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PRIMES GmbH
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Germany

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Fest eingebaut und ganz ohne Bedarf an Kühlwasser und Druckluft: Das PowerMeasuringModule (PMM) misst die aktuelle Laserleistung direkt in Ihrer Produktionsumgebung. Der hochprofessionelle Leistungsmesser eignet sich für vielseitige Anwendungen im Bereich der automatisierten Fertigung mit Festkörperlasern.


Leistung automatisiert überwachen

Das PowerMeasuringModule ist ein robustes Laserleistungsmesssystem, das die optische Leistung direkt in der Prozesszone fertigungsbegleitend ermittelt. Durch ein Feldbus-Interface lässt sich das System einfach in die Anlagensteuerung integrieren. PROFINET oder PROFIBUS sind kompatibel mit vielen industriellen Steuerungen und Netzwerken.
Dank der direkten Kopplung an die Maschinensteuerung können vollautomatisierte Messungen durchgeführt und dokumentiert werden. Damit schaffen Sie die Basis für eine prozessbegleitende Strahlüberwachung, die ein wesentlicher Bestandteil der Qualitätssicherung bei der Fertigung mittels Laser ist.

In der Praxis bewährt

Mit dem PowerMeasuringModule richtet sich PRIMES an Anwender wie Anlagenbauer oder Endanwender, die sich auf die Fertigung mit Lasern spezialisiert haben. Das System wird beispielsweise vielfach in der Automobilfertigung eingesetzt, wo Karosserien häufig mit Festkörperlasern (Nd:YAG-, Faser-, Scheiben- oder Diodenlaser) geschweißt werden. Oft arbeiten die Systeme robotergeführt.

Die Laserleistung wird bei Bedarf in den Prozesspausen überwacht. Dazu fährt der Roboter eine Messposition mit dem PowerMeasuringModule an. Die Messung erfolgt sodann am defokussierten Strahl.


Das PowerMeasuringModule eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen im Bereich der automatisierten Fertigung mit Festkörperlasern – nicht nur in der Makro-, sondern auch in der Mikrobearbeitung. Das Einsatzgebiet des PowerMeasuringModule kann optional auch auf geringe mittlere Leistungen sowie gepulste Strahlung erweitert werden.

Gemessene Strahlparameter

Mittlere Laserleistung von Festkörperlasern bei:

  • Wellenlänge: 900–1090 nm
  • Maximale Laserleistung: 8 kW
  • Messzeit, typisch: 0,3 s

Das Prinzip: kalorimetrisches Messverfahren

Das PowerMeasuringModule misst die Laserleistung kalorimetrisch. Zur Messung wird der Probenkörper (Absorber) für eine definierte Zeit mit dem Laser bestrahlt. Basierend auf der Wärmekapazität des Probenkörpers, dem Temperaturanstieg und der Bestrahlungszeit wird die optische Leistung innerhalb weniger Sekunden berechnet.


Das Messergebnis ist unabhängig von der Strahlabmessung und der Strahllage. Die Belichtungszeitmessung erhöht die Zuverlässigkeit der Ergebnisse. Der Leistungsmesser arbeitet ohne Kühlwasser und Druckluft. Der Absorber kühlt allein über Wärmeleitung an die Umgebungsluft ab. Dadurch wird jedoch die Messfrequenz des Systems begrenzt. Die Anlagensteuerung kann jederzeit die Absorbertemperatur abfragen und so ermitteln, ob und gegebenenfalls welche neue Bestrahlungszeit des PowerMeasuringModule möglich ist.

Ein mechanischer Verschluss an der Eintrittsöffnung und ein Schutzglas schützen das Messgerät sicher vor Verschmutzung.
Da die maximale Leistungsdichte auf dem Absorber 1,5  kW / cm2 nicht überschreiten darf, ist für den Einsatz des PowerMeasuringModule ausreichender Platz hinter dem Fokus notwendig.

Bedienung über Anlagensteuerung

Die Bedienung des PowerMeasuringModule erfolgt ausschließlich über die Anlagensteuerung. Der Messablauf für eine Leistungsmessung lässt sich in drei Schritte aufteilen:
• Herstellen der Messbereitschaft
• Durchführen der Messung
• Auswerten der Messung

Zeitoptimierter Messablauf

Bei der Integration des PowerMeasuringModule in eine industrielle Roboterfertigung wird ein möglichst kurzer Taktzyklus bei der Messung angestrebt. Vorteilhaft: Um die Messdauer zu reduzieren, kann die Zeit, in der der Roboter stillsteht, auf die reine Bestrahlungsdauer des PowerMeasuringModules verkürzt werden.
Der Messablauf besteht aus folgenden Schritten:
1. Der Roboter bewegt sich zum Messgerät, gleichzeitig wird der Verschluss geöffnet.
2. Der Verschluss ist offen, das Gerät ist zum Messen bereit.
3. Der Roboter befindet sich in Position.
4. Der Laserpuls wird ausgelöst.
5. Der Laserpuls wird beendet.
6. Der Roboter kann wegfahren.
7. Abschließend muss auf das Signal „Messung beendet“ gewartet werden.

Darstellung

Die Darstellung der Messergebnisse wird durch den Endanwender eigenständig auf der Ebene der Anlagensteuerung gestaltet. Die Datenübertragung orientiert sich an den eingesetzten Feldbus-Systemen.

Modelle und Optionen

Standardmäßig wird das PowerMeasuringModule mit Belichtungszeitmessung sowie einer Schutzglaskassette angeboten, die ohne Werkzeug schnell ausgetauscht werden kann. Wählen Sie aus einer der Ausführungen:

  • PowerMeasuringModule mit PROFINET Kupfer
  • PowerMeasuringModule mit PROFINET Lichtwellenleiter
  • PowerMeasuringModule mit PROFIBUS
  • PowerMeasuringModule mit EtherNet/IP
  • PowerMeasuringModule mit EtherCAT
  • PowerMeasuringModule mit DeviceNet
  • PowerMeasuringModule für Einsatz bei geringen mittleren Leistungen (von 50 W) sowie bei gepulster Strahlung