Entwicklung eines bildanalyse-basierten Systems zur automatischen Bestimmung der Spanabmessungen bei der Spanplattenproduktion

Projekt

Während des Durchlaufs der Späne auf einem Förderband erfasst ein Linienlaser das Profil der Partikel (c) Bartels
Während des Durchlaufs der Späne auf einem Förderband erfasst ein Linienlaser das Profil der Partikel (© Bartels)

Der Geometrie von Spänen ist ein bedeutender Einfluss auf die Eigenschaften von Spanplatte zuzuschreiben. Bislang ist dieser Zusammenhang jedoch nur schwer für die Prozessoptimierung zu nutzen. Die Erweiterung der Prozesskontrolle um die Spandickenmessung eröffnet neue Möglichkeiten, Holz und Klebstoff effizienter einzusetzen und so Ressourcen zu schonen.

Hintergrund und Zielsetzung

Die Vermessung von Spänen zur Herstellung von Spanplatten im Rahmen der Prozesskontolle und -optimierung ist je nach genutzter Technologie wenig aussagekräftig, unvollständig oder sehr aufwändig. Die Siebanalyse liefert ein kombiniertes Merkmal aus Spanabmessung und Spanform, das als Spangröße bezeichnet wird. Die zweidimensionale, bildanalytische Vermessung ruhender Späne ist auf Spanlänge und -breite begrenzt, die Vermessung im freien Fall (2D und 3D) ist in Abhängigkeit der Partikelausrichtung zur Kamera unterschiedlich präzise. Mit der händische Spanvermessung mittels Messschieber lassen sich zwar die drei geometrischen Hauptachsen der Späne zwar bestimmen, doch ist diese Methode arbeits- und zeitintensiv sowie begrenzt reproduzierbar. Da der Spangeometrie  ein bedeutender Einfluss auf die Platteneigenschaften und somit Möglichkeit zur Prozessoptimierung  zuzuschreiben ist, wird mit dem Projekt "3D-Span" beabsichtigt, ein bildanalytisches System zur automatisierten, dreidimensionalen Bestimmung der Spanabmessungen sowie ein Technik zur Probenahme zu entwickeln.

Zielgruppe

Holzwerkstoffindustrie

Vorgehensweise

Für die Vermessung der Späne soll ein Laser-Profilscanner eingesetzt werden. Dieser nimmt ein digitales Höhenprofil der auf einem Förderband vereinzelten Späne auf. Anders als beim Einsatz einer Zeilenkamera  lässt sich zusätzlich zur Spanlänge und -breite so auch die Spandicke, die Spanoberfläche und das Spanvolumen bestimmen. Auf Basis dieser Daten werden verschiedene Kenndaten berechnet, mit denen sich Spansortimente charakterisieren und vergleichen lassen. Über die experimentelle Vermessung verschiedener Späne soll die Funktionalität des Messgerätes überprüft und dessen Tauglichkeit für die Prozessoptimierung gezeigt werden. Wichtig für eine große Trennschärfe des Messgerätes ist eine reproduzierbare Probenahme, die im Rahmen des Projektes ebenfalls entwickelt wird.

Unsere Forschungsfragen

Für das Thünen-Institut ist es von Interesse herauszufinden, wie zuverlässig und genau das entwickelte Messgerät die Spanabmessungen bestimmt. Dies gilt insbesondere mit Blick auf die Probenahme. Grundsätzlich soll beantwortet werden, ob mit Hilfe der neuen Technik eine eine Steigerung der  Material- und Energieeffizienz bei der Spanplattenproduktion erreicht werden kann und so Ressourcen geschont werden können.

Thünen-Ansprechpartner


Beteiligte Thünen-Partner


Beteiligte externe Thünen-Partner

  • Fagus-GreCon Greten GmbH & Co. KG
    (Alfeld, Deutschland)

Geldgeber

  • Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
    (national, öffentlich)

Zeitraum

12.2017 - 5.2020

Weitere Projektdaten

Projekttyp:
Projektfördernummer: ZF4430102GR7
Förderprogramm: Innovationsförderung
Projektstatus: abgeschlossen

Literatur

Benthien JT, Heldner S, Lüdtke J (2019) Spandicke bildanalytisch messen : Thünen-Institut für Holzforschung und Grecon entwickeln System zur 3D-Vermessung von Spänen. Holz Zentralbl 145(38):800  PDF Dokument (nicht barrierefrei) 703 KB

Benthien JT, Heldner S, Lüdtke J (2019) Vorteile durch bildanalytisches Messen der Spandicken : Neue Technik zur Überwachung der Spangeometrie vereinfacht Steuerung und Optimierung des Spanplattenprozesses. Holz Zentralbl 145(50):1101-1103  PDF Dokument (nicht barrierefrei) 2859 KB

Benthien JT, Lüdtke J, Friehmelt R, Schäfer M (2018) Technical Note: Limitations of a 3-D image analysis-based particle size measuring system for wood particle dimension measurement [online]. Wood Fiber Sci 50(3):358-362, zu finden in: https://wfs.swst.org/index.php/wfs/article/view/2653  [zitiert am 05.11.2018]