Qualitätssicherung und Prozesskontrolle: Inline-fähige spektroskopische 100-%-Prüfung – Messen + Testen – elektroniknet.de

Qualitätssicherung und Prozesskontrolle

Fraunhofer-Wissenschaftler haben ein einfach integrierbares Messsystem entwickelt, das mit Hilfe von maschinellem Sehen gezielt industrielle Proben erkennt und innerhalb von wenigen Millisekunden mittels laserbasierter Infrarotspektroskopie kontaktfrei verifiziert.

Qualität sichern ohne Zeit zu verlieren: Besonders Unternehmen aus der Pharma-, Chemie- und Lebensmittelbranche sind darauf angewiesen, höchste Qualitätsanforderungen zu erfüllen und gleichzeitig Produktionsprozesse zu optimieren.

Ein inline-fähiges, laserbasiertes Infrarotspektroskopie-Messsystem des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Festkörperphysik IAF soll Industrieunternehmen aus diesen Branchen zukünftig dabei unterstützen.

Das System zeichnet sich durch einen flexiblen Aufbau und eine hohe spektrale Scangeschwindigkeit aus, so dass es in bestehenden Anlagen zur Sichtprüfung integriert werden kann und hier eine spektroskopische Vollkontrolle ermöglicht.

»Das Messsystem demonstriert anschaulich den großen Nutzen der laserbasierten Infrarotspektroskopie für Industriebranchen, in denen Produkte sicher und schnell verifiziert oder unterschieden werden«, betont Dr. Marko Härtelt, verantwortlicher Projektleiter am Fraunhofer IAF.

Rückstreuspektroskopie im mittleren Infrarot durch QCL und MOEMS-Gitterscanner

Die speziellen Vorteile des Systems ergeben sich aus dem Rückstreuspektroskopie-Verfahren im mittleren Infrarot mit Wellenlängen im Bereich von 4 bis 12 μm. Da molekulare Verbindungen in diesem Spektralbereich sehr markante Absorptions- und Emissionslinien aufweisen, können sie eindeutig identifiziert werden.

Eine der Kernkomponenten des Messsystems ist ein breit emittierendes und spektral schnell scannendes Lasermodul. Es kombiniert Quantenkaskadenlaser (QCL) des Fraunhofer IAF und mikro-opto-elektro-mechanische Gitterscanner (Micro-Opto-Electro-Mechanical Systems, MOEMS) des Fraunhofer-Instituts für Photonische Mikrosysteme IPMS. Die hohe Brillanz der Lichtquelle und die einzigartigen Eigenschaften des MOEMS-Scanners ermöglichen Infrarotspektroskopie mit einer Rate von einem Kilohertz.

Um die Integrationsfähigkeit des Messsystems in industriellen Prozessen zu veranschaulichen, hat das Team des Fraunhofer IAF einen praxisnahen Demonstrator entwickelt: Ein Förderband bewegt zwölf identisch aussehende Tabletten in bekannten Tablettenblister. Das Gerät erkennt den Blister sowie die Position der einzelnen Tabletten und scannt kontaktlos den Blister-Inhalt in nur 300 Millisekunden. Auf dem angeschlossenen Bildschirm werden die Ergebnisse der Detektion fürjede einzelne Tablette sofort dargestellt, so dass verunreinigte oder fehlerhaftbestückte Exemplare aussortiert werden können.

Das Fraunhofer IAF stellt den Demonstrator seines QCL-basierten Messsystems vom 26. bis zum 29. April 2022 anlässlich der diesjährigen LASER World of PHOTONICS auf der Messe München vor (Halle A6, Stand 441).