micro-epsilon sensorik 8 (1/2014)
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Alles über innovative Sensorik, Mess- und Prütechnik. Schwerpunkt der Ausgabe: LasersensorenTRANSCRIPT
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Ausgabe 8 | Frhjahr 2014
S e n s o r i kD a s M i c r o - E p s i l o n Ku n d e n m a g a z i n
Lasertriangulationvon Punkt bis Linie ab S. 12
Messe-Highlight Laser-Scanner macht blau
UnternehmensnewsMesstechnik fr die Pole-Position
Im Visier capaNCDT
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2 Ausgabe 08
S e n s o r i k
Inhalt Inhalt4
11
12
18
Im Visier: Freie Kapazitten in der Sensorik
News: Neubau: Weichen gestellt fr nachhaltiges Wachstum
Applikation: Farberkennung der Nhte im Automobil-Interieur
Schwerpunkt: Lasertriangulation
Redaktion
MICro-EPSILoN Messtechnik GmbH & Co. KG
Knigbacher Str. 15 94496 ortenburg / Germany
E-Mail: [email protected]
Editorial ................................................................ 3
Unternehmensnews
Kurz gefasst .......................................................... 4
Kompaktes Laser-Mikrometer fr
industrielle Anwendungen .................................... 5
Fnf Fragen an Carmen Lang ............................... 6
Der neue Meter ................................................... 7
Applikationen
Farberkennung der Nhte
im Automobil-Interieur ............................................ 8
Automatische Positionierung der Synchronringe .... 9
Unterscheidung von Bremsscheiben
in der Automobilproduktion .................................. 10
Aktive Kompensation von Strbewegungen
im Messprozess .................................................. 11
Schwerpunkt
Lasertriangulation von Punkt bis Linie ................. 12
Expertenrunde ...................................................... 14
Przision hoch fnf .............................................. 16
Messe-Highlights
Spindelwachstum berhrungslos erfassen ........ 20
Die wirtschaftliche Abstandsprzision ................ 20
turboSPEED DZ140: strsicher bis 285 C ....... 21
Laser-Scanner macht blau .................................. 21
Im Visier
Freie Kapazitten in der Sensorik .................... 18
Engagement
Digitale ortskampagne ....................................... 22
Vorlesung an der HS Esslingen .......................... 22
Integrationskalender ............................................ 22
Service
Termine 2014 ........................................................ 3
Chronik ................................................................ 23
Branchenindex .................................................... 23
Produktindex ....................................................... 23
Titelbild
Laser-Linien-Triangulationssensor
scanCoNTroL inspiziert eine oberflche.
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Ausgabe 08 3
S e n s o r i k
Termine 2014
Messen
Datum Messename Stadt (Land) Aussteller
07.04.2014 - 11.04.2014 HMI Hannover (Deutschland) Micro-Epsilon Deutschland
08.04.2014 - 10.04.2014 Drives & Controls Birmingham (Grobritannien) Micro-Epsilon UK Ltd.
05.05.2014 - 07.05.2014 AISTech Indianapolis (USA) Micro-Epsilon USA
06.05.2014 - 09.05.2014 Control Stuttgart (Deutschland) Micro-Epsilon Deutschland
03.06.2014 - 05.06.2014 Sensor+Test Nrnberg (Deutschland) Micro-Epsilon Deutschland
03.06.2014 - 06.06.2014 Automatica Mnchen (Deutschland) Micro-Epsilon Deutschland
09.09.2014 - 11.09.2014 ITEC Akron, oH (USA) Micro-Epsilon USA
30.09.2014 - 01.10.2014 Sensors & Instrumentation Birmingham (Grobritannien) Micro-Epsilon UK Ltd.
07.10.2014 - 09.10.2014 Aluminium Dsseldorf (Deutschland) Micro-Epsilon Deutschland
22.10.2014 - 23.10.2014 Engineering Design Show Coventry (Grobritannien) Micro-Epsilon UK Ltd.
Auf den Punkt gebracht - ganz auf Ihrer Linie Laserlichtbasierte Wegsensoren werden viel-
seitig in der industriellen Automatisierung
und in modernsten Produktionslinien einge-
setzt. Auf dem geometrischen Dreiecksprin-
zip basierend, kann der Laserpunkt je nach
Sensormodell ber die optik zu einer Linie
ausgedehnt werden. Im Schwerpunkt dieser
Ausgabe haben wir ab Seite 12 die wichtigsten
Technologien zusammengefasst und Exper-
ten zur Zukunft der Lasertriangulation befragt.
Wussten Sie, dass die Neudefinition des Me-
ters gerade mal 30 Jahre alt ist? Die grundle-
gende Linie der Messtechnik wird seit 1983
ber eine atomare Konstante das Krypton-
86-Atom neu definiert. Den Beitrag zur Ge-
schichte dieser Basiseinheit finden Sie auf
Seite 7.
In der Technik ist oft der (Gesichts-)Punkt
entscheidend. Die technischen Endoskope
erlauben einen Blick in die Tiefen von Verbren-
nungsmotoren oder helfen, einen Baum zu
retten (Seite 6).
Viel Freude beim Lesen
Johann Salzberger
Geschftsfhrer Marketing und Vertrieb
Download: Zeitschrift als PDF
http://bit.ly/1ez5zKr
E d i t o r i a l
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4 Ausgabe 08
S e n s o r i k
Kurz gefasst
6 Zylinder, 4 Rennteams und 1 Sieg - die ver-
gangene Formel-1-Saison war fr Renault
sehr erfolgreich. Micro-Epsilon beliefert den
franzsischen Autogiganten mit Sensoren
fr die Motorentwicklung und wurde nach
Paris eingeladen, den Erfolg zu feiern.
Insgesamt vierzehn Preise heimste renault mit
dem Motor V6 bei der Formel-1-Saison 2013
ein. Als einer der Messtechnik-Zulieferer wurde
Micro-Epsilon Ende des vergangenen Jahres in
das LAtelier renault auf dem Champs-ly-
ses eingeladen, um den Sieg mit den renault-
Ingenieuren und der F1-Legende Alain Prost zu
feiern.
Micro-Epsilon bietet eine umfassende Sensor-
palette fr die Motorentwickler an: Der beson-
ders temperaturstabile Drehzahlsensor fr
Turbolader, turboSPEED DZ140, misst selbst
an dnnen Turbinenradschaufeln aus Alumi-
nium und Titan im Drehzahlbereich von 200
U/min bis 400.000 U/min. Der Laser-Sensor
opto NCDT 1700BL mit der blauen Laserdiode
erfasst Schwingungen und Vibrationen am rot-
glhenden Motorkrmmer. Mini-Wirbelstrom-
sensoren eddyNCDT knnen an unterschiedli-
chen Stellen im Motorraum intergriert werden,
um z.B. die lfilmdicke zwischen Kolben und
Zylinderwand zu vermessen. Zur Verfgung
stehen sowohl Serienprodukte als auch kun-
denspezifische Modelle.
Messtechnik fr die Pole Position
U n t e r n e h m e n s n e w s
Sensoren fr das 1.600 km/h-Auto
Micro-Epsilon ist einer der Produktsponso-
ren des Bloodhound SSC Projektes: Seine
Organisatoren wollen mit einem 135.000 PS
starken Raketenauto einen neuen Geschwin-
digkeitsrekord aufstellen.
Das Fahrzeug, das auf dem Land schneller
werden soll als jedes Flugzeug in der Luft,
verfgt ber 90-Zentimeter-rder aus einem
raumfahrttauglichen Aluminium. Um die Dy-
namik und die mechanische Ausdehnung
der rder im Prfstand zu untersuchen, wird
das kapazitive Messsystem capaNCDT 6200
eingesetzt. Da sich die rder mit bis zu
10.000 U/min drehen, wird ein extrem hoher
Druck auf die Felgen ausgebt. Um unsere
Belastungsmodelle realittsgetreu zu verifizie-
ren, bentigen wir ein Messsystem, das die
mechanische Ausdehnung der Felgen unter
Hchstgeschwindigkeit hochprzise messen
kann, so Joe Holdsworth, Systemingenieur
von Bloodhound Programme Ltd.
Neben den kapazitiven werden auch Laser-
Sensoren optoNCDT 2300 eingesetzt. Am
Fahrzeugrahmen befestigt, messen und kon-
trollieren sie whrend der Fahrt die Fahrhhe
des rennwagens. Darber hinaus kommen
im Motorraum berhrungslose Infrarot-Tem-
peratursensoren thermoMETEr CTmicro und
CThot zum Einsatz. Sie berwachen die Erwr-
mung der Elektronik und vieler Komponenten,
die geklebt oder genietet sind.
Seit dem Ende der weltweiten Wirtschafts-
krise 2008/2009 geht es fr die Micro-Ep-
silon Messtechnik GmbH & Co. KG wieder
konstant aufwrts der weltweite Umsatz
der gesamten Unternehmensgruppe konn-
te seither mehr als verdoppelt werden.
Die Weichen fr weiteres Wachstum stellt das
auf die Entwicklung, Produktion und den eige-
nen Vertrieb hochsensibler Messtechnik spezi-
alisierte Unternehmen zur Zeit am Hauptstand-
ort in ortenburg.
In den kommenden Monaten soll auf dem
Grundstck hinter den bestehenden Firmen-
gebuden im ortsteil Dorfbach ein Neubau
entstehen: Auf rund 4000 Quadratmetern
verteilt auf vier Geschosse sollen zustzliche
Brorume, Schulungs- und Konferenzrume,
eine Werkstatt und Lagerflchen entstehen.
Herzstck des rund vier Millionen Euro teuren
Bauprojekts soll ein sogenanntes Messqualifi-
zierungslabor werden. Dort kann die Genauig-
keit neuer Gerte qualifiziert nachgewiesen
und damit verbrgt werden. Um uere Ein-
flsse auszuschlieen, bekommt der in den
Hang eingegrabene, fensterlose Kellerteil
des Neubaus ein eigenes Fundament, das
auch kleinste Schwankungen der Erde, etwa
durch vorbeifahrende Lastwagen, auszuglei-
chen vermag.
Text/ Foto: Fleischmann/Passauer Neue Presse
Neubau: Weichen fr nachhaltiges Wachstum
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Ausgabe 08 5
S e n s o r i k
Das kompakte Laser-Mikrometer optoCoN-
TroL 2520 zeichnet sich durch eine hohe
Genauigkeit und durch variable Montageab-
stnde von 100 mm bis 2 m aus. Der Abstand
des Messobjekts zum Empfnger ist frei whl-
bar, damit kann das Messobjekt an beliebiger
Position innerhalb des Lichtvorhangs platziert
werden. Der Messbereich betrgt 46 mm. Die
Konfiguration erfolgt ber ein intuitives Web-
interface. Ein ber Webinterface angezeigtes
Messwert-Zeitdiagramm sorgt fr eine komfor-
table Darstellung. Das Diagramm ermglicht
ein flexibles Ein- und Ausschalten von ver-
schiedenen Messwerten wie z.B. Einzelkan-
ten, Durchmesser und Mittelachse. Des Weite-
ren stehen diverse Mittelungs- und Filterarten,
sowie Statistik-Funktionen zur Verfgung.
Als Schnittsstellen sind ein Analogausgang,
rS422 sowie Ethernet oder EtherCAT verfg-
bar. Zur einfachen Aus- und Einrichtung der
Messung wird ein komfortables Videosignal-
Diagramm verwendet.
optoCoNTroL 2520 eignet sich fr vielfltige
Einsatzgebiete in der Qualittsberwachung
und Produktion. Das optische Mikrometer
misst unter anderem Durchmesser, Kante und
Spalt des Messobjekts. Auerdem knnen bis
zu acht Segmente gleichzeitig gemessen und
ausgegeben werden. Der kleinste erfassba-
re Messobjektdurchmesser liegt bei 0,5 mm.
Dadurch lassen sich z.B. PINs und Lcken an
Stecker oder Stiftleisten in der Elektronikpro-
duktion przise vermessen. Auf der anderen
Seite ist das neue Przisions-Mikrometer bes-
tens zum Erfassen von groen objekten oder
5
Kompaktes Laser-Mikrometer fr industrielle Anwendungen
Mit einem integrierten Controller ist das
neue Laser-Mikrometer optoCONTROL
2520 besonders kompakt ausgefhrt. Der
maximale Abstand zwischen Sender und
Empfnger kann bis zu 2 Meter betragen.
In dem dazwischen projizierten Lichtvor-
hang kann das zu messende Objekt belie-
big positioniert werden. Das komfortable
ethernetbasierte Webinterface erleichtert
die Bedienung und Integration, sowie den
Fernzugriff im Fertigungsprozess.
U n t e r n e h m e n s n e w s
zum Messen auf groer Distanz geeignet. In
Produktionslinien mit beengten Baurumen
knnen der Sender und Empfnger dank des
groen Messabstandes bis 2 m flexibel ein-
gebaut werden. In den Messvorhang hinein-
ragende Maschinenteile knnen ausmaskiert
werden.
Messmodi
SpaltDurchmesserKante hell/dunkelKante dunkel/hell
Segment Center
Zu jedem Segment, Spalt oder Durchmesser kann die Mittelachse sowie die Lage der Ein-zelkanten ausgegeben werden.
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6 Ausgabe 08
S e n s o r i k
skope bei der Inspektion ein. Ebenfalls
eingesetzt werden technische Endosko-
pe in der Forschung und Entwicklung.
Was ist fr die Qualitt des techni-
schen Endoskops entscheidend?
Entscheidend fr die Qualitt der Endo-
skope sind die optischen Komponenten
des Linsensystems. Bei starren Endos-
kopen haben Modelle mit Stablinsensys-
tem die beste Qualitt. Dadurch ergeben
sich kontrastreiche und helle Bilder. Bei
flexiblen Endoskopen wird das Bild ber
einzelne Bildleitfasern und das Licht
ber Lichtleitfasern bertragen. Deswe-
gen sind hier Anzahl und Qualitt der
Fasern entscheidend. Fr die Videosko-
pe ist der verwendete Chip von groer
Bedeutung.
Gibt es auch kundenspezifische
Applikationen?
Viele Applikationen sind kundenspezi-
fisch und knnen mit Standardproduk-
ten nicht gelst werden. Hierbei handelt
es sich um Entwicklungen in der Indust-
rie und Forschung an Hochschulen. Ein
Beispiel: Ein namhafter Nutzfahrzeug-
hersteller setzt spezielle Endoskope ein,
um in der Entwicklungsphase die Co2-
U n t e r n e h m e n s n e w s
Frau Lang, Endoskope kennt man
in erster Linie aus der Medizin. Wie
unterscheidet sich das industrielle
Endoskop von seinem medizinischen
Bruder?
Tatschlich wurden die Endoskope ur-
sprnglich fr die Medizin entwickelt. Die
Endoskope in der Medizin mssen je-
doch andere Kriterien erfllen als techni-
sche Gerte: Sie mssen autoklavierbar
sein und haben daher keine Fokussie-
rung am okular. Die Fokussierung wird
ber die objektivadapter in Verbindung
mit dem objektiv und einer Kamera ein-
gestellt.
Wo werden die technischen
Endoskope eingesetzt?
Technische Endoskope werden fr die
zerstrungsfreie Werkstoffprfung an
nicht sichtbaren oder schwer zugng-
lichen Teilen verwendet: Bohrungen
werden auf Grat- und Partikelfreiheit
berprft, Schweinhte werden in
rohren oder Wrmetauschern unter-
sucht. In Motoren und Getrieben werden
Wellen und Laufflchen kontrolliert. Auf
dem Bau werden die Hohlrume und
Zwischendecken inspiziert. Auch der
Schornsteinfeger setzt technische Endo-
Werte der Verbrennungsmotoren zu re-
duzieren. Die Endoskope werden direkt
in den Abgasstrom integriert, um die
Strmung sichtbar zu machen. Sie ha-
ben einen vordefinierten Schrfebereich,
eine hohe Temperaturstabilitt und ms-
sen gegen aggressive Harnsure be-
stndig sein.
Knnen Sie sich an ungewhnliche
Prfaufgaben erinnern?
Sogar in der Botanik kommen Endos-
kope zum Einsatz. Ist ein Baum durch
Pilzbefall erkrankt, wird er nicht gefllt,
sondern kann saniert werden: Mit einem
Endokop kann der Pilzbefall erkannt und
der Baum gesund gepflegt werden. Und
wenn Sie mal den Code zu Ihrem Tre-
sor vergessen oder den Schlssel dazu
verloren haben, ist es kein Problem den
Tresor mit einem Endoskop zu ffnen.
Wie das geht? Dieses Geheimnis bleibt
verschlossen.
Vielen Dank fr das Interview!
5 Fragen an... ...Carmen LangCarmen Lang ist langjhrige Beraterin im Bereich der technischen Endoskopie. Der Sensorik erklrt sie den Unterschied zu den medizinischen Gerten und erinnert sich an die ungewhnlichsten Anwendungen.
Carmen LangProduktmanagerin Techn. Endoskopie
Kontakt:
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Der neue MeterAm 20. Oktober 1983 wurde der Meter neu definiert. Er war die erste Basiseinheit, die ber eine fundamentale Konstante bestimmt wurde.
Es gibt Messmethoden, die kann jedes Kind
anwenden. Zum Beispiel bei Gewitter. Wenn
es blitzt, wird gezhlt bis zum Donner. Die
gezhlten Sekunden geteilt durch 3 ergeben
die Entfernung des Gewitters in Kilometern.
Was hier zur Anwendung kommt, ist dassel-
be Prinzip wie das der Meterdefinition, die vor
Kurzem 30 Jahre alt geworden ist. Denn der
Berechnung liegt eine konstante Geschwin-
digkeit zugrunde, hier die Schallgeschwindig-
keit (in Kilometern pro Sekunde). Die Strecke,
die der Donner zurckgelegt hat, wird dann
ber die gemessene Zeit ermittelt. Die Definiti-
on des Meters basiert allerdings nicht auf der
Schall- sondern auf der Lichtgeschwindigkeit
c von 299 792 458 Metern pro Sekunde. Ent-
sprechend ist ein Meter die Strecke, die Licht
in einer 299 792 458stel Sekunde im Vakuum
zurcklegt. Dieses Prinzip wird auch bei rea-
len Messungen angewendet, zum Beispiel bei
modernen Entfernungsmessgerten, wie man
sie im Baumarkt kaufen kann. Sie sind so et-
was wie eine Stoppuhr mit Laser. Sie messen
die Zeit, die ein Lichtpuls vom Gert zur Wand
und zurck bentigt, und errechnen daraus
den Abstand. Die hochprzisen Methoden der
Lngenmessung an der Physikalisch-Techni-
schen Bundesanstalt (PTB) sind jedoch etwas
komplizierter.
Der Meter hat einen langen Weg hinter sich.
Seine vielen Vorgnger um Elle und Fu waren
von den Krpermaen regionaler Herrscher
abgeleitet und entsprechend vielfltig. Das
lteste bekannte Lngenma, die Nippur-Elle
aus Mesopotamien, wird auf die erste Hlfte
des 3. vorchristlichen Jahrtausends datiert.
Sie war 51,8 Zentimeter lang. Schon damals
wurden Primrnormale solcher Mae zum Bei-
spiel aus Granit hergestellt, die der Weiterga-
be der Einheit fr den Handel dienten. Auch
der berhmte Urmeter ist ein reales objekt
ein Stab aus einer Edelmetall-Legierung.
Doch im Geist der franzsischen revolution
sollte die Lngeneinheit der neuen Zeit nicht
mehr auf den zuflligen Krpermaen eines
Herrschers basieren, sondern auf einer berall
gltigen Konstanten. Dafr whlte ein von der
franzsischen Nationalversammlung beauf-
tragtes Komitee den damals durch Paris ver-
laufenden Nullmeridian. Dessen zehnmillions-
ter Teil auf der Strecke zwischen Nordpol und
quator sollte den neuen Meter ausmachen.
Mittels Triangulation maen zwei Astronomen
in einem aufwndigen Verfahren einen Teil-
abschnitt des Meridians zwischen Barcelona
und Dnkirchen und ermittelten daraus die
Gesamtlnge des Lngengrades. Im Dezem-
ber 1799 wurde der Meter schlielich in Platin
gegossen. Doch erst 1875 erhielt der Meter
seine allgemeine Gltigkeit, zumindest in den
17 Staaten, die damals die Meterkonvention
unterzeichneten. Der Prototyp wurde 1889
durch einen stabileren Platin-Iridium-Stab er-
setzt, von dem 30 Kopien angefertigt und an
die Mitgliedsstaaten der Meterkonvention ver-
teilt wurden. Ein Meter war nun der Abstand
der Mittelstriche der auf dem Urmeterstab in
Svres angebrachten Strichgruppe bei 0 C.
Die Angabe der Temperatur deutet das Pro-
blem dieser Definition bereits an: Die Einheit
war abhngig von ueren Parametern wie der
Temperatur. Auerdem ist ein materielles ob-
jekt wie ein Metallstab zeitlich nicht stabil. Eine
orts- und zeitunabhngige Konstante musste
her. Diese fanden Metrologen in den Wellen-
lngen von Licht. Die PTB-Wissenschaftler
Wilhelm Ksters und Johann Engelhard entwi-
ckelten schlielich ein Messsystem und eine
Kryptonlampe mit einer bis dahin unerreichten
Stabilitt und reproduzierbarkeit der Wellen-
lnge. In der Lampe wurden Kryptonatome
zu einem Elektronenbergang an-
geregt, bei dem rotes Licht
einer genau be-
stimmten
Wellenlnge entstand. 1960 folgte die Neude-
finition des Meters als das 1 650 763,73-fa-
che der Vakuumwellenlnge des Lichts, das
von einem Krypton-86-Atom ausgesandt
wird.
Damit wurde der Meter zum Musterknaben
des SI-Systems, zur ersten Einheit, die auf
eine atomare Konstante zurckgefhrt wurde.
Mit der Kryptonlampe der PTB wurde fr den
Meter eine reduzierung der relativen Messun-
sicherheit um den Faktor 10 auf 10-8 erreicht.
Doch mit der Entdeckung des Lasers machte
die Herstellung prziser Lichtquellen mit im-
mer stabileren Wellenlngen groe Sprnge
und stellte so eine stndige und immer kurz-
schrittigere Anpassung der Meterdefinition
an die technische Entwicklung in Aussicht.
Darum wurde die Lngeneinheit schlielich
an eine unvernderliche Naturkonstante ge-
bunden. Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum
wurde auf exakt 299 792 458 m/s festgelegt
und der Meter am 20. oktober 1983 von der
17. Generalkonferenz fr Ma und Gewicht
(CGPM) entsprechend ber die Sekunde de-
finiert. Seitdem gilt diese Definition ber eine
fundamentale Konstante als Vorbild fr die an-
deren Einheiten des SI-Systems.
Text: Johannes Kaufmann
Foto: Physikalisch Technische Bundesanstalt
www.ptb.de
Ausgabe 08 7
S e n s o r i kU n t e r n e h m e n s n e w s
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8 Ausgabe 08
S e n s o r i k
A p p l i k a t i o n e n
colorSENSOR LT
Bis zu 31 Farben speicherbar rS232 und USB-Schnittstelle Farbrume: X/Y INT; s/i M (Lab)
Farberkennung der Nhte im Automobil-Interieur
In der Montagelinie eines bekannten deut-
schen Automobilherstellers mssen gleiche
Kfz-Interieurteile anhand verschiedener Naht-
farben unterschieden werden. Bisher haben
die Fachprfer die Nhte visuell berprft. Um
den Prozess zu automatisieren und wirtschaft-
lich zu optimieren, werden nun die Farbsenso-
ren colorSENSor LT-3-HE von Micro-Epsilon
eingesetzt. Die High-End-Sensoren arbeiten
mit einer sehr hohen Messauflsung (Farbab-
stand E = 0,5) und unterscheiden so die fr den Menschen fast identischen Farbtne. Ein
weiterer Vorteil des Sensors ist eine hohe Wie-
derholgenauigkeit, die Messergebnisse sind
sehr gut reproduzierbar. Der Zusammenbau
der Interieurteile erfolgt auf einem speziellen
Montagetisch nach dem Poka Yoke-Prinzip.
Kundennutzen: Fehlervermeidung bei der Montage Kostenersparnis, da anstregende visuelle Kontrolle durch Fachprfer entfllt schnellere Abwicklung
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Ausgabe 08 9
S e n s o r i k
A p p l i k a t i o n e n
Automatische Positionierung der Synchronringe
optoNCDT LL
Spezialoptik fr kleine Laserlinie Messrate bis 49 kHz Messprinzip: Laser-Punkt-Triangulation
Synchronringe werden als Synchronpaket in
Automatikgetrieben eingesetzt.
Fr ihre Serienfertigung erstellte Behr Systems
GmbH/Blaichach eine Handlings- und Bear-
beitungsanlage zum Entgraten der Synchron-
ringstirnseiten mit einem Laser. Wichtiger
Bestandteil der Anlage ist die Messtechnik,
welche die exakte Positionierung der Syn-
chronringe unter dem Entgratlaser gewhrleis-
tet. Dafr wird ein Laser-Triangulationssensor
optoNCDT 1700-20LL von Micro-Epsilon ein-
gesetzt.
Kundennutzen:
Der entscheidende Vorteil liegt in der produkti-
onssicheren Positionierung der Synchronringe
zum Entgraten durch Diodenlaser. Mit dieser
messtechnischen Anordnung werden die Syn-
chronringe durch den Laser-Triangulations-
sensor ILD1700-20LL genau positioniert und
durch den Entgratlaser nicht gestrt.
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10 Ausgabe 08
S e n s o r i k
Schnittstelle des Spaltsensors bertragen. Die
Scheiben werden nach Typ sortiert und in die
richtige Verarbeitungslinie eingeordnet.
Kundennutzen:
Einfache und sichere Unterscheidung Leichte Integration in bestehende Fertigungs umgebung
Taktzeiteinsparung durch vollautomatisierten Prozess
Beim Einbau von Bremsscheiben in Automobi-
le muss jedem Automodell die richtige Brems-
scheibe zugeordnet werden. Da es zahlrei-
che verschiedene Bremsscheibentypen gibt,
mssen diese vor der Montage am jeweiligen
Fahrzeug dementsprechend sortiert werden.
oft sind die Form, Hhe und der Durchmes-
ser der Scheiben gleich. Das einzige Unter-
scheidungsmerkmal ist der Spalt zwischen
zwei Lftungsstegen. Der Laser-Profil-Scanner
gapCoNTroL erfasst diesen zuverlssig. Au-
erdem gewhrleistet diese 100%-Erkennung
eine sichere Unterscheidung und optimale
Weiterverarbeitung der Bremsscheibentypen.
Der Laser-Profil-Scanner gapCoNTroL 2611-
100 von Micro-Epsilon vereinfacht die Sor-
tierung der Scheiben: Die speziell auf Spalt-
erfassung abgestimmten Laser-Profil-Scanner
der Produktserie gapCoNTroL 2611-100
erfassen vollautomatisch die Breite zwischen
den Stegen. Die Scheiben werden dabei auf
einem Transportband am Scanner vorbei ge-
fhrt, die Stegbreite wird im Durchlauf erfasst.
Der Abstand der Stege variiert zwischen 15
mm bis 35 mm. Der Messwert wird anschlie-
end in Echtzeit an die SPS ber die Ethernet-
A p p l i k a t i o n e n
gapCONTROL
Drei Leistungsklassen Integrierter Controller Messprinzip: Laser-Linien-Triangulation
Unterscheidung von Bremsscheiben in der Automobilproduktion
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Ausgabe 08 11
S e n s o r i k
A p p l i k a t i o n e n
raue Industrieumgebung stellt hohe Anspr-
che an die optischen Wegsensoren: Trotz
Staub und hohen Prozessgeschwindigkeiten
muss przise gemessen werden.
Seit vielen Jahren meistern die Laser-Senso-
ren der Serien optoNCDT 1700 und optoNCDT
2300 diese Herausforderungen. Doch sind
Strbewegungen (Bandbewegungen, radial-
bewegungen von Umlenkrollen oder Schwin-
gungen eines Grundkrpers) grer als das
Messobjekt, kann der Messprozess erschwert
oder gar verhindert werden. Ein Beispiel dafr
sind z.B. Falten in einem Band.
CSP2008
Umfassende Verrechnungsfunktionen Erweiterbar auf bis zu 6 Sensoren Hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit
In solchen Fllen kompensiert der Universal-
controller CSP2008 die prozessbedingten
Grundbewegungen ber die relativen Grenz-
werte.
Dabei wird ber die letzten Messungen ein
Mittelwert gebildet. Er liefert die Basis zum ak-
tuellen Messwert des Sensors (obere Grafik).
Somit werden nur Messwerte ausgegeben,
die eine definierte Schaltgrenze berschreiten
(untere Grafik). So werden auch minimale Ab-
standsnderungen trotz starker Bewegungen
im Prozess erkannt.
Kundennutzen: Zuverlssige objekterkennung trotz hoher Grundbewegungen im Prozess Schnelle, przise und hochauflsende Messwertaufnahme Integrierte Lsung: Verrechnung in der Anlagensteuerung entfllt
Aktive Kompensation der Strbewegungen im Messprozess
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12 Ausgabe 08
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Ausgabe 08 13
S e n s o r i kS c h w e r p u n k t
1. Laser-Punkt-Triangulation:
dynamisch und flexibel
Die Laser-Triangulationssensoren zhlen zu
den optischen Standardmessverfahren. Die
Triangulation basiert auf einer einfachen geo-
metrischen Beziehung: Eine Laserdiode emit-
tiert einen Laserstrahl, der auf das Messobjekt
gerichtet ist. Die reflektierte Strahlung wird
ber eine optik auf einer CCD-/CMoS-Zeile
abgebildet. Der Abstand zum Messobjekt
kann ber eine Dreiecksbeziehung von der
Laserdiode, dem Messpunkt auf dem objekt
und dem Abbild auf der CCD-Zeile bestimmt
werden. Die Messauflsung reicht bis in den
Bruchteil eines Mikrometers. Die Intensitt
der reflektierten Strahlung hngt von der ob-
jektoberflche ab. Mit der real Time Surface
Compensation-Funktion (s. Infokasten S. 15)
von Micro-Epsilon knnen die Intensittsn-
derungen in Echtzeit geregelt werden. Das
optische Prinzip erlaubt je nach Bauart Mess-
abstnde von einigen mm bis ber 1 m. Je
nach Anforderungen werden kleine und hoch-
przise Messbereiche oder groe und genaue
Messbereiche realisiert. Der Messpunktdurch-
messer bleibt dabei klein. Micro-Epsilon bietet
ber 60 verschiedene Laser-Triangulations-
sensoren an. Neben analogen stehen digi-
tale Schnittstellen zur direkten Anbindung in
bestehende Umgebung zur Verfgung. Die
Sensoren mit digitalen Schnittstellen sind ber
einen externen PC konfigurierbar. Kompakte
Sensormodelle mit integrierten Controllern las-
sen sich selbst in enge Baurume problemlos
integrieren. Sie finden in der Industrie zahlrei-
che Anwendungsmglichkeiten in der Produk-
tionslinie, in Mess-, Prf- und Inspektionssys-
temen, in der Maschinenberwachung oder in
der Forschung und Entwicklung.
2. Laser-Linien-Sensoren:
Qualittsmessung mit Profil
Im laufenden Fertigungsprozess werden nicht
nur eindimensionale Gren (Materialdicke,
Vibrationen und Abstand) ermittelt, sondern
auch eine mehrdimensionale Qualittskontrol-
le (Profil- und Konturmessung) durchgefhrt.
Hier punktet die berhrungslose optische
Messtechnik mit Genauigkeit, Messgeschwin-
digkeit und Flexibilitt in Hinsicht auf die Mess-
objektoberflche. Die Laser-Profil-Scanner
fhren komplexe 2D/3D-Messaufgaben durch.
Hier greift das Prinzip der Laser-Linien-Triangu-
lation (Lichtschnittverfahren). Der punktfrmi-
ge Laserstrahl wird durch spezielle Linsen zu
einer Linie ausgedehnt. Zusammen mit der In-
formation ber die Distanz (z-Achse), berech-
net der integrierte Controller die Position der
Messpunkte entlang der Laserlinie (x-Achse)
und gibt beide Werte als 2D-Koordinate aus.
Bei einem bewegten Messobjekt oder einem
bewegten Sensor entsteht ein 3D-Abbild des
objektes. Es knnen bis zu 2,56 Mio. Punkte
pro Sekunde erfasst werden. Dank dem in-
tegriertem Controller sind die Laser-Scanner
Die verschiedenen optischen Messverfahren spielen eine entscheidende Rolle fr die zunehmende Automatisierung von
Fertigungs- und Prfprozessen. Sie vermessen die produzierten Bauteile und nehmen hierbei die Messpunkte schnell,
genau und sicher auf. Die Messdaten stehen in der Regel in Echtzeit zur Verfgung und knnen somit zur automatischen
Korrektur und Regelung direkt im Fertigungsprozess verwendet werden. Diese optimierten Ablufe verbessern die
Qualitt der Produkte, sparen Rohstoffe und Energie und senken damit die Herstellkosten. Mit einem breiten Programm
an przisen und schnellen optischen Weg- und Abstandssensoren nimmt Micro-Epsilon schon seit Jahren eine fhrende
Marktposition in der berhrungslosen Messtechnik ein. Mit dem Triangulationsprinzip werden Abstnde gegen ein
breites Spektrum von Materialoberflchen gemessen. Abhngig davon, ob ein Laserpunkt oder eine Linie auf die
Objektoberflche projiziert wird, erhlt man ein ein- oder zweidimensionales Ausgangssignal. Dazu werden Punkt
oder Linie ber eine Empfangsoptik in einem spitzen Winkel betrachtet und auf einem positionsempfindlichen Element
(CCD-Zeile oder -Matrix) abgebildet. Die Messwerte werden digital ber einen schnellen Signalprozessor verarbeitet. Die
Datenausgabe erfolgt sowohl als Analogwert als auch ber eine serielle Schnittstelle. Wird das Messobjekt oder alternativ
der Sensor bewegt, kann ber diese weitere Dimension auch ein dreidimensionales Profil des Objektes erzeugt werden.
Lasertriangulation: Von Punkt bis Linie
-
Expertenrunde
Erich WinklerProduktmanager optoNCDT
Dipl.-Ing. Christian Kmmerer, MBA. Produktmanager scanCoNTroL
Dipl.-Inf. Achim SonntagAbteilungsleiter Anlagen/Systeme
Die przise Messung in automatisierten Ablufen wird immer mehr gefordert. Hier setzen sich die optischen Messverfahren immer mehr durch. Sie knnen mehrdimensional vermessen, sind in der Messpunktaufnahme um ein Vielfaches schneller und die Messdaten stehen in der regel in Echtzeit in sehr hoher Genauigkeit zur Verfgung. Dies ermglicht eine automatische Korrektur und regelung in laufenden Prozessen mit dem Ziel nur noch Gutteile zu produzieren.
In vielen Prozessen mssen geometrische Gr-en kontinuierlich und hochgenau berwacht werden. Dazu eignen sich Micro-Epsilon Laser-triangulationssensoren aufgrund des przisen optischen Messverfahrens und der einfachen Integration ber verschiedene Bussysteme beson-ders gut. Durch echtzeitfhige Schnittstellen wie z.B. EtherCAT wird sich die Lasertriangulation in der Automatisierungstechnik weiter durchsetzen.
Bei der Profildickenmessung im Walzwerks- und Finishingbereich der Metallindustrie ist mit dem Schritt vom punktfrmigen Triangulationslaser hin zum Laserliniensensor ein enormer Techno-logiesprung gelungen. Mit der Nutzung des hheren Informationsgehalts der Linie lassen sich im Vergleich zum Punktsensor grere Mess bereiche mit hherer Przision realisieren, steigt die robustheit der Anlage in der rauen Industrieumgebung und ergibt sich die Mglichkeit zustzliche Merkmale messtechnisch zu erfassen.
Wie schtzen Sie die zuknftige Entwicklung der lasertriangulationsbasierten Messtechnik ein?
14 Ausgabe 08
S e n s o r i k S c h w e r p u n k t
kompakt ausgefhrt. Laser-Scanner besitzen
eine integrierte, hoch empfindliche Empfangs-
matrix. Sie ermglicht Messungen auf fast
allen industriellen Materialien weitestgehend
unabhngig von der oberflchenreflexion.
Die extrem leistungsfhige integrierte Kont-
rolleinheit und Ethernet-Schnittstelle machen
den Laser-Profil-Scanner fr eine Inline-Steu-
erung robotertauglich und somit gut geeignet
fr die dynamischen Fertigungstechnologien.
Der Laser-Linien-Scanner scanCoNTroL wird
eingesetzt zur Profil- und Konturmessung im
laufenden Fertigungsprozess von endlos pro-
duzierten Erzeugnissen (Extrusion, Walzen, Zie-
hen, etc.) oder von einzelnen Teilen (Stckgut).
Typische Anwendungen:
Profilerfassung an reifen, Drehteilen, Bahnschienen
roboterfhrung (Schweinhte, Fgeprozesse)
Koplanarittsmessung an elektronischen Bauteilen
Ebenheitsmessung an Blechbndern (Wlbungen, Schnitt- oder Stanzgrate)
Ausrichten des Trspalts in der Automobilfertigung
Messung der Breite und Tiefe von Nuten
Spaltmessung
Speziell fr die berhrungslose Spaltenmes-
sung wurde der gapCoNTroL Laserscanner
entwickelt. Dieser Sensor basiert ebenfalls auf
der Technologie der Laserlichtschnittsenso-
ren, greift aber auf ein vllig neues Auswerte-
verfahren zurck. Der Laser-Linien-Triangulator
gapCoNTroL untersttzt den Anwender bei
Schweivorgngen, Messen von Bndigkeit,
berlappung, Annherung, Hhenversatz
usw. Die Daten werden anschlieend fr die
robotersteuerung oder Qualittssicherung
verwendet. Die gesamte Elektronik ist im Sen-
sor integriert, wodurch er schnell und einfach
montiert werden kann.
Mit dem Tool gapCoNTroL Setup Software
wird der Sensor schnell auf die Messaufgabe
eingestellt. Je nach Spaltart stehen nur die n-
tigen Parameter zur Verfgung, um die Einstel-
lungen so einfach wie mglich zu halten. Die
Software kann auch ohne Scanner in vollem
Umfang getestet werden. Standard Ausgn-
ge des Sensors sind FireWire, Ethernet oder
rS422. Weitere Ausgangsarten stehen ber
die output-Unit zur Verfgung.
Auf alles achten
Grundstzlich ist keine pauschale Aussage
darber mglich, ob ein objekt mit Laser-
Scanner messbar ist oder nicht. Der Erfolg der
Messung ist immer davon abhngig, welche
Parameter gemessen werden sollen und un-
ter welchen Umstnden die Messung erfolgen
soll. Deshalb ist eine Beurteilung der reali-
sierbarkeit von objekt zu objekt neu zu tref-
fen. Der Erfolg einer Messung ist z. B. davon
abhngig, wieviel Zeit fr eine Messung zur
Verfgung steht. Je langsamer ein objekt den
Laserstrahl passiert, desto mehr Zeit steht zur
Datenaufnahme zur Verfgung. Demzufolge
kann auch keine pauschale Aussage getrof-
fen werden, ob Messungen, die im statischen
Zustand brauchbare Ergebnisse geliefert ha-
ben, auch im dynamischen Zustand verwend-
bar sind. Die Qualitt des Ergebnisses hngt
ebenfalls davon ab, welche reflexionseigen-
schaften das Messobjekt hat. Je nachdem,
wie stark absorbierend oder reflektierend
das Messobjekt ist, knnen mehr oder weni-
ger gute Daten gewonnen werden. Auch das
zugrundeliegende Material ist fr den Erfolg
der Messung verantwortlich. Als letzter Faktor
fr den Erfolg steht die Kontur, bei der durch
mgliche Abschattungen oder Mehrfachrefle-
-
Ausgabe 08 15
S e n s o r i kS c h w e r p u n k t
xionen das Profil Fehlstellen oder unbrauchba-
re Profilpunkte aufweisen kann. Diese grund-
legenden Faktoren knnen das Messsignal
essentiell beeinflussen und Fehlstellen oder
Ausreier zur Folge haben.
Die richtige Einstellung
Trotz all dieser kritischen Faktoren kann aus
einem schwierig auszuwertenden Signal mit
Ausreiern und Fehlstellen ein durchgngiges
Signal mit deutlich erkennbarem oberflchen-
profil erstellt werden. Dies erreicht man durch
die individuelle, richtige Einstellung des Sen-
sors, die auf das Messobjekt abgestimmt ist.
Mit verschiedenen Filtern und Einstellungen
der Belichtungszeit knnen hufig mangelhaf-
te Signale in einer zweiten Messung soweit ver-
bessert werden, dass am Ende eine nutzbare
Information zur Verfgung steht. Beispielswei-
se wird die Messung eines bewegten, schwar-
zen Gummiobjekts mit kurzer Belichtungszeit
ein eher unbrauchbares Profil liefern (da unter-
belichtet), als wenn das objekt nicht bewegt
wird und dadurch eine lngere Belichtungszeit
ber das ganze Profil mglich ist.
Erfassung groer Messbereiche
Ein Nachteil aller hochauflsenden Messme-
thoden ist, dass sie lediglich kleine Messfelder
aufweisen. Standardmige Laserlinien-Trian-
gulationsgerte, die etwa 10 m Auflsung
erreichen, haben einen Messbereich von un-
gefhr 2 cm. Bei anderen Sensoren sieht es
hnlich aus. Damit knnen Wendeschneid-
platten, Bohrer, Frser und andere Werkzeuge
mit hnlichen Dimensionen vermessen wer-
den, aber keine objekte, die einige Dezimeter
gro sind. Um groe Messbereiche erfassen
zu knnen, sind Mechaniken ntig, die das
kleine Messfeld einer hochgenauen Sensorik
ber das Messobjekt verfahren. Da die Positi-
oniergenauigkeit einer gngigen Mechanik viel
zu ungenau ist, muss diese von einem inkre-
mentalen Wegmesssystem bestimmt werden.
3. Mess- und Prfsysteme:
Przisionsverbund
Die einzelnen Triangulationssensoren werden
in den Messsystemen z.B. fr die Dicken-
messung von Metallen eingesetzt. Die Laser-
Profil-Sensoren messen zuverlssig auch auf
verkipptem und welligem Metallband. Im Un-
terschied zu den radiometrischen Systemen
und Isotopenverfahren bietet die Laserlinie
hohe ortsauflsung bis zum rand. Der kleine
Messpunkt ermglicht erstmalig Messungen
einzelner Streifen hinter Lngsteilscheren.
Auerdem kann durch das Messprinzip an der
Bandoberflche unabhngig von Legierungen
gemessen werden.
Dickenmessung von Laufflchen
und Seitenwnden
Die Systeme der reihe TTP 8301 arbeiten auf
Basis des Lichtschnittverfahrens, bzw. traver-
sierender Triangulation. Sie sind in Form von
o-rahmen aufgebaut und generieren bei der
berhrungslosen Messung der Geometrie von
Gummibahnen vortreffliche resultate. Sie leis-
ten damit einen wichtigen Beitrag zu hoher
Qualitt und effizienter Prozessregelung in
der reifenproduktion. Die Systeme arbeiten
im Differenzbetrieb, d.h. aus zwei Abstandssi-
gnalen wird die Dicke des Materials ermittelt.
Whrend beim TTP 8301.I eine Laserlinie auf
das Material projiziert wird, welche dann mit ei-
ner Kamera aufgenommen wird, ist im System
TTP 8301.CT je ein Wegsensor im Unter- und
obergurt des o-rahmens auf einem Schlitten
integriert. Aus dem Abstand der Sensor- bzw.
Kameraanordnungen zueinander und der
Summe ihrer Signale resultiert die Dicke des
zu messenden Material
Neben einer vollautomatischen in-situ Kali-
bration verfgen die Systeme ber tempe-
raturinvariante Kompensationselemente, mit
deren Hilfe die Unabhngigkeit der Messung
von Temperatureinflssen gegeben ist. Damit
sind sie prdestiniert fr den Einsatz in rauher
Industrieumgebung und sind auerdem in der
Lage ihre Przision zu jedem Zeitpunkt inline
nachzuweisen. Alle eingesetzten Sensortech-
nologien messen berhrungslos, verschlei-
frei und ohne Isotopen- oder rntgenstrah-
Einzigartige Eigenschaft der Serien optoNCDT 1700, 1810, 2200 und 2220. Mit dieser Funktion wird der reflexionsgrad des Messobjekts whrend der laufenden Belichtung gemessen und in Echtzeit ausgeregelt. Selbst bei einem oberflchenwechsel von Schwarz auf Wei zeigt das Signal keine sprunghaften nderungen oder falsche Daten.
Real Time Surface Compensation (RTSC)
lung. Sie liefern damit langfristig zuverlssige
Daten, ohne Folgekosten zu generieren. Sys-
teme und Anlagen der Familie thicknessCoN-
TroL TTP 8301 verfgen durch patentierte
Linearisierungsverfahren ber Przisionen, die
auch zuknftigen Ansprchen des reifenbaus
gerecht werden.
Inspektion der Reifengeometrie
Die Systeme der Familie TGI 8302.LLT sind
mit drei applikationsspezifischen Triangulati-
onslaserscannern ausgerstet. Sie erfassen
die radiale und axiale Unwucht und erkennen
unzulssige Beulen und Einschnrungen am
reifen. Damit leisten sie einen wichtigen Bei-
trag zu mehr Zuverlssigkeit und Qualitt, bei
der Herstellung einer der Komponenten mit
der hchsten Sicherheitsrelevanz im Automo-
bil und Nutzfahrzeugbau.
Die richtige Wahl
Die berhrungslose Messtechnik berzeugt
durch hohe Przision und Messgeschwindig-
keit, kompakte Gre und schnelle Datenver-
arbeitung. Dem Anwender stehen verschie-
dene Messsysteme zur Verfgung. Jedes
Messprinzip hat seine Besonderheiten, Vor-
teile und Einschrnkungen, die bercksichtigt
werden mssen. Einfache Sensoren fr Stan-
dardanwendungen knnen nach Katalog oder
im Internet ausgewhlt und bestellt werden.
Anspruchsvolle Anwendungen mit hherer
Auflsung, robustheit, Temperaturstabilitt,
Linearitt oder besonderen Montage- und
Einbaubedingungen erfordern dagegen oft
Speziallsungen und Kundenanpassungen.
Eine optimale Lsung setzt eine qualifizierte
messprinzipunabhngige technische Bera-
tung voraus.
-
16 Ausgabe 08
S e n s o r i k S c h w e r p u n k t
Przision hoch fnf
Der Schnelle optoNCDT 1630
Der ProblemlseroptoNCDT 2300LL
Der AuergewhnlicheoptoNCDT 1700BL
Anstelle des herkmmlichen Laserpunkts
projiziert der Laser-Sensor der Serie op-
toNCDT 2300LL eine winzige Laserlinie
auf die Messobjektoberflche. Dank die-
ser Laserlinie eignet sich der optoNCDT
2300LL besonders fr przise Weg- und
Abstandsmessungen auf glnzende so-
wie porse und raue oberflchen. Die
hohe Messrate von bis zu 49 kHz erlaubt
es, in schnellen Prozessen zuverlssig zu
messen. Die Parametrierung des Laser-
sensors erfolgt ber ein Webinterface, das
ber die Ethernet-Schnittstelle angespro-
chen wird.
Details Messbereich: 2 bis 50 mm Linearitt max. 0,6 m Auflsung max. 0,03 m Einstellbare Messrate bis 49,02 kHz Schnittstellen: Ethernet, EtherCAT, rS422 und analog
Advanced real-Time-Surface- Compensation
Integrierter Controller Komfortables Webinterface
Anwendung Messungen gegen glnzende und strukturierte oberflchen.
Die Laser-Punkt-Sensor optoNCDT
1700BL mit der Blue-Laser-Technik misst
przise und zuverlssig auf glhende
Metalle und glhendes Silizium. Der blau-
violette Laser bringt hier entscheidende
Vorteile. Auch bei Messungen auf orga-
nische Stoffe wie Funiere, Holz oder Haut
trgt der blaue Laser zu hoher Przision
bei. Durch den kurzwelligen blau-violetten
Laser dringt das Licht nicht in das Mess-
objekt ein bzw. weist eine deutlich bessere
Stabilitt auf.
Details Messbereich: 20 bis 1000 mm Linearitt max. 16 m Auflsung max. 1,5 m Einstellbare Messrate bis 2,5 kHz Analog- und Digitalausgang Integrierter Controller real-Time-Surface-Compensation Frei programmierbare Grenzwert- schalter
Anwendung Fr glhendes Metall (bis 1600C), Silizium (bis 1150C) sowie organische
Stoffe
Der analoge Laser-Punkt-Sensor der Bau-
reihe optoNCDT 1630 ist besonders fr
schnelle Messungen von Weg, Abstand
und Position geeignet. Die Baureihe LD
1630 erreicht eine maximale Grenzfre-
quenz von 100 kHz. Zur optischen An-
passung an variierende Messobjekto-
berflche verfgt die Baureihe ber eine
automatische Lichtstrkenregelung. Mit
dem Universalcontroller CSP 2008 knnen
mehrere Sensoren zu Messsystemen (z.B.
fr Dickenmessung) erweitert werden.
Details Grenzfrequenz max. 100 kHz Messbereiche: 0,5 bis 50 mm Linearitt max. 1 m Auflsung max. 0,02 m Ethernet- & Analog-Schnittstellen Kompakte Bauform Software-Tool zum Auslesen der Messwerte
Anwendung Vibrationsmessung Crashtests Prfanlagen fr Schwingungselemente Positionskontrolle von Kolben Planheitskontrolle
Video: Messprinzip Blue-Laser-Triangulation http://bit.ly/1nZcBoS
Link zum Produkt: http://bit.ly/1ghJY97
Link zum Produkt: http://bit.ly/oaIpnq
Die wichtigsten lasertriangulationsbasierten Sensoren und Messsysteme
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Ausgabe 08 17
S e n s o r i kS c h w e r p u n k t
Der AutomatisiererscanCoNTroL 2900
Das 24/7-MesssystemthicknessCoNTroL MTS 8201
Der Laser-Linien-Sensor scanCoNTroL
2900 mit integriertem Controller ist in ei-
nem 380g-leichten Aluminiumgehuse
untergebracht. Der nur zigarettenschach-
telgroe Sensor besticht mit groem
Funktionsumfang: Bis zu 4000 Profile pro
Sekunde werden an den PC zur Weiterver-
arbeitung bertragen. Gleichzeitig knnen
die digitalen Eingnge zur Synchroni-
sation, Triggerung oder als Encoderein-
gang genutzt werden. scanCoNTroL
2600/2900 eignet sich besonders fr An-
wendungen, die ein geringes Sensorge-
wicht voraussetzen.
Details Sehr kompakt und hochgenau Elektronik komplett integriert Ethernet GigE-Vision / rS422 Direkte Einbindung in SPS Messrate bis zu 2.560.000 Punkte/sec Bis zu 1280 Punkte/Profil
Anwendung Moderne Fertigungslinien Befestigung am roboterarm
Die Systeme der reihe MTS 8201 sind
als o-rahmen aufgebaut und beeindru-
cken in der Dickenmessung vor allem bei
groen Materialbreiten durch ihre Stabili-
tt und Genauigkeit. Bei ihrem Einsatz in
Walzwerken und Servicecentern liefern sie
fr die regelung der Produktion sowie in
der Qualittskontrolle Messergebnisse mit
hchster Przision. Die Systeme arbeiten
traversierend im Differenzbetrieb, d.h. im
Unter- und obergurt des o-rahmens ist
jeweils ein applikationsspezifischer Weg-
sensor (Laser-Punkt-Sensor, Laser-Scan-
ner, kapazitiver Sensor) auf gekoppelten
Schlitten integriert.
Aus der Differenz des Abstands der Sen-
soren zueinander und der Summe ihrer
Signale resultiert die Dicke des zu mes-
senden Materials. Auf den traversierenden
Schlitten befinden sich ferner Hochge-
schwindigkeits-Lasertaster, um die Breite
des Materials (in Spaltanlagen auch die
Breiten der einzelnen ringe) zu messen.
Neben einer vollautomatischen Kalibrie-
rung verfgen die Systeme optional ber
temperaturinvariante Kompensationsrah-
men, mit deren Hilfe die Unabhngigkeit
der Messung von Temperatureinflssen
gegeben ist. Damit sind sie prdestiniert
fr den Einsatz in rauer Industrieumge-
bung und sind auerdem in der Lage ihre
Przision zu jedem Zeitpunkt inline nach-
zuweisen.
Video: Laser-Linien-Tri-angulationssensor http://bit.ly/oaIuHC
Video: Berhrungslose Dicken-messung von Aluminium http://bit.ly/1lDb7Z9
Alle eingesetzten Sensortechnologien
messen berhrungslos, verschleifrei und
ohne Isotopen- oder rntgenstrahlung.
Sie liefern damit langfristig zuverlssige
Daten, legierungsunabhngig und ohne
Folgekosten zu generieren.
Details Materialbreite bis 4000 mm Materialdicke von
-
Ausgabe 08
Freie Kapazitten
in der Sensorik
S e n s o r i k I m V i s i e r
1 8
-
Ausgabe 08 19
S e n s o r i kI m V i s i e r
Physikalische Grundlagen des kapazitiven Messprinzips Das kapazitive Messprinzip gehrt zu den klassischen Verfahren der industriellen Weg-, Abstands- und Positionserfassung. Die kapazitiven Sensoren arbeiten berhrungslos, verschleifrei und nanometergenau und werden in unterschiedlichsten Branchen eingesetzt: nicht nur in der Produktion, sondern auch im Labor und Operationssaal.
Das Messprinzip
Beim kapazitiven Messprinzip bilden Sen-
sor und Messobjekt Platten eines idealen
Kondensators: Durchfliet ein Wechselstrom
mit konstanter Frequenz und Amplitude den
Sensorkondensator, so ist die Amplitude der
Wechselspannung am Sensor proportional
dem Abstand zum Messobjekt.
Kapazitive Sensoren zhlen zu den przises-
ten Messsystemen berhaupt - es werden
Auflsungen von weit unter einem Nanometer
erzielt. Da thermisch bedingte Leitfhigkeits-
nderungen des Messobjekts keinen Einfluss
auf die Messung haben, ist das Prinzip auch
bei starken Temperaturschwankungen stabil.
Im Messprozess kann sich das Feld auch
seitlich der Elektrode ausbreiten. In diesem
Fall konnte eine fehlerhafte Abstandsinfor-
mation vermittelt werden. Um diesen rand-
effekt zu vermeiden, wird um die Elektrode
ein Schutzring montiert. Er dmmt das Feld
ein und erzeugt ein homogenes Messfeld.
Die vom Schutzring ausgehenden Feldlinien
werden bei der Messung nicht bercksichtigt.
Dadurch wird eine lineare Kennlinie erreicht.
Hohe Messprzision setzt bestimmte Mess-
bedingungen voraus: Die Umgebung muss
sauber und trocken sein, da nderungen des
Materials zwischen Sensor und Messobjekt
eine empfindliche Auswirkung auf das Signal
haben. Ebenfalls ist auf die relativ geringe Ka-
bellnge zwischen Sensor und Controller zu
achten. Beim Standardgert mit integriertem
Vorverstrker ist sie mit 1 m definiert (je nach
Modell sind bis 3 m mglich). Mit einem exter-
nen Vorverstrker sind zustzlich bis zu 20 m
Abstand zwischen Controller und Vorverstr-
ker mglich. Soll der Sensor einen Messbe-
reich von mehreren Millimetern aufweisen,
steigt die Gre der Sensorgeometrie immer
schneller.
Als elektromagnetisches Verfahren misst ein
kapazitives Messsystem auf alle Metalle mit
stabiler Empfindlichkeit und Linearitt. Fr eine
konstante Messung ist eine gleichbleibende
Dielektrizittskonstante zwischen Sensor und
Messobjekt eine wichtige Voraussetzung, da
das Messsystem empfindlich auf nderungen
des Dielektrikums im Messspalt reagiert. Ka-
pazitive Sensoren messen auch gegen Isola-
torwerkstoffe, da diese als gendertes Dielekt-
rikum erfasst werden.
Kapazitiver Controller nach Baukastenprinzip
Fr den flexiblen Einsatz der kapazitiven Sen-
soren, stellte der Sensorikspezialist Micro-Ep-
silon einen neuen Controller capaNCDT 6200
vor, der auf bis zu 4 Messkanle erweitert
werden kann. Die zustzlichen Kanle kann
der Benutzer selbst, ohne Einschrnkungen in
der Leistungsfhigkeit und Bedienbarkeit der
Software, hinzufgen oder entfernen. Der neue
Controller besitzt eine Ethernet- und EtherCAT-
Schnittstelle; die Bedienung erfolgt per Web-
oberflche. Wie bei den frheren Modellen,
knnen alle kapazitiven Wegsensoren von
Micro-Epsilon ohne weitere Kalibrierung an
den Controller angeschlossen werden. Um die
Genauigkeit der Messergebnisse zu erhhen,
knnen kundenspezifische Kennlinien abge-
speichert werden.
Zusammenfassung
Kapazitive Sensoren werden berall dort ein-
gesetzt, wo przise und stabile Ergebnisse ge -
fordert werden. Sie werden verwendet um Vibra-
tionen, Auslenkung, Ausdehnung, Weg, Durch-
biegung, Verformung, Dicke u.a. zu messen.
Das kapazitive Messprinzip. Der Schutzring erzeugt ein deutlich homogeneres Messfeld als es ohne Schutzring der Fall wre.
Dipl.-Ing. Stefan StelzlProduktmanager capaNCDT
Kontakt:
-
20 Ausgabe 08
S e n s o r i k
Automatisierung I Ein neuer ka-
pazitiver Controller verbindet Vor-
teile der przisen Messtechnik mit
niedrigen Kosten. Durch die kleine
Baugre und einfache Bedie-
nung eignet sich das capaNCDT
6110 fr die Weg-, Abstands- und
Positionsmessung in den verschie-
densten Branchen vom Prfstand
bis zur Automatisierung.
Das neue capaNCDT 6110 ist das
Nachfolgeprodukt des capaNCDT
6100. Der kompakte Controller
besticht durch hohe Leistungsf-
higkeit bei gleichzeitig niedrigen
Kosten. Daher ist er besonders fr
oEM- und Serienanwendungen
geeignet. Das System bietet eine
Auflsung von 0,015% d.M. bei
einer Bandbreite von 1kHz. Das
Die wirtschaftliche Abstandsprzision
Spindelwachstum berhrungslos erfassen
M e s s e - H i g h l i g h t s
Standardmodell ist ab Lager ver-
fgbar. Das capaNCDT 6110 ist
kompatibel mit allen Sensoren der
capaNCDT-Produktserie.
Die kapazitive Wegmessung ge-
hrt zu den przisesten Messver-
fahren der berhrungslosen Weg-
messung: Dabei bilden der Sensor
und das Messobjekt die Elektro-
den eines idealen Plattenkonden-
sators. Die Abstandsnderung der
Platten beeinflusst die Gesamt-
Werkzeugmaschinenbau I Um
die Positionsfehler in einer Werk-
zeugmaschine zu minimieren,
misst der Wirbelstromsensor
die thermische Ausdehnung der
Hochfrequenzspindel.
Als Herzstck einer Werkzeugma-
schine entscheidet die Spindel
ber die Mahaltigkeit und die
oberflchengte des zu bearbei-
tenden Werkstcks. Hohe Dreh-
zahlen und Wrmeentwicklung
fhren zur axialen Ausdehnung der
Werkzeugspindel und dem daraus
resultierenden Positionsfehler bei
der Werkstckbearbeitung. Der
neue Miniatur-Wirbelstromsensor
eddyNCDT SGS 4701 erfasst die
thermische und zentrifugalkraftbe-
dingte Ausdehnung von Hochfre-
quenzspindeln mittels Messung
auf den Labyrinth-ring.
Die Messwerte flieen als gesetz-
ter offset in die CNC-Steuerung
ein und kompensieren den Posi-
tionsfehler. Die Miniatur-Sensor-
Modelle haben die Abmessungen
von 4,5 x 10 x 12 mm oder 4 x 4
x 10 mm und knnen zusammen
mit dem Controller in die Werk-
zeugspindel integriert werden. Zur
einfachen Handhabung und um
mglichst hohe Genauigkeiten zu
erreichen, wird das eddyNCDT
SGS 4701 werkseitig auf ferroma-
gnetische oder nicht-ferromag-
netische Werkstoffe des Kunden
kalibriert.
Zur Temperaturkompensation des
eddyNCDT SGS 4701 wird ber
den Widerstand der Wirbelstrom-
spule die Temperatur des Sensors
erfasst. Dieses Signal wird auch
dem Kunden zur Verfgung ge-
stellt und man kann evtl. auf eine
zustzliche Temperatur-Sensorik
verzichten. Dank Einbaukompa-
tibilitt zum Vorgngermodell ist
die neue miniaturisierte Sensorik
jederzeit nachrstbar. Der oEM-
basierte Sensor ist ab sofort als
Katalogprodukt erhltlich.
kapazitt des Systems. ber die
Amplitude der Wechselspannung
am Sensor wird der Abstand zum
Messobjekt proportional bestimmt.
Typische Anwendungsgebiete des
capaNCDT 6110 sind Automa-
tisierung, Halbleiterproduktion,
Maschinenbau, Medizin und Prf-
standstechnik.
-
Kontrolleinheit integriert. Dies er-
mglicht den Einsatz in komplexen
Maschinen, die nur wenig Platz fr
Sensorik lassen.
Profilfrequenzen von bis zu 4000
Hz schaffen die Grundlage fr
die Nutzung in Hochgeschwindig-
keitsanwendungen, beispielsweise
zur Schienenvermessung auf fah-
renden Zgen montiert. Dabei sind
verschiedene Messbereiche von
25 mm bis zu 140 mm Laserlinien-
lnge verfgbar.
Zur Messwertbertragung steht
eine Ethernet- (UDP, Modbus) und
eine serielle Schnittstelle (rS422,
Modbus) zur Verfgung. Auer-
dem knnen analoge Signale oder
digitale Schaltsignale ber eine
output-Unit ausgegeben werden.
Anwendungen und Materialien, fr
die die blauen Laserprofilscanner
scanCoNTroL 26xx/BL und 29xx/
BL besonders geeignet sind:
Ausgabe 08 21
turboSPEED DZ140: strsicher bis 285 C
Laser-Scanner macht blau
Motorentwicklung I Das neue wir-
belstrombasierte Sensorsystem er-
fasst die Drehzahl von Turboladern
im Prfstand und Fahrversuch. tur-
boSPEED DZ140 ist optimiert fr
dnne Turbinenradschaufeln aus
Alu minium oder Titan. Das System
ist temperaturstabil und extrem si-
cher gegen Strungen.
Mit dem turboSPEED DZ140
wurde die dritte Generation der
Turbolader-Drehzahlmessung
auf Wirbelstrombasis etabliert.
Das Sensorsystem eignet sich fr
Drehzahlmessungen von 200 bis
400.000 U/min.
Automatisierung I Die Laser-Pro -
fil-Scanner der Baureihe scan-
CoNTroL wurden um zwei Mo-
delle mit blauer Laserdiode erwei-
tert: scanCoNTroL 26xx/BL und
29xx/BL.
Die Technologie verwendet La-
serdioden mit einer kurzen Wel-
lenlnge von 405 nm. Die be-
sonderen Eigenschaften dieses
Wellenlngenbereiches ermg-
lichen den Einsatz unter bisher
unmglichen Bedingungen. Auch
werden Messungen an oberfl-
chen mglich, deren reflektions-
eigenschaften oder Transparenz
viele optische Messungen eigent-
lich ausschlieen wrden.
Die Modelle scanCoNTroL 26xx/
BL und 29xx/BL bieten die gleichen
herausragenden Eigenschaften,
die auch die scanCoNTroL 26xx
und 29xx mit roter Laserdiode aus-
zeichnen: In der besonders kom-
pakten Bauform ist die komplette
Der im Durchmesser nur 3 mm
groe Sensor erreicht hchste
Strfestigkeit unter schwierigen
Prf standsbedingungen. Die inte-
grierte Temperaturmessung er-
fasst unter anderem auch die tat-
schliche Umgebungstemperatur
am Sensor.
turboSPEED DZ140 bietet im Ver-
gleich zu anderen Wirbelstrom-
Dreh zahlmesssystemen eine um
Faktoren hhere Strsicherheit.
Das Messsystem DZ 140 ist re-
sistent gegen l und Schmutz.
Die Betriebstemperatur des Mini -
Sensors betrgt bis 285 C.
Rot glhende Metalle:
Das rote Glhen blendet rote
Profilscanner in der regel. Blaue
Scanner strt das hingegen nicht.
(Halb-)transparente Materialien:
Durch die kurze Wellenlnge dringt
die blaue Laserlinie deutlich gerin-
ger in die oberflche ein, als die
rote
Organische Materialien:
Auch hier zeigt sich ein deutlich
geringeres Eindringverhalten des
blauen Lasers und damit hhere
Messgenauigkeit.
Gerade gegenber optischen
Drehzahlmesssystemen ist dies
ein entscheidender Vorteil, da
somit kontinuierlich hochgenaue
Messergebnisse erzielt werden.
Das durchdachte Konzept ermg-
licht zudem einen einfachen Sen-
sortausch ohne Einstellarbeiten.
Zu sehen auf:
HANNOVER MESSE07.04.2014 - 11.04.2014Halle 9 / Stand D05
SENSOR+TEST / NRNbERg03.06.2014 - 05.06.2014Halle 12 / Stand 337
CONTROl / Stuttgart06.05.2014 - 09.05.2014Halle 1 / Stand 1304
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22 Ausgabe 08
S e n s o r i k E n g a g e m e n t
Integrationskalender
Digitale ortskampagne
Die VHS-Passau hat zusammen mit niederbayerischen Unternehmen,
unter anderem auch Micro-Epsilon, einen interkulturellen Kalender ge-
staltet. Jeden Monat erzhlen deutsche und auslndische MitarbeiterIn-
nen Geschichten von erfolgreicher Integration.
Die Ortenburger Unternehmen Micro-Epsi-
lon Messtechnik, R. Scheuchl, Niederbay-
erische Schotterwerke Rieger & Seil, Sonn-
leitner Holzbauwerke und Kason starten
die Initiative Leben-in-Ortenburg.de, um
die Marktgemeinde Ortenburg als offenen,
lebenswerten und wirtschaftstarken Ort zu
prsentieren.
Ziel der Initiative ist es, durch eine positive Au-
endarstellung insbesondere den Zuzug von
Fachkrften mit deren Familien zu frdern.
Durch diesen Zuzug wird es mglich, dem
demographischen Wandel entgegenzuwirken
und damit die zahlreichen Angebote in der
Marktgemeinde weiter auszubauen. Davon
profitiert die gesamte Gemeinde Gewerbe-
treibende wie auch Privatleute. erlutert Dr.
Thomas Wipeintner die Motivation der Initi-
atoren von Leben-in-ortenburg.de. orten-
burg bietet laut den Initiatoren fr seine Gre
ein hervorragendes Angebot in den Bereichen
Kinderbetreuung, Schulen, Kunst, Kultur, Kir-
che, Freizeit, Gastronomie, Einzelhandel und
Vereinsleben. Attraktives Bauland, zukunftssi-
chere Arbeitspltze von Handwerk bis High-
tech, Mehrgenerationenleben und eine offene
Willkommenskultur mit konkreter Unterstt-
zung durch die Gemeindeverwaltung runden
das Angebot fr interessierte Familien ab.
Die neue Internetseite www.leben-in-orten-
burg.de beinhaltet Imagefilm, regionale Stel-
lenbrse und Immobilienmarkt, sowie Kurz-
profile von ortenburger Gewerben, Vereinen,
ffentlichen Einrichtungen und Institutionen.
ortenburger Gewerbetreibende und Brger
knnen sich kostenlos auf der Webseite regis-
trieren und ihre Angebote in Form von Kurz-
profilen, Stellen- und Immobilienangeboten
auf der Seite darstellen.
Die Auenwirkung und Verbreitung des Ange-
botes soll ber soziale Medien, Verteilung von
Flyern sowie durch Verlinkung auf den Web-
seiten der teilnehmenden Gewerbetreibenden
Vorlesung an der HS Esslingen
Der Produktmanager fr Farbsensorik bei Micro-Epsilon Eltrotec, Joa-
chim Hueber, hat im Wintersemester 2013/2014 im rahmen der Vor-
lesung Messtechnik mehrere Vortrge an der Hochschule Esslingen
gehalten. Anhand der Farberkennung sollte den Mechatronik- und Elek-
trotechnik-Studenten die praktische Anwendung der optischen Mess-
technik nher gebracht werden.
gewhrleistet werden. Das Angebot bietet so-
mit allen Brgern die Mglichkeit, sich an der
positiven Darstellung der Marktgemeinde or-
tenburg nach innen und auen zu beteiligen.
www.leben-in-ortenburg.de
Video: Willkommen in Ortenburg! http://bit.ly/1qC32YE
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2013 auf der SPS/IPC/Drives prsentiert Micro-Epsilon seine Sensorik-Neuheiten auf einem 100 m2 groen Stand.
Ausgabe 08 23
S e n s o r i k
Messeauftritt damals ... und heute
Branchenindex
Automatisierung ......................... 5, 11, 20, 21
Automotive .......................... 4, 6, 8, 9, 10 , 21
Botanik ......................................................... 6
F&E ............................................................... 6
Metallproduktion................................... 15, 17
Werkzeugmaschinenbau ........................... 20
Produktindex
capaNCDT Kapazitive Wegsensoren ........................................................................................... 18
colorSENSOR Universelle Farbsensoren ................................................................................ 8, 22
CSP2008 Universallcontroller fr bis zu 6 Sensoren.. .................................................................. 11
gapCONTROL Laser-Profilsensoren zur Spaltmessung ....................................................... 10, 12
eddyNCDT Wirbelstrom-Wegsensoren ........................................................................................ 20
ELTROTEC Technische Endoskope .............................................................................................. 6
optoCONTROL Hochauflsende optische Przisions-Mikrometer ............................................... 5
optoNCDT Abstands- und Positionssensoren nach dem Laser-Triangulationsverfahren 9, 12, 16
scanCONTROL 2D/3D Laser-Profilsensoren .............................................................. 1, 12, 16, 21
thicknessCONTROL Dickenenmesssysteme fr versch. Branchen ...................................... 15,17
turboSPEED Drehzahl-Messystem fr Turbolader ...................................................................... 21
C h r o n i k
1977 Einer der ersten Messestnde auf der Interkama 1985 stellte Micro-Epsilon zum erstem Mal auf der weltweitgrten Industriemesse, der Hannover Messe aus. Aufgrund der hohen resonanz wird bis heute auf der Hannover Messe ausgestellt.
1977 2013
1985
Seit 1968 Jahren lst Micro-Epsilon Messtechnik die schwierigsten Aufgaben fr die Messung von Weg, Abstand, Position und Temperatur.
Ausschlaggebend fr die Vermarktung sind vor allem damals und heute Messeauftritte im In- und Ausland.
Trotz der zunehmenden digitalen Kommunikation wird bei Micro-Epsilon der direkte Kontakt zum Kunden auf einer Messe geschtzt. Hier knnen
Messaufgaben in Detail besprochen werden und konkrete Anfragen angeschlossen werden.
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Unsere News bei:
MICro-EPSILoN
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