Lasertriangulation steigert die Qualität von Schweißnähten an Rohren

Beim Verbinden von Öl- und Gasleitungen ist es sehr wichtig, dass die Enden exakt zusammenpassen. Eine schlechte Ausrichtung der Rohre führt zu einer kürzeren Lebensdauer bei dynamischen Beanspruchungen oder zu einer mangelhaften Schweißnaht. Zur exakten Ausrichtung von Rohren wurde ein neues Messsystem entwickelt, dass zu einer höheren Qualität in der Produktion führt.


Das Profil – Messsystem wurde vom Zentrum für optische Messtechnik (Optical Metrology Centre, OMC) in Hertford, nähe London entwickelt. Unterstützung erhielten sie dabei durch Sensorsysteme von Micro-Epsilon. Der „OMC Pipe Profiler“ wurde entwickelt, gebaut und getestet, um die Struktur von Rohrenden zu bestimmen. Darüber hinaus kann er viele andere Messaufgaben in ähnlichen Industriezweigen übernehmen.


Das System von OMC bedient sich der
Laser-optischen Triangulation zur berührungslosen Messung der Distanz von Rohroberflächen. Der Sensor optoNCDT 1401 von Micro-Epsilon liefert die Winkel- und Abstandsdaten, die dazu benutzt werden den Querschnitt des Rohres zu berechnen. Dieser Zusammenhang wird für relative Messungen im Nahbereich verwendet, die sehr schnell ablaufen müssen. Das OMC Messgerät nimmt über 1000 Messungen je Sekunde vor, bei einer Genauigkeit besser 0,05 mm.


Der berührungslose
optische Wegsensor wurde wegen seiner Baugröße und hohen Auflösung ausgewählt. Die kompakte Ausführung ermöglicht OMC den Sensor in einfacher Weise in das Messsystem zu integrieren. Andere Triangulationssensoren benötigen zur Datenerfassung zusätzlich einen externen Controller. Der Sensor von Micro-Epsilon hingegen berechnet alle benötigten Daten mit dem integrierten Controller. Für die Messung wird eine hochempfindliche CMOS-Zeile verwendet. Der Messbereich erstreckt sich von 5 bis 200 mm, mit einer Messrate von 1 kHz und einer Auflösung von 0,01 % des Messbereichs.


Der Sensor misst berührungslos gegen zahlreiche Oberflächen. Eine Laserdiode projiziert einen sichtbaren Lichtfleck auf die Messobjektoberfläche, welcher dann über eine Empfangsoptik von der CMOS-Zeile abgebildet wird. Im integrierten Signalprozessor werden die Daten digital verarbeitet und über eine analoge bzw. digitale RS232 Schnittstelle ausgegeben.


Dr. Tim Clarke, Direktor der OMC, kommentiert: „Unsere Kunden sind von Seiten der Produkt- und Signalqualität sehr anspruchsvoll gegenüber dem Messsystem. Dabei war uns
Micro-Epsilon ein sehr guter Partner in der Entwicklung für diesen hochwertigen Markt.“


Eine weitere wichtige Anforderung an das Messsystem war eine
Auswertesoftware. Die Software erlaubt es dem Endbenutzer, basierend auf den Messergebnissen, die Rohre optimal zusammen zu fügen ohne diese manuell bewegen zu müssen. Die Differenz der Kontur zweier Rohre kann dabei auf ein „Go / No Go“ geprüft werden. Durch die gespeicherten Daten der Software ist es möglich, Rohrenden automatisiert gegeneinander so zu Drehen, dass sie bestmöglich zusammen passen.


Durch diese Fachkenntnis von OMC überrascht es nicht, dass sie häufig gefragt werden, mehr als nur Rohrenden zu messen. Weitere Applikationen für dieses Messsystem sind: Eine 3D-Schweißnahtkontrolle, optimale Ausrichtung von Rohren, prüfen auf Ovalität durch Biegeversuche, externe Ovalität, Kontrolle auf Längsbiegung und Korrosion.

OMC gewann 2004 den Preis „Pipeline Industries Guild Offshore Technology“ für ihre Applikation „Messung von Biegeversuchen“.

Weitere Informationen erhalten Sie unter www.micro-epsilon.de