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Schnell, einfach, genau und zuverlässig

Weltweit steigt der Bedarf an Solarparabolspiegeln, die für die Nutzung der Sonnenenergie zum Einsatz kommen. Für eine wirtschaftliche Fertigung erfordern immer höhere Taktzahlen eine automatische 3-D-Inline-Inspektion der Spiegel. Dafür bieten kamerabasierte Methoden deutliche Vorteile gegenüber der Lasermesstechnik hinsichtlich Schnelligkeit, Einfachheit und Genauigkeit.

 

Guter Fokus - Mehr Wärme - Höhere Energie: Parabolspiegel im Einsatz zur Energiegewinnung.

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Energie wird immer teurer. Dazu wächst die Sorge vor einer von Menschen verursachten Klimaerwärmung, u. a. aufgrund von gestiegenen Kohlendioxidemissionen. Von diesen Entwicklungen profitiert die Solarbranche, die sich derzeit an einer nahezu ungebremsten Aufwärtsentwicklung erfreuen kann.

Mehr Bedarf an Parabolspiegeln
Eine vor allem in sonnenintensiven Gegenden weit verbreitete Methode für die Nutzung der Sonnenenergie basiert auf dem Einsatz von Solarparabolspiegeln. Diese fokussieren das direkte Sonnenlicht auf flüssigkeitsgefüllte Receiverpipes. Über klassische Turbinentechnik wird die so gewonnene thermische Energie in elektrischen Strom umgewandelt. Weltweit wächst der Bedarf an diesen Parabolspiegeln. Die Anforderungen an die Produktion mit immer kürzeren Taktzeiten steigen daher erheblich.

Solarparabolspiegel bestehen aus vier Teilen, von denen je zwei gleich sind - die beiden äußeren und die beiden inneren Spiegel. Diese werden zu einer Parabel zusammengesetzt. Die Abmessungen der einzelnen Spiegelsegmente betragen ca. 1700 mm. Im Montagezustand werden sie zu langen Rinnen zusammengesetzt.

Die Fertigung der Solarparabolspiegel muss ständig überprüft werden. Dabei werden die Fertigungstoleranzen gemessen. Für die Inspektion dieser Spiegel kamen bisher oft Lasersysteme zum Einsatz. Doch für eine automatische 3-D-Inline-Messung, also einer Messung in der laufenden Produktion direkt in der Anlage integriert, sind diese Systeme zu langsam.

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Mit "Formscan-Solar" steht nun ein System zur Verfügung, das die hohen Anforderungen der Solarparabolspiegelproduktion ohne Einschränkungen erfüllt. Das System besteht aus Standard-Komponenten, die eine flexible und einfache Anpassung an die jeweiligen Produktionsgegebenheiten ermöglichen. Gemessen werden die Abweichungen des Spiegelwinkels vom Sollwert (Fokusabweichung). Dies ist der Abstand, an dem ein parallel einfallender Sonnenstrahl am Fokuspunkt vorbei geht. Dieser darf nicht größer als der Radius des Rohres sein.

Hohe Genauigkeit
Typischerweise wird der Spiegel vermessen, bevor die Spiegelschicht aufgebracht wird, d. h. als Glasscheibe. Es ist jedoch auch möglich, verspiegelte Scheiben zu messen. Das System wird normalerweise als Inline-System in einer Spiegelproduktion eingesetzt und zeichnet sich durch ein hohes Maß hinsichtlich der Genauigkeit aus. Die Zykluszeit für einen kompletten Spiegel beträgt nur etwa 20 s. Das kamerabasierte Inspektionssystem ist damit wesentlich schneller als die Lasertechnik, mit der bei geringerer Geschwindigkeit typischerweise nur ein Inspektionsraster von 50 mm erreicht wird.

Die Fokuslinie sicher erkennen: System zur In-Process-Inspektion von Parabolspiegelglas auf beste Fokussierfähigkeit.

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Vermessenes Parabolspiegelglas und dessen Bewertung im Falschfarbenbild…


…je dunkler die Farbgebung, desto besser ist die Konzentration der Strahlen auf die Fokuslinie.

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Deflektometrisches Messverfahren
Das Messverfahren ist ein deflektometrisches Verfahren, das sich besonders gut für Winkelmessungen eignet. Es wird das sich spiegelnde Bild eines Referenzmusters mit Kameras betrachtet. Aus der Verzerrung des Musters werden die Messgrößen bestimmt. Typischerweise hat das System vier Kameras und zwei Beleuchtungseinheiten. Die Scheiben werden nicht in Einbaulage, sondern in Produktionslage gemessen. Sie  befinden sich also mit der offenen Seite nach oben, sozusagen in der "Schüssellage". Außer einer Beleuchtung für das Referenzmuster benötigt das System keine weiteren Beleuchtungseinrichtungen.

Die Methode erlaubt eine sehr genaue Vermessung der Scheibe. Mit einem einfach aufzubauenden System wird eine schnelle Messung im Produktionstakt ermöglicht. Am Messsystem selbst befinden sich keine bewegten Teile. Für genaue Ergebnisse sorgen ausgefeilte Software-Algorithmen, in denen viel Branchen-Know-how integriert ist.

Hohe Prüfqualität
Die kamerabasierte Inline-Inspektion von Solarparabolspiegeln ist einfacher, schneller und genauer als vergleichbare Laser-Messverfahren. Die hohe Zuverlässigkeit des Systems sorgt für eine dauerhaft hohe Prüfqualität. Der Anwender profitiert von dem herausragenden Kosten-Nutzen-Verhältnis. Die aus der Prüfung gewonnenen Daten können auch zur Produktionsoptimierung genutzt werden.

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Prinzipbilder zur Darstellung der energetischen Bedeutung…

…schlecht reflektierter Strahlung bei Parabolspiegeln.

Bilder: ISRA Vision

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Summary
Now, with "Formscann Solar”, a system has become available that can satisfy the requirements for the production of solar parabolic mirrors without any restrictions. The system consists of standard components, which makes it possible to adjust to the relative production conditions flexibly and easily. The system measures any deviations in the mirror angle to the target value
(focus deviation). This is the space through which an incident parallel sun ray passes by the focus point. This space may not be any larger than the radius of the pipe.

The camera-based in-line-inspection of solar parabolic mirrors is easier, faster and more accurate than any comparable laser gauging technology

The system‘s extreme reliability assures top inspection quality every time. The user benefits from the excellent cost-benefit ratio. The data obtained during inspection can also be used for optimizing the production process.

More information: www.isravision.com

Kontakt:
ISRA Vision AG, D-64297 Darmstadt
Tel. +49 6151 9480, Fax +49 6151 948140
info@isravision.com, www.isravision.com

 


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