Eine Magnetische Zeilenkamera visualisiert Magnetfeldwerte in Echtzeit.
Max Etzold
Der Magnetismus ist schwer zu greifen. Doch jetzt erlaubt eine hochauflösende magnetische Zeilenkamera den Blick auf Magnetfelder. Feldlinien von magnetischen Systemen – etwa bei Generatoren oder Motoren – können nun in Echtzeit und in 3D beobachtet werden.
Bereits im Altertum kannte man die Eigenschaft gewisser eisenhaltiger Körper, Kräfte und Drehmomente auf ähnliche Körper oder auch auf andere Eisenkörper auszuüben“, schreibt Marlene Marinescu in dem Springer-Buch „Elektrische und magnetische Felder“. Heute bewegt der Magnetismus die industrielle Welt und Magnetfeldsensoren sorgen dafür, dass alles rund läuft. Allerdings müssen dazu die Magnete zuverlässig funktionieren. Die Qualitätssicherung bei der Fertigung ist also von größter Bedeutung. Und sie ist derzeit aufwändig und zeitraubend.
Um Magnetfelder in Echtzeit vermessen und so fehlerhafte Magneten schnell erkennen zu können, haben Forscher am Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS in Erlangen eine Zeilenkamera entwickelt,mit der sich Feldlinien von magnetischen Systemen in Echtzeit und in 3D beobachten lassen. Dadurch ist es erstmals möglich, diese Art der Magnetprüfung in industrielle Prozesse zu integrieren. Die Magneten werden einfach am Fließband getestet.
Magnetische Zeilenkamera schafft 1000 Bilder pro Sekunde
„Vorstellen muss man sich das Gerät nicht wie eine Kamera, sondern vielmehr wie eine flache Platine mit einer Reihe von Magnetfeldsensoren“, verdeutlicht Projektleiter Klaus-Dieter Taschka vom IIS. Herzstück ist die an seinem Institut erfundene 3D-Hall-Sensor-Technik HallinOne: Die Kamera ermöglicht es, mit einem Sensorchip alle drei Raumachsen eines vorhandenen Magnetfeldes zu erfassen. Mit solchen Sensoren lassen sich ganz unterschiedliche Messaufgaben lösen, etwa für Drehwinkel-, Abstands-, Positions- oder Drehzahlsensoren.
Zudem ist es möglich, das Magnetfeld an 32 Positionen mit einem Abstand von 2,5 mm vektoriell zu messen. Die Feldlinien können damit entlang der Zeile auf einer Länge von acht Zentimetern sichtbar gemacht, aufgezeichnet und kontrolliert werden. Der eigentliche 3D-Sensor ist gerade einmal 0,1 x 0,1 Quadratmillimeter groß. Dies ermöglicht eine punktförmige Messung und damit eine sehr hohe Messgenauigkeit.
Weitere Artikel zum Thema |
Der Messvorgang selbst erfolgt in nur einer Millisekunde, die Kamera liefert damit 1000 Bilder pro Sekunde. Diese Geschwindigkeit erlaubt es, die magnetische Kamera direkt in Produktionsanlagen einzubauen und Magneten am laufenden Fließband zu prüfen. Der Echtzeitaspekt ist zudem wichtig, da auch die Magnetform sowie die Magnetisierungsrichtung Einfluss auf die Messwerte haben und bei der Kalibrierung des Systems berücksichtigt werden müssen. Am Ende des Vermessungsprozesses ordnet das System die unterschiedlichen Magnetformen den Messergebnissen zu und rechnet Fehlertoleranzen ein.