzfreien Software PIX Connect geliefert. Die Software erlaubt es, die Kameras als Zeilenkamera arbeiten zu lassen.
Traditionell werden für verschiedene Messverfahren in der Glasindustrie Linescanner eingesetzt. In diesen Ge- räten wird ein Punktdetektor mit einem rotierenden Spie- gel kombiniert und somit eine zeilenförmige Abtastung des Objekts erzeugt. Diese Geräte sind sehr voluminös und kostenintensiv. Darüber hinaus ist zum Einrichten ein hoher manueller Aufwand erforderlich.
Beim Einsatz einer IR-Kamera als Linescanner wird eine beliebige Zeile aus dem Detektorarray verwendet. Neben der kleineren Bauform und des geringeren Preises sind zwei Punkte wesentlich: Die abzutastende Zeile kann per Software beliebig positioniert und dimensioniert werden und der Anwender erhält quasi als Zusatzinformation ein komplettes IR-Bild – gerade während der Einrichtung des Systems sind das entscheidende Vorteile.
Die Temperatur beeinflusst die Qualität
Die Kameras können Oberflächentemperaturen von sich bewegenden Messobjekten durch minimale Öffnungen exakt messen. In der Glasindustrie ist diese Funktion von entscheidender Bedeutung, da die Glastemperatur direkten Einfluss auf die Qualität hat. Im Produktions- prozess werden dementsprechend an vielen Stellen Temperaturen erfasst und direkt an die Prozesssteuerung übertragen.
Die optris PI 640 G7, eine spezielle IR-Kamera für Glasanwendungen, kann z. B. mit einer 90°-Optik bei Nutzung der Diagonalen als Scanlinie in einer Höhe von 1,7 m die komplette Glasbreite im Floatprozess von bis zu 4 m scannen.
Unter Verwendung eines Subframe-Modus von 640×120 Pixeln können bei der gleichen Optik Daten sogar mit 125 Hz aufgenommen und in ein Wärmebild in beliebiger Auflösung ausgegeben werden.
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Glas Anwendungen
ESG-Produktion mit richtiger Temperaturmesstechnik
Zur Herstellung von Einscheibensicherheitsglas (ESG) wird das bearbeitete Flachglas in einem Heizofen unter ständiger Bewegung wieder auf über 600 °C erhitzt. Beim Transport in die Vorspannzone kontrolliert eine Infrarotkamera im LineScan-Mode die Temperaturverteilung auf der Glasoberfläche. Inhomogenitäten können so beim Vorspannprozess, bei dem das Glas schockgekühlt wird, wieder ausgeglichen werden. Die Qualität des ESG hängt maßgeblich von einer homogenen Wärmebehandlung ab, die über den Einsatz von Temperaturmesstechnik gewährleistet wird.
Produktionsoptimierung im Floatglasverfahren
Das Flachglas-Band hat nach dem Zinnbad etwa eine Tempe- ratur von 600 °C, am Übergang zur Kühlzone kommt die erste Infrarotkamera im LineScan-Mode zur Temperaturprüfung zum Einsatz. Das Glas wird in der Kühlzone durch verschie- dene Kühlbereiche transportiert. Zwischen den Kühlbereichen werden ebenfalls Infrarotkameras zur Temperaturkontrolle installiert, um so die optimale Qualität zu gewährleisten.
Permanente Überwachung bei der Glasherstellung
Behälterglas, z. B. Flaschen sämtlicher Größen und Formen, muss im Produktionsverfahren mehrfach auf seine prozessre- levante Temperatur geprüft werden.
Beim Austritt der Glasschmelze über den Feeder wird der Glasstrang abgeschnitten. Die dadurch entstehenden Glas- schmelze-Tropfen müssen zur Gewährleistung der Qualität eine Temperatur von etwa 1000 °C haben. Infrarot-Thermometer und -Kameras mit einem kurzwelligen Spektralbereich von 1 μm ermöglichen die Messung der Kerntemperatur des Bechers. Mit der innovativen optris PI 1M ist eine gleichzeitige Messung von mehreren Bereichen wie z.B. drei Tropfen in einem Bild möglich.
Lösungen für die Vorspannung von Low-E-Glas
Alle Arten von Glas, beschichtet und unbeschichtet, ändern ihr Emissionsverhalten in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel. Insbesondere Low-E-Beschichtungen zeigen ein ungewöhnliches Verhalten. Für eine zuverlässige und reproduzierbare Temperaturmessung ist eine Referenzierung von unten (unbeschichtete Glasoberfläche) notwendig.
Qualität von Verbundsicherheitsglas sichern
Verbundsicherheitsglas (VSG) besteht aus mindestens zwei Flachglasscheiben, die in einem Reinraum mit einer dazwischen gelegten PVB-Folie laminiert werden. Die Tem- peratur der Folie kann mit Infrarot-Thermometern geprüft wer- den. Im Vorverbundofen werden die Glasscheiben aufgeheizt, um die Folie zu schmelzen, und gleichzeitig wird das „Sand- wich“ zusammengepresst, um Lufteinschlüsse zu verhindern.
Beim Übergang in den Autoklaven wird die Temperaturverteilung mit einer Infrarotkamera geprüft, um die Heizelemente im Vorverbundofen ggf. für nachfolgende Scheiben anzupassen.
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