Mehrwellenlängeninterferometrie mit Lasertriangulation zur Dickenmessung im Herstellprozess von metallischen Bändern

Dünne Metallfolien mit einer Dicke von 5 µm bis zu mehreren 100 µm finden zunehmend Verwendung in High-Tech-Anwendungen. Sie werden für die Herstellung von Batteriezellen, Solarzellen und elektrischen Steckverbindungen benötigt. Die Folien werden in einem mehrstufigen Kaltwalzverfahren unter Einsatz von Kühlschmiermittel hergestellt. Zur Regelung des Walzprozesses ist eine Inline-Banddickenmessung notwendig. Unter äußerst schwierigen Umgebungsbedingungen wird eine Messgenauigkeit im Submikrometerbereich angestrebt. Im Rahmen dieser Dissertation wurde ein optisches Dickenmessgerät entwickelt, das die Messverfahren Lasertriangulation und Mehrwellenlängen-Interferometrie kombiniert. Die modulationsbasierte 2f-3f-Interferometrie wurde eingesetzt, um einen kompakten und robusten Sensor zu realisieren. Eine detaillierte Messunsicherheitsanalyse des gesamten Dickenmessprozesses ergab eine erweiterte Messunsicherheit, die von der Oberflächenrauigkeit abhängig ist. Es zeigte sich, dass der Einfluss von Kühlschmiermittelresten auf der Oberfläche des Metallbandes bei der interferometrischen Dickenmessung geringer ist im Vergleich zu Systemen, die auf optischen Messverfahren, wie z. B. der Lasertriangulation basieren. Vergleichsmessungen auf der Basis einer taktilen Messung bestätigen die abgeschätzte Messunsicherheit. Erste Messungen in einer realen Walzwerksumgebung haben die Praxistauglichkeit der entwickelten Messmethode für typische Prozesszeiten und übliche Walzgeschwindigkeiten bewiesen. Abschließend werden auf der Basis des erreichten Entwicklungsstands die nächsten Entwicklungsschritte skizziert.